Генетическая подоплека лишнего веса

В 2001 году был расшифрован геном человека. Мы живем в уникальное время, когда все больше и больше исследований направлено именно на изучение взаимодействия генов с окружающей средой и влияния питания и образа жизни на их функции и, как следствие, функции организма. Ученые все больше убеждаются, что многие (если не все) болезни имеют генетическую составляющую.

Все чаще генетическое тестирование применяют при выявлении болезней. Самый известный случай — это пример Анджелины Джоли, генетический тест которой показал, что она обладает генами, существенно повышающими риск возникновения рака груди и яичников. Ее решение предотвратить болезнь было достаточно радикальным, но единственное, что могло помочь принять это решение — знание о наличии определенного гена и его влиянии на развитие болезни.

Так что же такое гены?

У человека 23 пары хромосом, эта цифра меняется в зависимости от вида организма. Гены состоят из так называемых нуклеотидов, по сути это цепочка определенной последовательности, которая является шаблоном и несет в себе информацию о структуре белков — производных генов.

В каждой клетке человека около 30−40 тысяч пар генов, но точное их число пока не известно. Самые короткие гены содержат всего два десятка букв-нуклеотидов — например, гены эндорфинов — белков, вызывающих ощущение удовольствия. Гены интерферонов — белков, защищающих человека от вирусных инфекций, — имеют размер около 700 нуклеотидов. Самый длинный ген, кодирующий один из белков мышц, — миодистрофин, содержит 2,5 миллиона букв-нуклеотидов.

Схематическое определение гена в хромосоме и его производных.

Сегодня также известен ряд генов, которые взаимодействуют с продуктами питания и влияют на наше физическое состояние.

Ряд компаний предлагает генетические тестирования для выявления риска диабета, чувствительности к глютену, кофе и другим продуктам. Определенные гены ассоциируются со способностью усваивать те или иные продукты, а также определяют склонность к ожирению, восприятие вкусов и ощущение сытости и голода. Каждая наша клеточка и все ее гены взаимодействуют с окружающей средой и реагируют на нее согласно своему коду.

Ученые предполагают, что понимание процесса адаптации человеческих генов к продуктам питания и соответственная корректировка рациона помогут предотвратить целый перечень заболеваний, в том числе сердечно-сосудистые заболевания, рак, остеопороз, ожирение и другие. Несмотря на то, что эта сфера только зарождается, существует ряд принципов, которыми руководствуются специалисты в геномике питания (Nutritional genomics).

Так становится очевидным тот факт, что у некоторых людей взаимодействие генов и рациона может стать существенным фактором риска возникновения некоторых болезней.

Химические молекулы, содержащиеся в пище, способны взаимодействовать с генами, влиять на их экспрессию и структуру и далее стать причиной возникновения болезней. Таким образом, в будущем, понимая эти взаимодействия и генетические коды индивидуумов, мы сможем подобрать соответствующий рацион и помочь им предотвратить или вылечить болезни.

Итак, давайте рассмотрим три интересных гена, которые могут повлиять на физиологию и привести к избыточному весу.

Гены ожирения

FTO

Научное сообщество многие годы ведет исследования, связанные с поиском генетических причин ожирения. В итоге, на сегодняшний день описано не менее 20 генов, которые так или иначе влияют на лишний вес, однако наибольший интерес до сих пор вызывает ген FTO (с англ. «fat mass and obesity-associated gene») [2]. Скорее всего, это связано с тем, что влияние изменений в этом гене до конца не изучено.

Аббревиатура FTO пришла из 90-х годов, когда ученые случайно открыли этот ген у мыши и назвали его «fatso», что означает «толстяк». И это не было связано с ожирением у мышей — ученым показалось, что этот ген просто кодирует довольно-таки большой белок.[1]

В 2000-х годах, сразу после успешной расшифровки генома человека, начались большие генетические исследования, так называемые GWAS (Genome wide association study), целью которых был поиск новых мутации (изменений) в ДНК, которые значительно чаще встречаются у людей с ожирением. И тогда оказалось, что «мышиный» FTO преобладает в группе людей с ожирением, если сравнивать с контрольной группой «стройных».

С этого момента ведущие ученые пытались объяснить, как именно влияет белок FTO на увеличение массы тела. Что ж, настало время называть все своими именами — теперь FTO уже не «толстяк», а альфа-кетоглутаратзависимая диоксигеназа.

Если постараться кратко описать вклад FTO в развитие ожирения, то придется вспомнить пару деталей из физиологии насыщения и голода. Есть механизмы, связанные с физическим растяжением стенок желудка, а есть механизмы, регулируемые различными гормонами, которые можно разделить на побуждающие к приему пищи и на тормозящие аппетит.

У каждого человека в головном мозге есть специальная область, которая несет ответственность за энергетический обмен и регуляцию аппетита, — гипоталамус.

В ходе экспериментов было установлено, что чем ниже уровень белка FTO, тем выше становится концентрация галанин-подобного пептида — гормона, усиливающего чувство голода. [2,3]

Ключевым фактором является не столько сам ген «ожирения», сколько мутация* в нем. Именно она приводит к постоянно пониженному уровню белка FTO в головном мозге.

*В данном случае речь идет о врожденном генетическом отклонении, хотя некоторые мутации возникают в ходе жизни и могут привести к возникновению раковых опухолей.

Соответственно, ощущение голода у людей с мутацией в гене FTO быстро возвращается после еды и чувство насыщения запаздывает, что может приводить к перееданию и частым перекусам. [4]

Как становится понятно, от одной мутации не происходит увеличение жировой массы, а нарушается нормальное пищевое поведение. Именно переедание, избыток получаемой энергии по сравнению с энергозатратами, приводит к ожирению. [4]

Разумеется, влияние генетики на пищевое поведение не ограничивается одним геном — существуют и другие. В рамках этой статьи рассмотрим также генетическую тягу к сладкому.

TAS1R3

Известно, что на языке располагаются специальные вкусовые рецепторы, которые позволяют человеку ощущать горький, сладкий, соленый и кислый вкус (подробнее вы можете прочитать в статье: «Вкусовое восприятие»).

На сосочках, которые воспринимают сладкий вкус, расположены рецепторы, распознающие сахарозу и передающие соответствующие сигналы о ее количестве в мозг.

Ген TAS1R3 отвечает за то, какое количество сахара должно попасть на рецепторы, чтобы человек понял, что пища достаточно сладкая.[5]

Были проведены исследования, в ходе которых было установлено, что люди с мутацией в этом гене съедали гораздо больше сладостей и простых углеводов, чем те, кто не имел такой мутации. [5]

Если кто-то кладет 3 ложки сахара в чай и закусывает его конфетой, то, возможно, это связанно именно с тем, что он плохо чувствует сладкий вкус. Но, как и история с FTO, это ведет к избыточному потреблению простых углеводов и кондитерских изделий, что также приводит к ожирению.

GLUT2

Третий ген, заслуживающий внимания, — GLUT2, белок которого является своеобразным «датчиком глюкозы» в головном мозге. Семейство генов GLUT кодирует белки-переносчики глюкозы в тканях, но именно GLUT2 считается ответственным за ощущение головным мозгом, что в крови достаточно глюкозы для нормального протекания всех реакций в организме.

Если в этом гене возникает мутация, то снижается восприимчивость мозга к глюкозе, и человек продолжает есть углеводы или сладости сверх нормы, так как его центральная нервная система с большим запозданием реагирует на уровень глюкозы в крови. [6]

Конечно, эти 3 гена, связанных с ожирением и пищевым поведением, — только небольшая часть сложных и интересных биохимических процессов, протекающих в организме. Генетика только предрасполагает, в то время как контроль за съеденным остается за самим человеком.

Наблюдая за собой, вы, возможно, сможете выявить определенные поведенческие шаблоны и понять, стоит ли вам быть более дисциплинированным в отношении сладкого или количества потребляемой еды. Не всегда необходимо проходить генетические тесты — иногда достаточно понаблюдать за собой и сопоставить семейную историю, чтобы сделать определенные выводы.

Комментарий Елены Дегтярь, PhD, руководителя научного отдела #Sekta:

В начале мая Мария Кардакова и я посетили выставку BE:FIT London. Сама выставка была ничем не примечательна и единственное, что действительно привлекло наше внимание — это генетическое тестирование.

Компания предлагала провести тестирование целого ряда генетических маркеров (генов), которые могут указать на чувствительность к глютену, быстрым углеводам, лактозе (влияющих на способность организма усваивать некоторые витамины) и даже подобрать оптимальный режим тренировок.

Будучи истинными исследователями, мы не пожалели денег (к слову, немалых), чтобы узнать, какая же программа в нас заложена на генетическом уровне. Забегу вперед и скажу: самое интересное, что я узнала — это то, что большей частью информации я уже обладала и пришла к очень правильным выводам, экспериментируя с рационом и тренировками.

Так, например, я знала, что у меня, скорее всего, нет чувствительности к глютену, т. к. уже провела шестинедельный эксперимент, исключив из рациона все продукты, содержащие глютен. По окончании этого периода я поняла, что ни мое тело, ни мое самочувствие не изменились ни на каком уровне и что эти продукты не вредны для меня.

Также, например, зимой я почувствовала общую (ничем не объяснимую) усталость, спад мотивации и подавленность. Конечно, это было вполне объяснимо сезонным обострением, но мне казалось, что отсутствие солнца могло повлиять на уровень витамина D. Подозрение также пало на витамин B12 и, возможно, B6, которые играют важную роль в уравновешивании нервной системы, и их нехватка может повлиять на настроение. Поэтому я начала принимать 2 комплекса витаминов. Сама того не ожидая, я очень быстро почувствовала себя лучше. Генетическое тестирование показало, что у меня не очень хорошо усваиваются витамины B12 и B6 и что мне стоит употреблять больше продуктов, содержащих эти витамины.

Я также узнала, что не очень чувствительна к быстрым углеводам (что тоже знала, т. к. особо не переживала из-за сладкого и никогда остро не реагировала на его наличие или отсутствие), что мне не стоит злоупотреблять кофе и лучше есть больше овощей.

Не могу сказать, что все мои склонности были известны мне, но очень многие выводы подтвердились. Даже тот факт, что я, скорее, мезоморф — быстро набираю мышечную массу и быстро восстанавливаюсь после нагрузок.

Все эти вещи было приятно узнать, но они также подтвердили тот факт, что, наблюдая за собой, можно узнать не меньше, чем по результатам генетического тестирования; что иногда важнее правильно задать вопрос, проверить опытном путем реакцию своего организма, и информации после такого эксперимента вы получите не меньше.

Недавно наткнулась на научную статью, где указано, что люди, прошедшие генетическое тестирование и узнавшие об определенной расположенности организма к болезням или набору веса, не стали придерживаться прописанной им индивидуальной диеты. Это очень интересное исследование, которое доказывает, что наличие такой информации не всегда мотивирует людей вести здоровый образ жизни.

Результаты генетического теста Елены Дегтярь

Литература

1. Peters T1, Ausmeier K, Rüther U. Cloning of Fatso (Fto), a novel gene deleted by the Fused toes (Ft) mouse mutation.

2. Fredriksson R1, Hägglund M, Olszewski PK, Stephansson O, Jacobsson JA, Olszewska AM, Levine AS, Lindblom J, Schiöth HB. The obesity gene, FTO, is of ancient origin, up-regulated during food deprivation and expressed in neurons of feeding-related nuclei of the brain.

3. Guifang Jia, 1,5 Ye Fu, 1,5 Xu Zhao, 2,5 Qing Dai, 1 Guanqun Zheng, 1 Ying Yang, 2 Chengqi Yi, 3 Tomas Lindahl, 4 Tao Pan, 3 Yun-Gui Yang, 2 and Chuan He1,★ N6-Methyladenosine in Nuclear RNA is a Major Substrate of the Obesity-Associated FTO

4. Pawel K Olszewski, 1,2 Robert Fredriksson, 1 Agnieszka M Olszewska, 1 Olga Stephansson, 1 Johan Alsiö, 1 Katarzyna J Radomska, 1 Allen S Levine, 2,3 and Helgi B Schiöth1 Hypothalamic FTO is associated with the regulation of energy intake not feeding reward

5. Fushan AA1, Simons CT, Slack JP, Manichaikul A, Drayna D. Allelic polymorphism within the TAS1R3 promoter is associated with human taste sensitivity to sucrose.

6. Eny KM1, Wolever TM, Fontaine-Bisson B, El-Sohemy A. Genetic variant in the glucose transporter type 2 is associated with higher intakes of sugars in two distinct populations.