В мире эпидемия ожирения. В 2016 году количество людей с лишним весом впервые в истории превысило количество голодающих. Мы считаем ожирение бедой, но, похоже, его подарила нам сама природа. Причем из лучших побуждений.

Фото №1 - Медицина: Идеальная толщина

Гипотеза «бережливого генома», или Устаревшие инструкции

Ежегодно мировая экономика недосчитывается больше 2 триллионов долларов из-за лишнего веса. У полных чаще развивается диабет 2-го типа, требующий постоянного лечения, они хуже себя чувствуют и менее эффективно работают, для них многократно повышен риск болезней сердца и сосудов — главных убийц человечества. При этом с каждым годом массивных людей становится все больше. Считается, что в наборе лишних килограммов виноваты распущенность и доступная еда. В пресловутую «склонность к полноте» зачастую не верят даже сами обладатели размера XXL . И напрасно.

В классических опытах 1990 года канадские ученые из Университета Лаваля в течение трех месяцев заставляли 12 пар однояйцевых близнецов-мужчин ежедневно съедать на 1000 ккал больше нормы. По итогам эксперимента все испытуемые поправились, но кто-то набрал 12 килограммов, а кто-то всего 3. И самым надежным фактором, предсказывавшим, насколько сильно потяжелеет каждый из участников, была прибавка в весе у его брата.

Сегодня ученые нашли более 400 генов, которые так или иначе влияют на нашу склонность набирать лишний вес. В ДНК многих людей эти гены представлены в неблагоприятных для фигуры вариантах, заставляющих организм больше есть и меньше расходовать. И это совершенно нормально: основную часть своей истории человек жил в условиях, когда еды категорически не хватало. Люди, умевшие лучше запасать те скудные калории, что им перепадали, получали больше шансов оставить потомство. Ученые называют эту концепцию гипотезой «бережливого генома».

Современные Homo sapiens — потомки тех, кто смог продержаться сотни тысяч голодных лет, и в наших генах прочно закреплены инструкции обращаться с белками, жирами и углеводами как можно экономнее. Но когда обладатели таких инструкций попадают в супермаркет или «Макдоналдс», случается катастрофа. То, что помогало выживать нашим предкам, сегодня многократно повышает риск располнеть и навсегда остаться человеком размера XXL . Дополнительно жизнь потомков вечно голодных пещерных людей усложняет то, что устаревшие инструкции касаются буквально всех аспектов взаимодействия с пищей: от мыслей о еде до распределения калорий.

Фото №2 - Медицина: Идеальная толщина

«Поломки» контролирующих генов, или Секреты привлекательности

Важнейшая составляющая питания — это собственно желание поесть. Мыслям о том, что неплохо бы перекусить, предшествует множество физиологических процессов, и «поломки» в контролирующих эти процессы генах — одна из причин переедания. Например, люди с мутацией в гене гормона лептина все время хотят что-нибудь съесть, даже если давным-давно перебрали дневную норму калорий. Лептин вырабатывается в жировой ткани, и чем ее больше, тем выше в крови концентрация гормона. Молекулы лептина заставляют мозг производить гормон меланокортин, угнетающий центр удовольствия. То есть в норме, если у человека достаточно жировых запасов, еда перестает быть для него привлекательной. При сбоях в синтезе лептина «тормозящее» действие жировых запасов пропадает. К такому же эффекту приводят и мутации в генах, которые контролируют метаболизм меланокортина: «неправильные» варианты гена, кодирующего один из меланокортиновых рецепторов, виноваты почти в 4% случаев детского ожирения. Но радикальные поломки лептин-меланокортиновой системы встречаются относительно редко, в отличие от небольших сбоев, которые для «бережливого генома» вполне характерны.

Часть неправильных по меркам современного мира инструкций содержится в генах, контролирующих не взаимодействие конкретно с едой, а чувство удовольствия вообще. Оно завязано на нейромедиатор дофамин, который дарит нам характерное возбуждение, когда мы ожидаем чего-то приятного. Исследования показывают, что многие люди, имеющие проблемы с весом, гораздо более чувствительны к тому удовольствию, что дает нам еда. Иначе говоря, они поглощают съестное даже когда не голодны, ради чувства удовлетворения, которое обещает им неправильно работающий дофамин. В генах людей, страдающих от компульсивного переедания, часто находят один из самых изученных «неправильных» вариантов генов дофаминовой системы — DRD/ANKK1 . Он в целом делает человека более импульсивным и заодно усиливает тягу к конфетам и булочкам: носители этого варианта больше остальных людей любят углеводы и фастфуд — вероятно, из-за того, что подобная еда быстрее дает организму глюкозу, «ублажающую» центр удовольствия. В до историческом прошлом такие изменения могли быть полезны (сладкая еда — подспорье, если вы вечно голодны), но сегодня от них сплошные проблемы.

Фото №3 - Медицина: Идеальная толщина

Реалии: Большая загадка

Функции многих «генов ожирения» ученым пока неясны. К таким генам относится ген FTO , который считается одним из главных виновников ожирения у белой части населения Земли. Люди с двумя «плохими» копиями этого гена в 1,7 раза чаще получают диагноз «ожирение» и в среднем на 3 кг тяжелее тех, у кого обе копии нормальные. Возможно, кодируемый FTO белок изменяет работу некоторых генов в гипоталамусе, регулируя тем самым пищевое поведение.

«Ленивые» белки, или Запасы на черный день

Некоторые из «неправильных» вариантов генов отвечают за то, как организм распоряжается поступившими калориями. Например, гены INSIG1 и INGIG2 кодируют белки, которые мешают работать ферменту, запускающему синтез холестерола и жирных кислот. INSIG1 и INGIG2 активируются, когда в организм поступает «внешний» холестерол из пищи, чтобы не допустить его переизбытка. Но «бережливые» варианты этих генов дают «ленивые» белки, разрешающие организму синтезировать холестерол и жирные кислоты даже тогда, когда извне их поступает достаточно. Результат: трудносгоняемые жировые отложения, которые образуются даже при относительно умеренной диете.

Еще одна «устаревшая» инструкция досталась некоторым людям в гене ADIPOQ . Кодируемый им белок адипонектин способствует расщеплению жирных кислот и регулирует уровень глюкозы в крови. Ген ADIPOQ активен в клетках жировой ткани, и если ее много, то организм не создает новых запасов. Но у носителей «бережливых» версий этого гена уровень адипонектина в крови низок независимо от количества лишних сантиметров на талии. Организм таких людей не расщепляет богатые энергией жирные кислоты, а придерживает их на черный день, даже если жировые «склады» ломятся от запасов.

Фото №4 - Медицина: Идеальная толщина

Эпигенетические надстройки, или Подарок от родителей

Природа прописала людям правила бережного отношения к пище не только в генах. Советы оберегать жир содержатся еще и в эпигенетических надстройках — химических инструкциях, которые не меняют ДНК, но «указывают» белкам, как именно читать тот или иной ген. Такая разметка изменяет активность разных генов, а некоторые вовсе «затыкает»: именно с помощью эпигенетических предписаний в клетках сердца выключены гены, необходимые клеткам печени, а в клетках желудка — гены нейронов.

Часть эпигенетических маркеров, влияющих на то, как организм использует поступающие калории, нам передают родители. Ученые из Техасского университета обнаружили, что среди участков генома, связанных с вероятностью набрать лишний вес, 22 по-разному проявляют себя в зависимости от того, отец или мать «подарили» их ребенку. Работ, посвященных этой теме, не так много, но имеющиеся данные подтверждают: при анализе генных вариантов, связанных с риском ожирения, необходимо учитывать происхождение хромосом. Согласно наиболее популярной гипотезе, асимметрия связана с тем, что у отца и матери (точнее, у их генов) разные эволюционные интересы, и при помощи эпигенетических «указаний» папа и мама пытаются «протолкнуть» свой наследственный материал в череде поколений.

Фото №5 - Медицина: Идеальная толщина

Еще один фактор, повышающий шансы человека увидеть на весах неприятные цифры, — вес родителей. Как было показано сразу в нескольких работах, в ДНК сперматозоидов полных мужчин происходит огромное количество эпигенетических изменений, причем многие из них затрагивают как раз участки, связанные с риском ожирения. Вполне вероятно, сперматозоиды полных отцов передают детям инструкции больше есть и активнее откладывать запасы. Косвенно это подтверждается статистикой, говорящей, что дети полных отцов сами имеют большой риск набрать лишнего. Эпигенетика — система быстрого реагирования на изменения в окружающей среде, и, если гипотеза «бережливого генома» верна, с помощью эпигенетических пометок потомки получают послание, что в мире много еды и надо постараться максимально использовать это обстоятельство. Самое любопытное, после того как некоторые из участвовавших в эксперименте мужчин сделали липосакцию, в их сперматозоидах пропало множество «толстых» меток.

«Стирать» или «добавлять» эпигенетические инструкции можно и при помощи препаратов. Таким действием обладает, например, вальпроевая кислота, лекарство, которое прописывают пациентам с эпилепсией или биполярным расстройством. Однако она работает не выборочно, а по всему геному в целом. Пометки появляются в том числе и на генах, управляющих синтезом адипонектина. Его количество падает, и организм начинает хуже расщеплять жирные кислоты, предпочитая откладывать их на попе и талии независимо от того, сколько запасов там уже накоплено. Этот недостаток есть у всех известных сегодня «эпигенетических лекарств». Изменять пометки на конкретных генах ученые пока не умеют.

Статистика: Мировое утолщение

В 2016 году 39% людей старше 18 лет имели лишний вес, а 13% страдали от ожирения той или иной стадии. Количество полных с 1975 года утроилось, и, если нынешний тренд сохранится, к середине века лишние килограммы будут у половины землян. В 2016 году 41 миллион детей младше 5 лет имели лишний вес или ожирение. Среди детей и подростков от 5 до 19 лет таких было 340 миллионов.

Фото №6 - Медицина: Идеальная толщина

Состав кишечных бактерий, или

Еда-убийца

Внутри тела и на поверхности кожи человека среднего роста и веса обитает примерно 30 триллионов бактерий. В последние годы выясняется, что эти крошечные существа влияют на множество важнейших процессов, в том числе и на набор веса. Выращенные в стерильных условиях мыши оставались худыми, несмотря на высококалорийную диету. Когда им пересаживали микрофлору от обычных грызунов, масса зверей увеличивалась на 60%, хотя их рацион урезали. Пересадка бактерий от толстых мышей делала некогда стройных стерильных грызунов такими же толстыми. Эффект оказывался тем же, если мышам «отдавали» бактерий упитанных Homo sapiens .

Состав бактерий, обитающих в кишечнике обычных людей и людей с лишним весом, радикально отличается. У первых преобладают микроорганизмы группы Bacteroidetes , а у вторых — Firmicutes . Эта разница сохранялась, даже если худощавые и полные люди были однояйцевыми близнецами. Когда пухлые добровольцы худели под наблюдением исследователей, по мере снижения веса в их кишечнике росло количество Bacteroidetes , а Firmicutes становилось меньше.

Состав кишечных бактерий — прямое следствие диеты. У подростков Западной Африки, которые едят преимущественно растительную пищу, преобладают Bacteroidetes . А вот у их сверстников из Западной Европы, регулярно употребляющих богатую жирами и углеводами пищу, живут в основном Firmicutes . Кишечные бактерии получают энергию из той еды, которую им даем мы, и если регулярно поглощать пасту и бургеры, микробы группы Bacteroidetes , питающиеся растениями, попросту вымрут с голоду. Питаясь вредной едой — возможно, из-за влияния «плохих» дофаминовых или других генов, — мы буквально убиваем «худых» бактерий, выращивая «толстых». А они, в свою очередь, могут заставлять нас продолжать есть вредное, воздействуя на метаболические пути. Прямых доказательств этого утверждения пока нет, но сам факт, что обитающие в нас микробы производят огромное количество биологически активных веществ, сомнению не подлежит.

* * *

Благодаря технологиям человек — единственный из всех обитателей Земли — сумел за какие-то несколько сотен лет радикально изменить окружающий мир. Проблема в том, что его физиология подчиняется эволюционным законам и не поспевает за реалиями современной жизни.

Фото: IMAGE SOURCE / LEGION-MEDIA (X6)

Материал опубликован в журнале «Вокруг света» № 1, январь 2018 г.