Живучесть биоорганизмов

Из биологии известно, что чтобы семя проросло и дало плод, необходимо не только качество самого семени, но и определенные свойства почвы, на которой оно должно прорасти и соответствующая температура окружающей среды и влажность воздуха и т. д. При отсутствии или нехватки одного из компонент растение расти не будет. Таким образом, чтобы семя проросло необходимо множество факторов окружающей среды, которые практически не учитываются мутационно-генетической теорией, сконцентрированной исключительно на генах семени рака, а раковые клетки – это де-факто «семена рака» Становится очевидным, что мутационно-генетическая теория стала давать трещины и возникла настоятельная потребность в выдвижении новой парадигмы рака, но об этом позже. Здесь только отметим, что несмотря на очевидные несоответствия отдельных предположений данной теории, достаточно большое число онкологов все еще продолжают быть ее приверженцами. Во многом это можно объяснить невероятными успехами фармацевтической промышленности, создавшей на основе мутационно-генетической теории два препарата – гливек и герцептин, с большим успехом используемые для лечения хронического миелоидного лейкоза и рака груди при избыточной экспрессии ненормального гена HER2/neu. Возникла надежда, что вот вот будут созданы и препараты против других видов рака, но как это часто бывает первые препараты оказались одновременно и самыми эффективными (количество созданных по настоящему эффективных генетических таргетированных препаратов не превышает семи). Когда мутационно-генетическая теория была только создана, создавалось ощущение, что она описывает все известные факты и казалось, что необходимо только выявить мутации у конкретной опухоли и создать соответствующий таргетированный препарат, разрушающий определенный сигнальный путь развития данного рака. Проблема оказалась не в том, что невозможно обнаружить все мутации, а как раз наоборот: было обнаружено необычайно большое количество мутаций (в некоторых опухолях было обнаружено более сотни мутаций, а в некоторых – ни одной). Да, мутационно-генетическая теория объясняет механизм возникновения раковой опухоли вследствие мутации определенных ген, но не дает ответа на вопрос: почему эти гены мутируют. Не оправдались надежды и связанные с созданием «Атласа ракового генома», так как его использование не привело к разработке таргетированных препаратов, значительно повысивших успешность лечения.

Если раньше считалось, что наше здоровье во многом определяется генами, то сейчас почти общепринятой точкой зрения стало то, что гены – это не предначертание судьбы, они могут включаться и выключаться под действием многочисленных определенных факторов. Такими факторами могут быть: инфекции, токсины, стресс, физическая активность или ее отсутствие, питательные вещества, травмы и т. д. Более того, любая мысль, любое действие, любой кусочек пищи влияют на экспрессию или репрессию конкретных генов. Регулирование генов изучает недавно возникшая наука – эпигенетика. Еще одна новая наука нутригеномика изучает влияние питания на гены. Благодаря полученным в этой области результатам стали известны многие питательные вещества, оказывающие эпигенетические воздействия на экспрессию различных генов и мы их рассмотрим далее.

Одним из наиболее значимых эпигенетических воздействий является метилирование, заключающееся в присоединении метильной группы, состоящей из атома углерода и трех атомов водорода, к участку ДНК, что приводит к репрессии находящихся в нем генов. Благодаря процессу метилирования осуществляется регулирование поведения ДНК. При снижении уровня метилирования (гипометилировании) некоторых генов (онкогенов), их активность может привести к развитию онкопатологии и наоборот гиперметилирование генов-супрессоров, таких, например, как ген р53, называемый страж генома, может привести к аналогичному результату. Таким образом, профиль метилирования ДНК во многом определяет риск возникновения многих, в том числе онкологических заболеваний. Кстати, определенные изменения в профиле метилирования постоянно находят в онкоклетках. Известно, что ряд распространенных канцерогенов действуют именно через эпигенетические сигнальные пути.

Ключевую роль в процессе метилирования играет ген MTHFR, содержащий инструкцию по производству фермента метилентетрагидрофолатредуктазы (MTHFR). Фермент MTHFR трансформирует фолиевую кислоту (витамин В9) в биологически активную форму – метилфолат. Метилфолат необходим как источник молекул углерода, входящих в состав метильных групп, с помощью которых и осуществляется процесс метилирования. Недостаток в рационе питания фолатов, а он имеется примерно у 20% населения, и мутации в гене MTHFR, имеющиеся у 50% людей, могут снизить процесс метилирования ДНК на 50—70%, что приведет к активности онкогенов и будет способствовать возникновению онкопатологии. Следовательно, для минимизации указанных рисков необходимо:

– увеличить в рационе питания содержание продуктов с высокой концентрацией фолатов;

– нейтрализовать негативные последствия мутаций в гене MTHFR.

Высокая концентрация фолатов имеется в шпинате, цикории, спарже, салате романо, в зелени горчицы и репы, в утиной и гусиной печени. Фолаты необходимы для образования аденина и гуанина, являющихся основаниями ДНК, для синтеза ДНК, для формирования клеток и регенерации. Фолаты, как правило, предписывают беременным, так как их недостаток может привести к дефектам нервной трубки плода и даже к расщеплению позвоночника.

Для минимизации негативных последствий мутаций в гене MTHFR необходимо принимать метильную форму фолиевой кислоты, так как измененный фермент MTHFR, производимый соответствующим мутированным геном, зачастую не способен обеспечить полноценную трансформацию фолата в метилфолат.

Для эффективного метилирования необходимы также витамины В6, В12 и три соединения: бетаин, холин, метионин. Подчеркнем, что при дефиците витаминов группы В происходит увеличение уровня гомоцистеина и снижение метилирования ДНК. Напомним, что высокий уровень гомоцистеина не только увеличивает риск онкопатологии, но и вызывает «оцарапывание» кровеносных сосудов, которые в дальнейшем «заштопываются» холестерином с образованием так называемой атеросклеротической бляшки. Следовательно, основной виновник формирования бляшек именно повышенный уровень гомоцистеина.

Здесь необходимо подчеркнуть, что традиционные методы лечения рака позволяют убрать возникшую опухоль, но если первопричина ее возникновения осталась, то через некоторое время все может возвратиться. Именно поэтому крайне важно отрегулировать процесс метилирования и добиться, чтобы онкогены были репрессированы, а гены-супрессоры наоборот, экспрессированы. Для этого необходимо проверить ген MTHFR и другие гены, участвующие в фолатном цикле, на наличие мутаций, затрудняющих осуществление корректного метилирования ДНК и принять меры по нейтрализации деструктивных последствий выявленных мутаций. Приятная новость заключается в том, что эти меры могут быть реализованы достаточно просто, исключительно за счет употребления определенных продуктов, содержащих бетаин, холин, метионин и витамины В6, В9, В12, причем витамины можно употреблять и в таблетированной и лучше в метильной форме. К сожалению, на мутации в генах фолатного цикла мало обращают внимание и остающиеся активированными онкогены вновь и вновь способствуют формированию новой опухоли. Таким образом, анализ профиля метилирования ДНК у онкопациента является необходимым и важным аспектом лечения онкопатологии.

Причина мутации отдельных генов заключается в том, что они не подстроились под современный образ жизни, под изменившийся за последние 200 лет пищевой профиль. С точки зрения эволюции переход от диеты каменного века к современной диете с преобладанием зерновых, сахара, переработанных промышленным способом продуктов произошел слишком быстро и гены, кодирующие метаболические пути, не успели к ним приспособиться, что привело к тому, что отдельные генетические мутации повысили риск возникновения рака. Особенно негативное воздействие оказывает употребление любого вида сахара: фруктозы, сахарозы, глюкозы. В результате метаболизма глюкозы повышается образование свободных радикалов, увеличивается риск мутации ДНК и воспалительных процессов. В работе1 показано, что высокий уровень глюкозы провоцирует повреждение ДНК и затрудняет восстановление клетками этих повреждений. В другой работе американские исследователи показали, что чем больше фруктозы употреблял человек, тем больше повреждений наблюдается в его ДНК. Значительные повреждения ДНК выявлены у людей, в рационе питания которых отмечалось высокое содержание омега-6 жирных кислот, в то время, как при диете с высоким содержанием омега-3 этого не наблюдалось. Вообще существует много факторов вызывающих, повреждение ДНК и обусловленных «неправильным» питанием, но более важно то, что существуют и фитонутриенты, способные предотвращать эти повреждения и способствующие восстановлению поврежденных ДНК.

Какие это фитонутриенты? В основном они принадлежат к классу изотиоцианатов и каротиноидов. Одно вещество из класса изоцианатов – сульфорафан, содержащийся в капусте брокколи, брюссельской капусте, снижает риск повреждения генов, обусловленного действием пестицидов2. Известный каротиноид бета-криптоксантин, находящийся в хурме и в паприке не только способствует восстановлению ДНК, но уменьшает риск возникновения рака легких3. Существует еще целый ряд продуктов питания, таких как шпинат, спаржа, цикорий, яйца, утиная печень, репа, которые способны как защищать, так и восстанавливать гены от повреждений. Восстанавливать ДНК может и зеленый чай.

В последние годы, особенно среди онкопациентов, стал популярным еще один метод защиты и восстановления ДНК – соблюдение кетогенной диеты, а также интервального голодания, восстановление баланса аминокислот, нормализация уровня витаминов В12 и В9. При использовании кетогенной диеты с высоким содержанием жиров и незначительным количеством углеводов организм не может использовать глюкозу, как основной источник производства энергии и, пользуясь метаболической гибкостью, в качестве источника энергии начинает использовать продукт распада жирных кислот – кетоновые тела. В тоже время известно, что онкоклетки поглощают энергию в основном из глюкозы и им трудно получать ее из кетоновых тел, так как они практически не обладают метаболической гибкостью. В результате, соблюдение кетогенной диеты онкоклетки практически лишаются энергии и им сложно развиваться. Таким образом, самое важное для профилактики и терапии рака это снижение потребления сахара и продуктов с высоким гликемическим индексом и никакая другая диета не оказывает столь сильного эффекта, как кетогенная.

Самое негативное воздействие нашим генам, по всей видимости, наносит сахар. По мнению исследователей из Гарвардской медицинской школы до 80% случаев рака вызваны воздействием глюкозы и инсулина, которые стимулируют пролиферацию и инвазивность всех видов рака. Одной из особенностей онкоклеток является их способность перепрограммировать свой энергетический метаболизм с целью потребления большего количества глюкозы и более быстрого роста. Продолжая потреблять значительное количество сахара вряд ли можно надеяться на успешное уничтожение онкоклеток. Любой вид сахара: глюкоза, сахароза, фруктоза, попадая в организм наполовину уменьшает активность отдельных иммунных клеток и этот эффект держится до 5 часов4. Кетогенная диета предполагает незначительное использование углеводов, так как любые углеводы, включая овощи, фрукты, бобовые, злаки перерабатываются в пищеварительном тракте в глюкозу, а повышенное содержание глюкозы приводит к развитию таких свойств рака, как повышенная пролиферация онкоклеток, игнорирование апоптоза, ангиогенез и, самое главное, глюкоза обеспечивает энергию для роста онкоклеток. Кроме того, глюкоза стимулирует экспрессию нескольких факторов роста5 и подавляет очень важный белок р53, который инициирует самоуничтожение поврежденных клеток, не давая им размножаться. Вообще, раковые клетки используют сахар, циркулирующий в крови, в 50 раз быстрее, чем обычные клетки. При этом они создают значительно большее количество рецепторов инсулина для проникновения большего количества глюкозы в клетки. Так, на поверхности онкоклеток молочной железы обнаруживается в 3 раза больше рецепторов инсулина по сравнению с здоровыми клетками. Энергия, требуемая онкоклеткам, создается путем преобразования глюкозы в молекулы энергетической субстанции аденозинтрифосфата (АТФ), причем это преобразование осуществляется анаэробно, без кислорода (даже когда кислород доступен) путем брожения или по Варбургу «анаэробным гликолизом». В процессе аэробного дыхания, свойственного здоровым клеткам, одна молекула глюкозы расщепляется с использованием кислорода на две молекулы пирувата и в конечном счете образуется 36 молекул АТФ и углекислый газ. Онкоклетки из одной молекулы глюкозы производят только 2 молекулы АТФ и в виде побочного продукта – молочную кислоту. Хотя онкоклетки производят значительно меньшее количество молекул АТФ, но зато производят их примерно в 100 раз быстрее, чем здоровые и производят их не в митохондриях, как здоровые клетки, а в цитоплазме, так как митохондрии в раковых клетках, как правило, повреждены. Причиной повреждения митохондрий в онкоклетках могут быть токсины, медикаменты, избыток железа, сахар и т. д.

Самое сильное влияние на уровень глюкозы в крови оказывают углеводы, поэтому кетогенная диета предполагает их минимальное использование, причем основными их источниками должны быть овощи с низким гликемическим индексом и богатые фитонутриентами, например, брокколи, лук, чеснок, зелень, шпинат, кинза, грибы и т. д. В качестве полезного жира в кетогенной диете широко используются авокадо, оливки, миндаль, чиа, макадамия, пекан, тыквенные семечки, грецкий орех, кунжут, фисташки, бразильский орех, лен, кедровые орешки, кокосовое масло, органическая сметана, сыры, продукты из кокоса, органическая баранина. Кстати, надо иметь в виду, что когда из молочных продуктов удаляют жир, то концентрация сахара в них увеличивается, поэтому сыры, сметана, йогурты с низким содержанием жира – это вовсе не полезная пища, как принято считать, так как повышенное содержание сахара в этих продуктах наносит организму вред. Сахар содержится внутри многих продуктов питания, поэтому как минимум необходимо стремиться исключить из употребления продукты с добавленными сахарами. А вообще, одним из наиболее действенным способом профилактики онкозаболеваний является снижение потребления сахара и углеводов с высоким гликемическим индексом.