Телесный разум. Как тело влияет на наши мысли, чувства и воспоминания

Нейробиологи из Цюрихского университета исследовали влияние ранней травмы, искусственно отлучая мышей-самцов от их матерей[74] в случайный момент в первые две недели жизни. Когда эти мыши стали взрослыми, они с бóльшим опасением относились к открытым пространствам и ярко освещенным помещениям, чем мыши, которых не разлучали с матерями. Если бы они были людьми, мы бы считали их невротиками. Эти изменения в поведении присутствовали у потомства мышей, которое также проявляло изменения в метаболизме, и у детей их детей. Это исследование впервые успешно продемонстрировало, что травматические переживания влияют на обмен веществ и что эти изменения являются наследственными.

Многочисленные исследования грызунов и приматов[75] также показали, что ранняя травма вызывает длительные изменения в нервных функциях и поведении[76]. Одним из медиаторов этого процесса может быть вышеупомянутый белок BDNF, который вызывает изменения в одноименном гене.

Как передаются эпигенетические изменения

Большая часть исследований в области эпигенетики были сосредоточены на эпигенетических механизмах, связанных с ДНК и определенными молекулами (метильными и ацетильными группами), которые присоединяются к ДНК. Среди генетиков ведется много дискуссий о том, как эпигенетические изменения передаются через сперматозоиды и яйцеклетки. Классический генетический код – это не единственный код, участвующий в регуляции клеточной дифференцировки и поведения многоклеточных организмов. Существует второй уровень контроля, который способствует регуляции активности генов, и он основан на химических модификациях гистоновых белков. Я кратко упомянул гистоны в начале этой главы. До сих пор они привлекали относительно мало внимания. Гистоны отличаются от ДНК, но соединяются с ней во время формирования клетки, действуя в каком-то смысле как катушка, вокруг которой наматывается ДНК.

В ходе совместной работы Макгиллского университета и швейцарских исследователей было обнаружено, что гистоны являются частью содержимого сперматозоидов, передаваемого при оплодотворении. Исследователи вывели мышей, у которых слегка изменили биохимическую информацию о гистонах во время образования сперматозоидов, и на два поколения их потомства[77] это оказало негативное влияние как с точки зрения развития, так и со стороны выживания.

Эти результаты весьма примечательны, поскольку они указывают на то, что не только ДНК участвует в наследуемости. В исследовании подчеркивается важнейшее влияние отцов на здоровье[78] их детей и даже внуков.

Другой предлагаемый механизм регуляции генов включает небольшие некодирующие РНК, называемые микроРНК[79], обнаруженные во многих типах клеток млекопитающих, включая сперму. Около 60 % генов человека и других млекопитающих, по-видимому, являются мишенями микроРНК. МикроРНК представляют собой недавно открытый тип генного регулятора[80]: каждая из них контролирует отдельный набор генов. МикроРНК оказываются главными регуляторами практически всех клеточных процессов, контролируя множество из них, в частности клеточный цикл, передачу сигналов и энергетический метаболизм[81].

В исследовании Медицинской школы Университета Тафтса[82] самцы мышей, подвергавшиеся хроническому стрессу из-за социальной нестабильности в подростковом возрасте, передавали связанное со стрессом поведение потомкам женского пола по крайней мере через три поколения, даже если те никогда не испытывали значительного стресса или не взаимодействовали с предками по мужской линии. Ученые обнаружили, что одной из составных частей этого эффекта являются микроРНК сперматозоидов.

Известно, что на экспрессию микроРНК сперматозоидов у людей влияют факторы окружающей среды, такие как курение и ожирение. Однако группа ученых из Делавэрского университета первой продемонстрировала изменения микроРНК сперматозоидов в ответ на стресс у людей и заговорила о вероятности того, что микроРНК сперматозоидов могут служить биомаркером раннего жестокого обращения, а также повышенной восприимчивости потомства к психическим расстройствам.

МикроРНК играют важную роль в защите организма от вторжений вирусов[83], что мы осознали, когда разразился кризис, вызванный COVID-Они делают это, захватывая и разрезая РНК-материал вируса. Одна из причин того, что вирус COVID-19 оказал такое разрушительное воздействие на пожилых людей и людей с сопутствующими болезнями, заключается в том, что по мере старения и развития хронических заболеваний количество микроРНК уменьшается, из-за чего снижается способность уничтожать вторгающиеся в организм вирусы.

Новые подробности о микроРНК успешно выяснили нейробиологи из Мэрилендского университета, изучающие внеклеточные везикулы[84]. Мужской репродуктивный орган – придаток яичка, в котором созревает сперма, – это место, откуда происходят эти крошечные везикулы, наполненные микроРНК. Везикулы сливаются со сперматозоидом, чтобы изменить полезный груз, доставляемый яйцеклетке. Придаток яичка реагирует на стресс отца изменением содержимого этих везикул.

Внеклеточные везикулы стали важными посредниками в межклеточной коммуникации, то есть они участвуют в передаче биологических сигналов между клетками. Было установлено, что они регулируют широкий спектр биологических процессов, воздействие стресса, а также приводят к развитию инфекций, рака и нейродегенеративных заболеваний. Внеклеточные везикулы помогают передавать информацию между клетками и от родителей к потомству. В важном отступлении от прошлых предположений ученые, ведущие исследование в Мэрилендском университете, приняли идею о том, что сперма может быть подвержена влиянию факторов окружающей среды[85].

Аналогичным образом накапливаются доказательства[86] того, что предшествующее зачатию воздействие определенных факторов образа жизни, таких как питание, физическая активность и курение, влияет на развитие следующего поколения посредством изменений эпигенома сперматозоидов.

Связанное с этим исследование, проведенное в Медицинской школе Массачусетского университета[87], показало, что эмбрионы, оплодотворенные спермой из отдаленной части придатка яичка, где сперматозоиды еще не набрали полезную нагрузку регуляторных РНК, демонстрируют нарушение регуляции генов на ранних стадиях развития, что мешает им эффективно имплантироваться в эндометрий матки. Иначе говоря, микроРНК в сперме необходимы для здоровой беременности.

В последнее десятилетие ученые установили, что небольшие молекулы РНК можно обнаружить вне клеток – в крови, моче, слезах, спинномозговой жидкости, грудном молоке, амниотической жидкости, семенной жидкости и др. Более того, ученые обнаружили, что небольшие фрагменты циркулирующей РНК могут отражать определенные состояния, такие как наличие раковой опухоли или расстройств, возникающих во время беременности.

В то время как некоторые ученые по-прежнему скептически относятся к мнению, что внеклеточная РНК и ДНК представляют собой нечто большее, чем мусор, объединенная команда нейрогенетиков из Оксфордского университета и Массачусетской больницы общего профиля рассматривает их как недавно открытую форму связи между клетками[88], которая сильно влияет на здоровье человека. Например, многочисленные исследования предполагают, что микроРНК действуют, как инструкции, которые помогают координировать иммунный ответ.

Я полностью согласен с Маркусом Пембри, почетным профессором детской генетики из Университетского колледжа Лондона, который уже более 10 лет отстаивает идею эпигенетического наследования. Пембри сказал: «Исследователям общественного здравоохранения давно пора[89] серьезно отнестись к реакциям людей на трансгенерационные переносы». Я подозреваю, что мы не сумеем понять причину роста распространенности нейропсихиатрических расстройств, ожирения, диабета и нарушений обмена веществ без применения подхода, при котором рассматриваются сразу несколько поколений.

Личная эпигенетика

В течение долгого времени мы знали, что разум влияет на тело, а тело – на разум. Например, люди, находящиеся в состоянии стресса, чаще заболевают, а люди, болеющие гриппом, часто чувствуют себя подавленными и даже впадают в депрессию[90]. С другой стороны, занятия деятельностью, которая вас привлекает и удовлетворяет, поиск смысла вне себя, наличие друзей, супруга и близости – все это тесно связано со счастьем, которое, в свою очередь, связано с хорошим здоровьем.

На медицинском языке взаимный процесс называется психосоматической медициной, или медициной тела и разума.

Другой способ, при помощи которого разум может воздействовать на тело, – это широко распространенная практика медитации. Согласно исследованию, проведенному в Висконсине, восьмичасовая медитация на внимательность, альтруистическую любовь и сострадание вызывает серьезные эпигенетические изменения.

Исследователи обнаружили, что, по сравнению с контрольной группой, члены которой не медитировали, но занимались досугом в той же обстановке, медитирующие оказались более устойчивы к инфекциям и болезням в целом. Медитирующие достигли положительной, полезной[91] эпигенетической трансформации путем саморегуляции. Я думаю, нам всем пошло бы на пользу пойти по стопам медитирующей группы.

Давайте посмотрим на другое исследование, посвященное саморегуляции. Исследователи разделили 84 гостиничных горничных в Нью-Йорке на две группы[92]. Одной группе сказали, что работа, которую они выполняют, является хорошим упражнением и соответствует рекомендациям по активному образу жизни. Эта информация стала эквивалентом плацебо. Другой (контрольной) группе данную информацию не предоставили. Хотя фактическое поведение не изменилось, через четыре недели после начала эксперимента информированная группа почувствовала, что наблюдает значительно больше физических изменений, чем раньше. По сравнению с контрольной группой у них наблюдалось снижение веса, артериального давления, жировых отложений, соотношения талии и бедер и индекса массы тела. Женщины в экспериментальной группе работали не усерднее, чем представительницы контрольной, но их система убеждений фактически изменила то, как функционировали их тела.

Рассматривая эти исследования в совокупности, можно сказать: они ясно показывают, что наши мысли и чувства гораздо сильнее, чем мы предполагаем. Мысль – это набор запускаемых нейронов, которые посредством сложной мозговой проводки активируют множество пересекающихся путей: эмоциональные и болевые центры, воспоминания, автономную нервную систему, геном и другие части телесного разума. Геном равно реагирует как на внешние стимулы (окружающую среду), так и на внутренние (мысли, чувства, настроение).

Хорошие новости

Согласно новому исследованию, проведенному в Хельсинкском университете, у любителей классической музыки во время прослушивания Концерта для скрипки № 3 соль мажор Моцарта[93] повышается активность генов, участвующих в секреции и транспортировке дофамина, синаптической нейротрансмиссии, обучении и памяти, а также понижается активность генов, опосредующих разрушение нейронов. Все это идет на пользу организму, что означает лишь одно: нечто приятное может изменить экспрессию генов.

То, как мы проживаем свою жизнь, может оказать существенное влияние на процессы старения и развития болезней, включая рак. Что касается физической стороны вопроса, то исследователи из Базельского университета обнаружили, что аспирин и заместительная гормональная терапия[94] снижают скорость метилирования генов, связанных с раком толстой кишки, в то время как курение и высокий индекс массы тела (ИМТ) повышают ее.

Стив Коул, профессор медицины, психиатрии и поведенческих наук из Медицинской школы Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, написал много работ на тему саморегуляции. Он считает – и я полностью с ним согласен, – что мы являемся архитекторами своих жизней[95] в большей степени, чем привыкли считать.

Наш субъективный опыт обладает большей силой, чем объективная ситуация.

Если мы будем хорошо к себе относиться, то заметим не только улучшение самочувствия, но и отношений с другими людьми. Другие будут любить и уважать нас, что, в свою очередь, заставит нас чувствовать себя еще лучше. Таким образом, мы создаем самоусиливающуюся систему вознаграждения, основанную на эпигенетике.

Тщательный обзор медицинской литературы для определения силы связи между оптимизмом и физическим здоровьем[96] показал, что оптимизм является важным предиктором положительной динамики при сердечно-сосудистых заболеваниях, а также влияет на иммунную функцию, рак, осложнения, связанные с беременностью, и физические симптомы, такие как боль. Люди, которые полны энтузиазма и надежды и радуются жизни[97] – то, что психологи называют позитивным мышлением, – с меньшей вероятностью будут испытывать возрастное нарушение памяти. Это не означает, что они никогда не заболеют (психически или физически), но оптимисты, у которых диагностировано биполярное расстройство[98]

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Примечания

1

«Крошечный мозг не препятствие для французского государственного служащего». Reuters Science News, July, https://www.reuters.com/article/us-brain-tiny/tiny-brain-no-obstacle-to-french-civil-servant-idUSN1930510020070720.

2

Здесь и далее источник информации, помеченной звездочкой, вы можете найти в разделе «Примечания». – Прим. ред.

3

Доктор Лайонел Фейе из больницы де ла Тимон: Feuillet, L., Dufour, H., and Pelletier, J. (2007). «Brain of a white-collar worker.» Lancet, 370(9583), 262.

4

Случаев, когда в детстве людям: Villemure, J. G., and Rasmussen, T. H. (1993). «Functional hemispherectomy in children.» Neuropediatrics, 24(1), 53–55; Battaglia, D., Veggiotti, P., Colosimo, C., et al. (2009). «Functional hemispherectomy in children with epilepsy and CSWS due to unilateral early brain injury including thalamus: sudden recovery of CSWS.» Epilepsy Research, 87(2–3), 290–298; Schramm, J., Kuczaty, S., Von Lehe, M. et al. (2012). «Pediatric functional hemispherectomy: outcome in 92 patients.» Acta Neurochirurgica, 154(11), 2017–2028.

5

Гемисферэктомия – хирургическая операция удаления полушария большого мозга; применяется при распространенных опухолях мозга, эпилепсии. – Прим. пер.

6

Взрослые, перенесшие гемисферэктомию: Carson, B. S., Javedan, S. P., Guarnieri, M., et al. (1996). «Hemispherectomy: A hemidecortication approach and review of 52 cases.» Journal of Neurosurgery, 84(6), 903–911.

7

Важно отметить, что сами фрагменты ДНК как химической структуры остаются неизменными. В процессе метилирования, например, происходит присоединение дополнительных химических групп, но основную последовательность ДНК это принципиально не меняет. (Здесь и далее примечания научного редактора, если не указано иное.)

8

Существуют состояния, связанные с отсутствием одной из половых хромосом или, напротив, с увеличением их количества, при этом фенотипически мы будем определять людей как женщин и мужчин.

9

Помимо основного набора хромосом от матери и отца в зиготу попадают клеточные органеллы – митохондрии, обеспечивающие клетку энергией и имеющие свою собственную ДНК (митохондриальная ДНК). Таким образом, количество генетической информации, получаемой от обоих родителей, превышает половинный набор хромосом.

10

«Представьте, что у вас есть книга на 100 страниц»: Sapolsky, Robert. Why Zebras Don’t Get Ulcers (New York. Henry Holt & Company, 2004).

11

Дарвин писал: Дарвин, Чарлз. Происхождение видов (Лондон: Джон Мюррей, 1859).

12

Следуя по стопам Дарвина: Risch, N. J. (2000). Nature, 405(6788), 847–856; Botstein, D. and Risch, N. (2003). «Discovering genotypes underlying human phenotypes: past successes for mendelian disease, future approaches for complex disease.» Nature Genetics, 33, 228–237.

13

Генетические вариации в одной геномной позиции: Dermitzakis, Emmanouil T., et al. (2015). «Population Variation and Genetic Control of Modular Chromatin Architecture in Humans.» Cell, 162(5), 1039–1050.

14

Гены преподают нам важнейший жизненный урок: Meaney, M. J. (2001). «Maternal care, gene expression, and the transmission of individual differences in stress reactivity across generations.» Annual Review of Neuroscience, 24, 1161–1192.

15

Изменения личности могут повлиять на форму и движения тела: Kern, Elizabeth M.A., Robinson, Detric, et al. (2016). «Correlated evolution of personality, morphology and performance.» Animal Behavior, 117, doi:10.1016/j.anbehav.2016.04.007.

16

Важно отметить, что результаты, полученные на одних моделях (например, на рыбах), далеко не всегда справедливы для других организмов (например, для людей).

17

В то же время одной из ключевых характеристик живого организма является его стабильность, способность поддерживать гомеостаз – внутреннее постоянство. Это обеспечивается множеством систем организма, поэтому говорить о высокой изменчивости вследствие действия факторов внешней среды было бы преувеличением.

18

Теоретическую концепцию наследственности: Jose, A. M. (2020). «Heritable Epigenetic Changes Alter Transgenerational Waveforms Maintained by Cycling Stores of Information.» BioEssays. doi:10.1002/bies.201900254.

19

Сами гены не изменяются, меняется их способность к реализации.

20

Метилирование не считается изменением генома, поскольку нуклеотидная часть ДНК остается прежней.

21

Микрохимеризмом: Yan, Z., Lambert N. C., Guthrie, K. A., Porter, A. J., Nelson, J. L., et al. (2005). «Male microchimerism in women without sons: Quantitative assessment and correlation with pregnancy history.» American Journal of Medicine., 118(8), 899–906; Chan, W. F., Gurnot. C., Montine, T. J., Nelson, J. L., et al. (2012). «Male microchimerism in the human female brain.» PLoS One, 7(9), edoi: 10.1371/journal.pone.0045592.

22

Свои собственные, своей матери и ребенка: Rowland, Katherine (2018). «We Are Multitudes.» Aeon Magazine. https://aeon.co/essays/microchimerism-how-pregnancy-changes-the-mothers-very-dna.

23

Статья 1988 года, опубликованная Джоном Кэрнсом: Cairns, John, Overbaugh. Julie, and Miller, Stephan (1988). «The origin of mutants.» Nature, 335, 142–145.

24

Cахар, содержащийся в молочных продуктах. – Прим. авт.

25

Научный термин для пищи, на которой растут бактерии, обычно в чашке Петри. – Прим. авт.

26

Направленные мутации: Stahl, F. W. (1988) «Bacterial genetics. A unicorn in the garden.» Nature, 335, 112.

27

Повлияет на эволюцию, передав новые черты: Bygren, L. O., Kaati, G., and Edvinsson, S.: (2001) «Longevity determined by ancestors’ overnutrition during their slow growth period.» Acta Biotheoretica, 49, 53–59; Bygren, Olov (2010) in Kaati, G., Bygren, L. O., Edvinsson, S. (2002). «Cardiovascular and diabetes mortality determined by nutrition during parents’ and grandparents’ slow growthperiod.» European Journal of Human Genetics, 10, 682–688.

28

Адаптивная мутация: Foster, P.L. (1999). «Mechanisms of stationary phase mutation: a decade of adaptive mutation.» Annual Review of Genetics, 33,57–88.

29

Мутации – это процесс, затрагивающий саму структуру генетического кода, последовательность генов в ДНК. Эпигенетические изменения структуру ДНК не меняют.

30

Научные статьи о C. elegans: CBS C-elegans (http://cbs.umn.edu/cgc/what-c-elegans).

31

Морфогенез – формирование организма посредством эмбриологических процессов дифференцировки клеток, тканей и органов и развития систем органов в соответствии с генетическим «планом» потенциального организма и условиями окружающей среды. https://www.britannica.com/science/morphogenesis.

32

Совпадает до 80 % генов: Gebauer, Juliane, Gentsch, Christoph, and Kaleta, Christoph, et al. (2016). «A Genome-Scale Database and Reconstruction of Caenorhabditis elegans Metabolism.» Cell Systems, 2(5), 312.

33

Что тем не менее не означает, что данные, полученные на этих червях, могут быть прямо экстраполированы на человека.

34

Последствиям голодания: Jobson, M. A., Jordan, J. M., Sandrof, M. A., Baugh. L. R., et al. (2015). «Transgenerational Effects of Early Life Starvation on Growth, Reproduction and Stress Resistance in Caenorhabditis elegans.» Genetics, 201(1), 201–212.

35

Период голода в конце Второй мировой войны в Нидерландах: Tobi, Elmar W., Slieker, Roderick C., Xu, Kate M., et al. (2018). «DNA methylation as a mediator of the association between prenatal adversity and risk factors for metabolic disease in adulthood.» Science Advances, 4(1).

36

Это может быть связано и с бедностью: Pembrey, M., Saffery, R. and Bygren, L. O. (2015) «Network in Epigenetic Epidemiology. Human transgenerational responses to early-life experience: potential impact on development, health and biomedical research.» Journal of Medical Genetics, 51, 563–572.

37

Промоторными областями: Borghol, N., Suderman, M., McArdle, W., Racine, A., Hallett, M., Pembrey, M., Szyf, M., et al. (2012). «Associations with early-life socio-economic position in adult DNA methylation.» International Journal of Epidemiology, 41(1), 62–74.

38

Причины этого до сих пор активно изучаются и могут быть связаны не с самим фактом кесарева сечения, а, например, с влиянием микробиома.

39

Эпигеном младенца чувствителен к внутриутробной среде: Almgren, Malin, Schlinzig, Titus, Gomez-Cabrero, David, Ekström, Tomas J., et al. (2014). «Cesarean delivery and hematopoietic stem cell epigenetics in the newborn infant – implications for future health?» American Journal of Obstetrics and Gynecology, 211(5), 502.e1-502.e8; Schlinzig, T., Johansson, S., Gunnar. A., Ekström, T. J., Norman, M. (2009). «Epigenetic modulation at birth – altered DNA-methylation in white blood cells after Caesarean section.» Acta Pædiatrica, 98, 1096–1099.

40

Социальная изоляция: Conzen, Suzanne (2009). «Social isolation worsens cancer.» Institute for Genomics and Systems Biology. http://www.igsb.org/news/igsb-fellow-suzanne-d.-conzen-social-isolation-in-mice-worsens-breast-cancer.

41

Сострадательных и заботливых людей: Slavich, G. M. and Cole, S. W. (2013). «The emerging field of human social genomics.» Clinical Psychological Science, 1(3), 331–348.

42

Исследование перекрестного воспитания: Zayed, Amro and Robinson, Gene E. (2012). «Understanding the Relationship Between Brain Gene Expression and Social Behavior: Lessons from the Honey Bee.» Annual Review of Genetics, 46, 591–615.

43

Относительно предвзятости «двух ульев африканских пчел („пчел-убийц“) и двух ульев европейских пчел (неопасных пчел)». Пожалуйста, я никого здесь не пытаюсь обидеть. Исследование посвящено пчелам, а не людям.

44

Если самец зебрового зяблика услышит, как поблизости поет другой самец: Clayton, D. F. and London, S. E. (2014). «Advancing avian behavioral neuroendocrinology through genomics.» Frontiers in Neuroendocrinology, 35(1), 58–71.

45

Разница между спокойной и встревоженной крысой: Weaver, I.C.G., Cervoni, N., Champagne, F. A., Meaney, M. J., et al. (2004). «Epigenetic programming by maternal behavior.» Nature Neuroscience, 7, 847–854.

46

В то же время описаны гены, вероятно связанные с развитием тревожных состояний; таким образом, на мой взгляд, автор преувеличивает вклад одной только эпигенетики, преуменьшая вместе с тем влияние генетических факторов.

47

Смелая экстраполяция в отношении такого сложного процесса, как регуляция поведения.