Представьте: вы перенеслись в древние времена. Все люди считают, что Земля плоская. Думаете, их будет легко убедить, что она все-таки круглая? Какие аргументы вы бы привели, чтобы доказать свою точку зрения? И нет, у вас под рукой не оказалось глобуса или снимков, сделанных с Луны. Вряд ли кто-то поверил бы вам без весомых доказательств. Мы же ясно видим, что линия горизонта прямая, а не кривая.

Мысль о том, что Земля имеет форму шара, впервые появилась в греческой философии, ее приписывают Пифагору, жившему в VI веке до н. э. Затем Аристотель представил эмпирические доказательства этой теории, но потребовалось еще несколько веков, чтобы весь мир признал, что Земля круглая и вращается вокруг Солнца. Хотя даже сегодня некоторые профессиональные баскетболисты НБА публично утверждают, что она плоская! Увы, абсолютно всех ни в чем убедить нельзя, и неважно, насколько неопровержимы ваши аргументы.

Выступая перед большой профессиональной аудиторией с докладами о жирогенах и их влиянии на ожирение, я часто сравнивал себя с бедолагой, который старается убедить античное общество в том, что очевидно плоская Земля в действительности имеет форму шара. Старые теории очень живучи, особенно если им следовали долгое время и опровержение выглядит совершенно нелогично.

Когда речь заходит о том, как и почему мы превращаемся в толстяков, обычные люди и врачи по-прежнему считают, что вес тела определяется просто-напросто количеством потребляемых и сжигаемых калорий. Загляните на сайт Национального института диабета, заболеваний системы пищеварения и почек (NIDDK). Там черным по белому написано: «Избыточный вес и ожирение возникают в результате энергетического дисбаланса». Если бы это было действительно так! Вы наверняка удивитесь, узнав о том, что за последнее время количество новых фитнес-клубов увеличилось вдвое. И за тот же период вдвое выросло количество людей, страдающих от ожирения. Да люди из кожи вон лезут, чтобы не обрюзгнуть! Но, увы, жир далеко не всегда тает от диет и физических упражнений.

Хотя большинство людей имеют четкое представление о том, что такое ожирение, оно чаще всего определяется с помощью индекса массы тела. По данным ВОЗ и Американской медицинской ассоциации, ваш вес считается недостаточным, если ИМТ составляет менее 18,5. При нормальном весе ИМТ варьируется от 18,5 до 24,9, при избыточном весе – от 25 до 29,9, а если ИМТ составляет 30 или выше – это ожирение.

Рис. 1

ИМТ выше 40 считается морбидным ожирением и свидетельствует о серьезных проблемах со здоровьем. Но для расчета индекса массы тела используют показатели роста и веса без учета соотношения мышечной, жировой и костной тканей в организме. Я часто показываю слайд, на котором изображены три человека с ИМТ 32. У одного из них много подкожного жира, который относительно безопасен для здоровья, у другого имеется большое количество висцерального жира – он скапливается вокруг внутренних органов. Такой тип ожирения очень опасен для здоровья. Третий человек – это знаменитый «Терминатор» Арнольд Шварценеггер, выступающий на соревнованиях по бодибилдингу. Несмотря на то что его ИМТ равен 32, у него нет ни грамма избыточного веса. Получается, что ИМТ не является идеальным показателем ожирения. Однако его легко вычислить и им удобно пользоваться в общих расчетах.

Давайте еще немного пофантазируем: к нам на машине времени пожаловала семейка Флинстоунов. Я представляю, как удивятся охотники и собиратели из каменного века, увидев все современные удобства: автомобили, мобильные телефоны, компьютеры, электричество, супермаркеты. И как они опешат от нашего роста и веса! Да Фрэд и Уилма просто не поверят, что все эти великаны и толстяки – их далекие потомки! В отличие от нас, они с трудом добывали каждый кусок. Невозможно представить, чтобы они круглые сутки сидели в пещере, наедаясь до отвала. В те времена не было служб доставки еды и полуфабрикатов.

Гиппократ был прав, подчеркивая значение физических упражнений и умеренности в пище. Кстати, диета считается одним из самых важных открытий этого отца медицины. Да, в свое время никто не решился бы оспорить то, что считалось абсолютной истиной, но сейчас в это уравнение добавилась новая неизвестная. Гиппократ не мог знать о нарушениях эндокринной системы и их воздействии на наши здоровье и вес. Он бы, наверное, долго чесал затылок, глядя на тучных людей XXI века.

Увы, мы привыкли к тому, что живем на планете толстяков. Истории об ожирении настолько часто звучат в СМИ, что давно перестали нас удивлять. Избыточный вес и дряблое тело стали нормой. Но еще пятьдесят лет назад люди с такими формами были настоящей аномалией. Совсем недавно, в 1990 году, тучные люди составляли менее 15 % процентов населения США.

К 2010 году в 36 штатах жители с ожирением составляли более 25 %, в 12 штатах – более 30 %. За последние 40 лет количество полных людей увеличилось втрое, а за последние 20 лет оно выросло вдвое по всему миру. И, увы, за последние 30 лет ожирение стали в два раза чаще диагностировать у детей и в четыре раза чаще у подростков. На сегодняшний день в Соединенных Штатах людей с избыточным весом в возрасте от 20 лет и старше гораздо больше, чем людей с нормальным, здоровым или недостаточным весом, – целых 70,7 %. Ожирением страдают более трети взрослых людей, а к 2020 году эта цифра достигнет катастрофических 86 %. Этот недуг диагностирован у 20,6 % подростков в возрасте от 12 до 19 лет; 17,4 % детей в возрасте от 6 до 11 лет и почти 10 % в возрасте от 2 до 5 лет. Те, кто раньше гордился своим телом и имел ИМТ в нижних пределах нормы, также набирают вес и переходят в категории «лишний вес» и «ожирение». Даже заметить начинающиеся проблемы с весом становится непросто, ведь вокруг ходят довольно упитанные люди, и это кажется нормой. Но это ненормально! Может быть, нам просто не хватает силы воли, чтобы не переедать и больше двигаться, потому что мы живем в эпоху изобилия? Неужели все дело в недостатке самоконтроля? Я так не думаю. К тому же существует эпидемия ожирения среди новорожденных детей до шести месяцев, то есть в возрастной группе, где выбор продуктов и ограниченная физическая активность не могут оправдать лишний вес. Младенцы двигаются ровно столько, столько им необходимо, и едят только до тех пор, пока не насытятся. К тому же от ожирения страдают не одни люди. Этот недуг появился и у животных, живущих рядом с нами: домашних кошек и собак, городских крыс и, что особенно важно, у приматов и подопытных грызунов, живущих в исследовательских лабораториях, где их питание тщательно контролируется. Думаете, животные тоже страдают от безволия? Вряд ли это так.

Я упоминал во введении об одном важном исследовании, проведенном в 2016 году. Оно показало, что наш ИМТ стал на 2,3 пункта выше, чем у людей, живших всего лишь 30 лет назад, даже с поправкой на то, что мы едим и как тренируемся. Отсюда вывод: увеличению ИМТ могут способствовать факторы, не связанные с диетой или физической активностью. Конечно, сам по себе этот показатель не является единственно верным свидетельством ожирения, потому что он не учитывает количество жировой и мышечной массы или места, в которое откладывается жир (этот важный фактор мы рассмотрим позже). Тем не менее, несмотря на свои недостатки, это вполне подходящий ориентир для оценки веса.

Что же все это значит? Что-то определенно изменилось вокруг нас!

 

Невидимое влияние

Оглянитесь вокруг и подумайте, как проходит ваш обычный день. Как окружающие вещи влияют на ваше самочувствие и даже на ваших детей (ведь их растущий организм особенно уязвим)? Пройдите небольшой тест. Он покажет, какие виды внешнего воздействия могут привести к накоплению жира. Кстати, многое из этого списка могло произойти довольно давно.

✓ Вы часто пьете газированную воду или сок из пластиковых бутылок?

✓ У вас бывают регулярные проблемы со сном? (Да-да, бессонница также считается фактором риска – об этом мы поговорим в главах 5 и 9.)

✓ Вы живете в городской среде с повышенным загрязнением воздуха или уровнем шума (например, недалеко от оживленной автомагистрали или аэропорта)?

✓ У вас постоянный стресс и/или вы принимаете все слишком близко к сердцу?

✓ Вы чаще покупаете полуфабрикаты, а не свежие продукты, которые нужно готовить?

✓ Вы едите овощи и фрукты из супермаркета?

✓ Вы пьете воду из-под крана?

✓ Вы принимаете лекарства, побочным эффектом которых является набор веса?

✓ Вы используете бытовую химию?

✓ Территорию рядом с вашим домом обрабатывали гербицидами, пестицидами или фунгицидами?

✓ Вы используете освежители воздуха или ароматизированные продукты (например, косметику, в составе которой указаны отдушки)?

✓ Вы проводите бо́льшую часть дня, находясь в помещении, в машине, в офисе?

✓ Вы сидите более трех часов в день?

✓ В детстве вы пили много соков, газировки, молочных коктейлей и часто ели полуфабрикаты?

✓ Ваша мама курила, когда была беременна, или вы были пассивным курильщиком в детстве?

✓ Ваша мама страдала от избыточного веса или ожирения во время беременности?

✓ Ваш отец страдал от ожирения в период зачатия?

Не паникуйте, если вы ответили утвердительно на большинство вопросов. Помните, знание – сила! Я расскажу о том, что поможет вам вернуть осиную талию. В этой главе мы прогуляемся по тучным пастбищам страны Жирляндии и разберемся, откуда взялась эпидемия набора веса и что именно я называю новой теорией ожирения. Вы поймете, почему некоторые люди быстрее набирают вес и медленнее теряют его, несмотря на диеты или физические нагрузки.

 

Прошлое и настоящее: откуда берутся все наши беды

Посмотрите на рис. 2. Перед вами два разных человека.

Рис. 2

Более десяти тысяч лет назад древние люди собирали коренья и ягоды, ловили рыбу и охотились на диких животных, чтобы прокормиться. В те времена большинство из них по комплекции были похожи на женщину слева. Именно так выглядят современные охотники и собиратели из диких африканских племен. Но, увы, многие из нас скорее напоминают женщину справа.

Кто-то наверняка возразит, что пышные формы – побочный эффект прогресса, ведь сейчас получить еду гораздо проще. Мы отчаянно боролись за выживание, добывая скудную пищу, чтобы утолить голод. А сейчас мы буквально купаемся в калориях круглый год. Полки супермаркетов ломятся от изобилия товаров, а самыми дешевыми и доступными стали нездоровые, искусственные (но при этом очень вкусные) продукты. Они воздействуют на центры удовольствия головного мозга и создают практически наркотическую зависимость. Технологи потрудились на славу: съев лакомый кусочек, вы с каждым разом хотите все больше и больше.

В процессе эволюции мы научились расходовать калории очень экономно. Две женщины на рис. 2 – отличная иллюстрация несоответствия генетики каменного века и космической эпохи. Регулярно получая достаточное количество питательных веществ, организм научился быстро наращивать запасы, чтобы выжить в голодные времена, которые нередко случались на протяжении всей истории человечества. Возможно, мы храним основные компоненты генома охотника-собирателя. В конце концов, небольшой процент каждого из наших геномов получен от далеких братьев неандертальцев. Во времена изобилия эти гены помогают нам накапливать жир на черный день. Следовательно, благодаря им происходит экономное расходование энергии. Жители развитых стран давно забыли, что такое голод. Это означает, что изменения в генах, произошедшие для того, чтобы нам было легче сохранять спасительный жир, могли стать причиной ожирения. Другими словами, ген голода, столь необходимый в прошлом для выживания, превратился в настоящую угрозу здоровью и долголетию современных людей.

В 1962 году генетик Джеймс Нил впервые описал гипотезу генов бережливости, чтобы объяснить, почему диабет имеет прочную генетическую основу, но при этом приводит к таким печальным последствиям. Согласно его теории, гены, из-за которых возникает предрасположенность к этому заболеванию (те самые гены бережливости), раньше были для нас очень полезны. Как только современное общество полностью освоило сельское хозяйство, продукты питания стали чрезмерно доступны. Нашим телам больше не нужны гены бережливости, но, увы, они по-прежнему активны и упорно продолжают подготовку к голодным временам, которые вряд ли наступят. Эти гены отчасти несут ответственность за эпидемию ожирения, которая тесно связана с развитием сахарного диабета.

Но если такие гены действительно существуют, то с появлением современных методов секвенирования ДНК должен быть найден способ идентифицировать их. И тут гипотеза генов бережливости стала подвергаться критике. Если они существуют примерно двести тысяч лет, со времен появления Homo sapiens, а сельское хозяйство начало развиваться только около двенадцати тысяч лет назад, то современные люди должны стать носителями максимального количества таких генов. В 2016 году доктор Джон Спикман, известный оппонент гипотезы генов бережливости, показал, что ни один из обнаруженных генов, связанных с ожирением, не имел никаких свойств или признаков, которые можно было бы считать адаптивными. С другой стороны, возможно, гены бережливости просто еще не найдены, так что дело пока не закрыто. В любом случае получается, что существует так называемый бережливый фенотип (об этом я расскажу в главе 5). То есть исследования людей и животных доказывают, что некоторые из них превращаютбо́льшее количество потребляемой энергии в жир, а другие сжигают больше калорий или быстро выводят их из организма с фекалиями. Но если за это отвечают не гены бережливости, тогда что же?

Я уверен, у вас есть знакомые, которые любят плотно поужинать и при этом остаются невероятно худыми. Но, увы, они бы не выжили в каменном веке. Фенотип этих везунчиков нового времени противоположен бережливому. Человек, который набирает вес от любви к бутербродам, делает это за счет того, что съеденные им калории лучше сохраняются. У него больше шансов выжить в голодные времена из-за того, что его тело бережно хранит избытки энергии в виде жира. Сегодня эта особенность организма приносит мало радости, потому что мы живем в условиях изобилия (как минимум, калорий) и легко можем обрюзгнуть, как женщина на рис. 2 справа. В современной культуре такая форма не считается ни здоровой, ни привлекательной. Каждую неделю я слышу скептические комментарии о физиологии набора и потери веса. На протяжении нескольких десятков лет нам говорили, что вес – это черно-белое отражение энергетического баланса. Если вы получаете больше, чем тратите, то будете поправляться, а если сжигаете больше, чем потребляете, то обязательно похудеете. Это всегда звучало очень разумно и правдоподобно. Да, в какой-то степени это действительно работает. И все же, когда речь идет о калориях, не достаточно просто сводить дебет с кредитом. Но люди отчаянно верят в этот нехитрый закон метаболизма, хотя, если бы все было так просто и понятно, мы бы не страдали от избыточного веса или ожирения. Еще раз задам вопрос: почему контролировать баланс банковского счета проще, чем следить за приходом и расходом калорий? Избыток еды и недостаток движения все же не единственные виновники ожирения. Эта теория не дает ответов на все вопросы и не учитывает всех факторов, способствующих набору веса, в том числе жирогенов, о которых мы поговорим в следующих главах.

Прежде чем перейти к разговору о химических веществах, из-за которых мы полнеем, давайте рассмотрим несколько важных понятий.

 

Загадочная калория

Задайте вопрос, что такое калория, и большинство людей ответят: «Это такая штука, от которой толстеют». Но все не так просто. Калория – это единица тепловой энергии, то есть количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия. То, что мы привычно называем калорией, по сути является тысячей калорий или одной килокалорией (то самое «ккал» на упаковке продуктов). Калории в пище измеряются при помощи так называемой калориметрической бомбы. Этот прибор определяет теплоту сгорания путем поджигания образца в чистом кислороде при высоком давлении в герметичном сосуде и измерения полученного повышения температуры. Однако люди, и в том числе многие ученые и врачи, зря считают, что человеческое тело похоже на калориметрическую бомбу, – мы устроены совсем по-другому.

О калории в научном понимании можно говорить, если мы, например, пытаемся прогреть помещение. Вы наверняка слышали, что белки и углеводы дают примерно одинаковое количество энергии, около 4 ккал на грамм, а жир содержит целых 9 ккал. Получается, что жиры более энергоемкие. Но с точки зрения биологии белки, углеводы и жиры абсолютно неравноценны, потому что каждый из них переваривается по-разному и выполняет свою работу в нашем теле. Реакция организма на 100 углеводных калорий, полученных из примерно 4 чайных ложек сахара и 100 жировых калорий, полученных из кусочка сливочного масла, – не одно и то же! Вы обязательно почувствуете разницу, прислушавшись к сигналам голода и насыщения. Хотите убедиться сами? Съешьте на завтрак тарелку каши со свежими фруктами на обезжиренном молоке и проследите, через какое время вы снова проголодаетесь. На следующий день съешьте яичницу с сыром, в которой содержится такое же количество калорий, как во вчерашней каше. После углеводного завтрака большинство людей снова захотят есть часа через полтора. А вот завтрак, богатый белками и жирами, прекрасно насытит вас до самого обеда. Получается, что тело использовало эти завтраки по-разному, хотя их энергетическая ценность равна. Почему же так происходит?

Когда вы едите, запускается много разных процессов и гормональных реакций в организме. Они влияют на то, как происходит пищеварение, как мозг интерпретирует сигналы сытости и как вы себя чувствуете. Мы еще рассмотрим подробнее, как еда влияет на тело, независимо от того, ведет ли это к увеличению или потере веса. А сейчас я хочу, чтобы вы пересмотрели свое отношение к калориям.

Если бы все калории были одинаковы, абсолютно всем людям удавалось бы поддерживать нормальный вес, получая определенное количество энергии из пищи и выполняя одни и те же физические упражнения. Просто следите за балансом энергетического счета, и всё! Но наши тела по-разному обрабатывают и усваивают одну и ту же еду. Продукты с этикетками, на которых указана пищевая ценность, можно сравнить с безразмерной одеждой – эдакая безликая уравниловка. Постулат о том, что все калории одинаковы, весьма далек от истины. В 2015 году было проведено исследование, которое оспаривает многие прописные истины здоровой пищи. Ведь то, как калории ведут себя в вакууме, и то, как они влияют на организм человека, – очень разные вещи.

Эран Сигал, Эран Элинав и их коллеги из Института Вейцмана в Израиле обратили внимание на один важный компонент, который часто рассматривается при разработке сбалансированной диеты: гликемический индекс, или ГИ. Он был выведен несколько десятков лет назад, чтобы понять, как продукты, особенно содержащие углеводы, влияют на количество глюкозы в крови. ГИ оценивается по шкале от 1 до 100, контрольным ориентиром служит чистая глюкоза, которая имеет ГИ 100. Продукты с высоким ГИ (картофель, печенье, белый хлеб) быстро перевариваются и усваиваются, мгновенно вызывая повышение сахара, которое так же быстро проходит. Это в свою очередь провоцирует выброс инсулина – гормона, отвечающего за выведение глюкозы из крови и ее доставку в клетки для дальнейшего использования или хранения. Инсулин также стимулирует накопление в клетках жиров и аминокислот и замедляет процесс разрушения запасов жира, гликогена и белков. Продукты с низким ГИ (цельнозерновой хлеб, бурый рис, черные бобы, некоторые крахмалистые овощи) усваиваются медленнее, что обуславливает постепенное повышение уровня сахара в крови и инсулина. То есть продукты с низким ГИ практически не влияют на уровень сахара в крови.

Значения ГИ давно считаются фиксированными величинами, присущими самой еде. Получается, что каждый человек должен реагировать на одни и те же продукты одинаково. Команда Эрана Сигала и Эрана Элинава провела интересный эксперимент, чтобы выяснить, так ли это. Для начала они собрали 800 здоровых и предрасположенных к диабету добровольцев в возрасте от 18 до 70 лет, измерили их параметры тела, взяли анализ крови, показатели уровня глюкозы и образцы стула. Каждое утро участники получали стандартный завтрак, в который входил хлеб, и с помощью мобильного приложения передавали информацию о съедаемой пище и распорядке дня.

Исследователи анализировали реакции организма в общей сложности на 46 898 блюд. Полученные результаты поколебали сами основы диетологии. Ожидалось, что на уровень сахара в крови после еды влияют возраст и индекс массы тела. Но реакция участников эксперимента на одни и те же продукты была абсолютно разной! Получается, что ГИ одной и той же пищи зависит от того, кто ее ест. Один человек, к примеру, съедал помидор, и у него тут же подскакивал уровень сахара в крови. Другой участник ел тот же помидор, но резкого изменения уровня сахара не происходило. Исследователи пришли к выводу, что разработка индивидуальных планов питания исходя из физиологии человека – это будущее диетологии, и я не могу с этим не согласиться. Хорошо зная об индивидуальной переносимости лекарственных препаратов, мы все же неохотно верим, что люди могут по-разному реагировать на одну и ту же диету. Но безразмерная одежда не подходит абсолютно всем.

В главе 5 мы также поговорим еще об одном сильно недооцененном факторе, объясняющем реакцию людей на продукты питания, – микробиоме. Это так называемые сообщества микробов, которые живут в желудке и кишечнике. Они играют важную роль в том, как мы усваиваем пищу, и даже влияют на чувство голода. Двух абсолютно одинаковых обменов веществ не существует! Это абсолютно очевидно, если учесть, что около 20 % диабетиков 2-го типа имеют нормальный вес и что у некоторых людей, страдающих ожирением, никогда не развиваются нарушения обмена веществ и прочие состояния, сопутствующие избыточному весу, например высокое кровяное давление или повышенный уровень холестерина. Хотя, несмотря на то что ожирение и диабет 2 типа напрямую не связаны, большинство пациентов с этим диагнозом имеют лишний вес и большинство людей с ожирением находятся под угрозой диабета 2-го типа.

Но все не так просто, и ожирение не всегда провоцирует это заболевание. Давайте посмотрим, какие еще мифы связаны с ожирением.

 

Ожирение – это наследственное

Оказавшись в оживленном общественном месте, осмотритесь и обратите внимание на фигуры окружающих. Скорее всего, вы отметите три разных типа строения тела. В 1940-х годах американский психолог Уильям Шелдон предположил, что людей можно условно разделить на три группы, в зависимости от их конституции, и назвал их в честь трех основных типов клеток, которые формируются на ранних стадиях развития эмбриона. Эктоморфы, или астеники, как правило, худощавые и невысокие, у них относительно немного мышечной и жировой ткани (но по Шелдону их нервная система более развита). Их противоположность – эндоморфы. Это крупные люди, жировая масса у них преобладает над мышечной. Где-то посередине находятся мезоморфы – обладатели стройного тела с хорошо выраженной мускулатурой. Шелдон зашел слишком далеко, присвоив психологические характеристики этим физическим телам: крупных эндоморфов он считал весельчаками, а миниатюрных эктоморфов наделял невротической тревожностью. Эта идея столь же субъективна, как приписывание личностных качеств знакам зодиака. Тем не менее данная классификация типов телосложения стала очень популярной. И в ней есть зерно истины: склонность к наращиванию мышц или накоплению жира в значительной степени предопределена нашей конституцией.

Рис. 3

Отсюда возникает важный вопрос: насколько ожирение зависит от генетики? Мысль о наследственной природе ожирения существует довольно давно, а вот генетические предпосылки избыточной массы тела стали очевидны лишь в последние двадцать лет. После серии опытов с животными и изучения близнецов ученые предположили, что генетические факторы составляют от 40 до 70 % колебания ИМТ. Однако недавние исследования снизили этот показатель до 20 %. Хотя несколько отдельных генов связаны с ожирением, не существует никакого гена ожирения или даже группы генов, которые отвечают за развитие этого недуга. Большинство генетиков считают, что ожирение является полигенным. То есть потребуются изменения многих генов (в основном связанных с аппетитом и обменом веществ) для того, чтобы запустить процесс набора лишнего веса. Но таких разительных перемен не могло произойти за последние сорок лет. С другой стороны, многие люди, генетически склонные к повышенной массе тела, не страдают ожирением. Таким образом, весьма вероятно, что, помимо генетической предрасположенности, существуют и другие факторы. Например, окружающая среда. В одной из последующих глав мы увидим, как ее воздействие может влиять на экспрессию различных генов в нашем организме, не затрагивая при этом индивидуальную генетическую последовательность. Вы можете родиться со склонностью к полноте из-за воздействия определенных веществ в период внутриутробного развития. Экспрессия ваших генов также может меняться на протяжении всей жизни под влиянием факторов окружающей среды, которые могут спровоцировать резкое увеличение или потерю веса.

 

Вы просто мало двигаетесь!

Вы когда-нибудь слышали о синдроме домоседа? Эта теория во многом ошибочна, хотя сейчас и принято считать, что наше поколение ведет сидячий образ жизни (не то, что раньше). Наряду с исследованиями, подтверждающими, что мы двигаемся меньше, чем 20–30 лет назад, есть весомые доказательства того, что современные люди на самом деле более активны и общая инертность уступила место спорту и фитнесу. Что-то я не припомню, чтобы во времена моей юности работало столько фитнес-клубов! Сегодня многие хотят быть в идеальной форме. Поэтому открываются новые спортзалы, набирают популярность онлайн-программы вроде «Бешеной сушки», появляется много разных фитнес-приложений и фитнес-трекеров (например, Fitbit и Jawbone). Наше поколение очень ценит стройность и подтянутость!

Неважно, что вы думаете о физической активности (лично я считаю, что это полезно). Но даже полная бездеятельность в сочетании с плохим питанием не могут оправдать масштабов эпидемии ожирения. Кроме того, силовые упражнения способствуют набору, а не потере веса. Одно провокационное исследование, проведенное в 2014 году, показало, что многие женщины набирали вес после регулярных занятий аэробикой, поскольку увеличивалась их мышечная масса, а мышцы, как известно, гораздо тяжелее жира. До конца не ясно, почему это происходит, но одна из причин, вероятно, кроется в физиологии: когда вы больше тренируетесь, аппетит естественным образом повышается. Чувство голода заставляет есть больше углеводов, чтобы восстановить запасы гликогена в мышцах, и вот ваша рука снова тянется к пончику или пачке чипсов, содержащих много рафинированного сахара, жира и соли. К тому же вы можете меньше двигаться между тренировками (например, потому что у вас болят мышцы). Для некоторых людей, особенно для тех, кто уже страдает ожирением, выполнение сложных упражнений может вызвать всплеск нейронной активности в областях мозга, ответственных за вознаграждение и аппетит. В такой ситуации почти невозможно отказаться от чего-нибудь вкусненького (то есть жирного и сладкого). Кстати, при изучении мозговой активности худощавых и стройных людей оказалось, что их центры пищевого поощрения меньше возбуждаются от привлекательных изображений вредной еды и больше реагируют на низкокалорийные продукты. Есть тут и психологическое объяснение: усердно потея на тренажерах и беговых дорожках, вы, как правило, позволяете себе съесть больше. Это может с лихвой компенсировать количество калорий, потерянных во время занятий спортом. Но, разумеется, физкультура отлично укрепляет здоровье. И хотя нельзя полагаться на одни только упражнения, чтобы сбросить десяток-другой килограммов и всегда оставаться в форме, активное движение снижает риск развития заболеваний сердца, диабета, старческого слабоумия и многих других патологий.

 

Хватит объедаться!

Популярные диеты быстро сменяют друг друга. Еще вчера последним писком моды был отказ от жира, сегодня все в восторге от безуглеводной сушки, а завтра мы снова вспомним о старине Аткинсе. Не секрет, что многие из нас потребляют слишком много углеводов, особенно рафинированных сладостей. Это естественное последствие «войны против жира», которая началась с доклада Джорджа Макговерна, опубликованного в 1977 году, в котором он впервые озвучил, как должны питаться американцы. К сожалению, поскольку именно жир делает пищу вкусной, срочно потребовался его заменитель. Как вы уже догадались, им стал сахар. Загляните в кондитерский отдел любого супермаркета: там всегда найдутся конфеты с низким или с нулевым содержанием жира. Подразумевается, что это здоровый продукт…

Мы испытываем тягу к соленой и жирной пище с добавлением сахара, которая плохо насыщает, но приятно щекочет вкусовые рецепторы и к тому же увеличивает товарооборот. Но даже все это не может объяснить наши проблемы с весом. По логике вещей, сосредоточившись на полезных продуктах, богатых питательными веществами, и избавившись от верных спутников ожирения вроде картофеля-фри и пирожных, мы вернем талии желанную стройность. Но ни одна строгая диета не гарантирует, что вес будет таять и вы всю жизнь будете носить размер S.

Многие питаются правильно, но никак не могут похудеть. Возьмем, к примеру, толстяков, которые отчаянно борются с ожирением. Вначале им удается потерять несколько десятков килограммов. Они работают до седьмого пота, чтобы избавиться от ненавистного жира, но через несколько лет большинство из них снова поправляются.

Как же индустрия потери веса, располагающая целым арсеналом модных систем питания, диетологов, производителей сопутствующих товаров, фармацевтических корпораций, авторов книг по фитнесу, тренеров, спортивных баров с детокс-коктейлями, гастроэнтерологов и пластических хирургов, каждый год становится на несколько миллиардов богаче, не предлагая ни одного революционного средства?

Мой ответ вкратце таков: все дело в жирогенах. Конечно, их нельзя винить абсолютно во всем. И мы обязательно обсудим, как стресс и хронические нарушения сна добавляют нам складок на талии. Но сейчас давайте сосредоточимся на доказательствах того, что некоторые вещества, находящиеся в окружающей среде, сильно влияют на обмен веществ и во многом объясняют предрасположенность к полноте.

 

Гипотеза о жирогенах

В 2002 году доктор Паула Бейли-Гамильтон из Великобритании впервые связала ожирение с загрязнением окружающей среды. После рождения четырех детей она никак не могла сбросить вес. По ее теории, всему виной были ядовитые химические соединения. Она написала статью «Химические токсины, или Новые виновники глобальной эпидемии ожирения». В ней рассматривались выдержки из токсикологических исследований, опубликованных еще в 1970-х годах. Доктор Бейли-Гамильтон показала связь между расцветом химического производства после Второй мировой войны и увеличением количества полных людей. По ее мнению, массовое ожирение было вызвано токсичными соединениями, и очистка атмосферы должна была повернуть этот процесс вспять. Однако большинство читателей не обратили внимание на главную мысль той статьи. Оказывается, под воздействием высоких доз различных химических веществ: пестицидов, растворителей, пластмасс, антипиренов, тяжелых металлов – животные теряли вес. А вот малые дозы тех же веществ способствовали ожирению. Это важное наблюдение было попросту проигнорировано, ведь токсикологи всегда обращали внимание только на потерю веса как яркий показатель отравления. Кроме того, мысль о том, что химическое вещество в низкой концентрации может иметь один эффект (набор веса) и совсем обратный ему эффект (потеря веса) – в высокой концентрации, никак не вяжется с аксиомой многих токсикологов «чем выше доза, тем сильнее яд – токсичность линейна». Работа доктора Бейли-Гамильтон была опубликована в мелком журнале «Альтернативная и нетрадиционная медицина», который редко читают ведущие исследователи, и поэтому осталась практически незамеченной. К тому же была еще одна причина, по которой это исследование не приняли всерьез. В статье говорилось лишь о связи между химическими веществами и ожирением. Но, согласитесь, с ростом массы тела можно сопоставить что угодно! В своих выступлениях я иногда в шутку упоминаю некоторые абсолютно абсурдные параллели, которые проводят между ростом ожирения и другими факторами. Например, количество спортивных залов и фитнес-клубов (да-да, их стало в два раза больше, но что с того?), количество внедорожников на автомагистралях США или даже количество дерматологов! Конечно, можно долго фантазировать, связывая явления из абсолютно разных областей. Тренажерные залы, внедорожники и дерматологи сами по себе не могут вызывать ожирение. Многие такие связи (если не большинство из них) – лишь случайные совпадения. Как говорят ученые, всегда нужно искать причину и следствие, а не проводить сомнительные параллели.

Но вернемся к статье доктора Бейли-Гамильтон. Она все же попалась на глаза одному сотруднику Национального института окружающей среды (NIEHS) – Джеральду (Джерри) Хайнделу. Он был официальным представителем агентства, которое отвечало за выдачу грантов, и следил за тем, чтобы финансируемые исследования соответствовали интересам института. В нашем случае речь идет об исследовании влияния окружающей среды (в широком смысле) на здоровье людей. Прочитав статью, Джерри пришел к очень важной мысли: не все токсичные соединения вызывают ожирение. Более пристальное внимание следует обратить лишь на химические вещества, разрушающие эндокринную систему, поскольку они могут вмешиваться в работу гормонов (мы еще поговорим об этом подробнее). Решив подогреть интерес ученых, Джерри написал блестящую статью «ХВРЭС и эпидемия ожирения», которая вышла в авторитетном журнале Toxicological Sciences в 2003 году, проведя первую параллель между ожирением и веществами, которые нарушают работу эндокринной системы. Этот человек является отцом гипотезы об окружающей среде и жирогенах (хоть он и слишком скромен, чтобы это признать). Когда мы с ним ездим на международные конференции, я часто в шутку говорю, что он мой папа. К сожалению, в конце 2016 года Джерри ушел из Национального института окружающей среды. Группе ученых, работающих над феноменом ХВРЭС, будет очень не хватать его заразительного оптимизма (и отчаянного чертыхания, если его догадки не подтверждались). В 2006 году мы с командой опубликовали статью о трибутилолове (TBT) – химическом веществе, загрязняющем окружающую среду, которое к тому же способствует развитию жировых клеток и увеличению веса. TBT – это оловоорганическое соединение, которое убивает грибки. Когда-то оно широко использовалось в производстве краски для корпусов кораблей, и до сих пор его следы находят в морепродуктах (а его примеси – в виниловых пластиках). Тогда мы и ввели термин «жирогены» для описания химических веществ, которые приводят к ожирению. Жирогены влияют на то, как тело накапливает и использует энергию. Постепенно это приводит к увеличению веса и ожирению. Мы предположили, что эти вещества могут действовать непосредственно на жир: они стимулируют рост и деление жировых клеток, а также участвуют в образовании клеток, которые через какое-то время станут жировыми. Жирогены также могут нарушать здоровые процессы поддержания нормального веса, влиять на аппетит и обмен веществ. В результате человек будет склонен к полноте, даже регулярно занимаясь спортом и не переедая. Исследования, проведенные в нашей лаборатории и в других научных центрах по всему миру, показали, как работают эти сложные механизмы. Ограничивая воздействие жирогенов, мы не только боремся с избыточным весом и ожирением. Снижение воздействия ХВРЭС уменьшает риск развития различных заболеваний – от порока сердца до рака и старческого слабоумия. В последующих главах вы поймете, как действуют эти механизмы и как защититься от химических веществ, вызывающих ожирение.

 

Где притаились жирогены?

Разумеется, не все ХВРЭС являются жирогенами. И не все жиро-гены выглядят как зловредные токсичные вещества, вылетающие из выхлопной или дымовой трубы. Они могут прятаться в продуктах питания (фрукты, овощи и любимые домашние блюда не исключение), напитках (даже в обычной воде), лекарствах и привычных предметах домашнего обихода (средствах личной гигиены, косметике, солнцезащитных кремах, занавеске для душа, освежителях воздуха, матрасах, одежде, кухонной утвари и пластиковых контейнерах, консервах, игрушках, мебели, моющих средствах). Мы уже выявили около пятидесяти потенциальных жирогенов. Скорее всего, их гораздо больше, ведь существует более тысячи разных ХВРЭС, а регулярных исследований в этой области пока не проводилось. Я уверен, что со временем ученым удастся обнаружить сотни новых жирогенов, но пока нам известны только эти:

Химические пестициды : часто используются в сельском хозяйстве. Особого внимания заслуживает продукт распада дихлордифенилтрихлорэтана (ДДТ/ ДДЭ): ученые проследили его влияние на увеличение ИМТ. В лабораторных условиях под воздействием этого вещества у грызунов вырабатывалась устойчивость к инсулину, которая может привести к диабету. Хотя это вещество запрещено в большинстве стран мира (но все еще используется в некоторых африканских странах), существуют другие пестициды, способствующие ожирению. Они содержатся в искусственно выращенных овощах и фруктах и могут загрязнять водопроводную воду.

Бисфенол А : содержится в пластиковых бутылках, консервных банках, медицинских инструментах и лентах кассовых чеков. Вызывает ожирение печени, накопление брюшного жира и непереносимость глюкозы у животных. Первые исследования показывают, что замещающие химические вещества (бисфенол Ф и С) действуют так же, как бисфенол А.

ПФОК : перфтороктановая кислота содержится в антипригарных покрытиях (типа Teflon), пищевой упаковке (пакеты для микроволновки), рюкзаках и чемоданах, коврах, одежде. Ее следы были найдены даже в воде. Исследования этого вещества еще продолжаются, но отрицательное воздействие ПФОК позволяет причислить его к жирогенам.

Фталаты : содержатся в пластике и виниле (в медицинских приборах, трубах, игрушках), интерьерной краске, освежителях воздуха, а также в многочисленных средствах личной гигиены и косметике. Некоторые фталаты относятся к канцерогенным веществам. Исследования показали, что они способствуют ожирению животных и могут провоцировать набор веса у людей.

ТБТ : самый знаменитый жироген, обладает мощным фунгицидным и бактерицидным действием. Когда-то широко использовался в производстве краски для корпусов судов. Трибутилолово по-прежнему отравляет морепродукты. Его следы также находят в виниловых пластинках. Присутствует в виде загрязняющей примеси в других оловоорганических соединениях, используемых в качестве термостабилизаторов, и составах для обработки древесины.

ПХД : вещества на основе полихлорированного бифенила использовались в качестве электрических изоляторов и ингибиторов горения. Были запрещены в 1979 году. Их остатки по-прежнему сохраняются в окружающей среде, заражая рыбу, мясо и молочные продукты. Эти жирогены также могут стать причиной сахарного диабета.

ПБДЭ : полибромированные дифениловые эфиры – антипрены (ингибиторы горения). В высокой концентрации содержатся в пене. Их также можно обнаружить в мебели, автомобилях, электронике, строительных материалах, пенопласте и текстиле. Многие из них были запрещены, но некоторые все еще используются. Замещающие вещества, например трифенилфосфат и тетрабромбисфенол А, также являются жирогенами.

Соя : раньше использовалась как корм для скота. Содержит высокий уровень фитоэстрогенов, многие из которых могут вызывать резкий набор веса у новорожденных и маленьких детей. Перинатальное воздействие большинства типов эстрогенов, включая сою, может спровоцировать рост жировых клеток и дальнейшее ожирение.

Глутамат натрия : этот усилитель вкуса – признанный виновник «синдрома китайского ресторана». Он заключается в том, что у чувствительных людей возникают покраснения кожи, головные боли, тахикардия (учащенное сердцебиение) и чрезмерное потоотделение. Большинство из нас не настолько чувствительны к глутамату натрия, однако этот жироген присутствует во многих консервированных продуктах, полуфабрикатах, супах и блюдах общепита.

Сироп с высоким содержанием фруктозы : вероятно, уже знаете, что кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы (ГФУ) – это рафинированный сахар, не имеющий ничего общего с настоящим сахаром. Почему же сахар так способствует ожирению? Разговоры об этом ведутся давно. Сахар, добавленный в продукты (натуральный или искусственный), часто называют ядом. Но что это значит? И в чем разница между глюкозой – естественным топливом для нашего тела, и фруктозой, которая практически полностью перерабатывается в печени и хранится там в виде триглицеридов? В 2014 году исследования Майкла Горана и его коллеги из Центра по исследованию детского ожирения показали, что уровень фруктозы во многих популярных напитках и соках оказался значительно выше ожидаемого. Их регулярное употребление могло увеличить риск не только ожирения, но и диабета, сердечно-сосудистых заболеваний и заболеваний печени. Ученые продолжают искать доказательства того, что уровень фруктозы в грудном молоке непосредственно связан с младенческим ожирением.

Сахарозаменители : выбирая диетическую газировку вместо обычной, вы вряд ли похудеете. То же касается обезжиренных продуктов, которые содержат сахарозаменители, даже если на этикетке написано «натуральный». Благодаря этим химическим веществам у нас появляются кишечные бактерии, а это ведет к нарушению обмена веществ.

Никотин : это химическое вещество, содержащееся в сигаретном дыме, способствует развитию ожирения у детей, если мать курила во время беременности. Фактически одна из первых связей между ожирением и развитием плода была выявлена при изучении воздействия никотина в утробе матери. В последнее время количество курильщиков резко сократилось, но помните, что в крови пассивных курильщиков также присутствуют следы этого вещества. Позже мы поговорим об этом подробнее.

Загрязнители воздуха : многие химические вещества, присутствующие в загрязненном воздухе, особенно в городской среде, являются жирогенами. Об этом я расскажу в главе 9.

Парабены : этот класс жирогенов имитирует эстроген и разрушает гормоны. Парабены используются в качестве консервантов во многих средствах личной гигиены и косметических продуктах (декоративная косметика, лосьоны, средства для волос).

Ученые стараются найти ответ на два вопроса:

1. Насколько воздействие жирогенов способствует ожирению? 2. Какова его цена для общества? Приведу доводы моего коллеги, профессора Лео Трусенди из Нью-Йоркского университета. Лео – детский врач-эпидемиолог, он возглавлял несколько рабочих групп, которые пытались выяснить, во что нам обходится воздействие ХВРЭС, анализируя затраты на лечение заболеваний в Соединенных Штатах и Европе. Полученные результаты не вселяют оптимизма: 23,9 миллиарда евро и 5,9 миллиарда долларов США в год были потрачены на устранение последствий воздействия всего лишь трех жирогенов (бисфенола А, диэтилгексилфталата и пестицида ДДТ). Это единственные химические вещества (из по крайней мере пятидесяти известных жирогенов), по которым имеется достаточно данных, чтобы сделать расчеты. Таким образом, фактический экономический эффект от жирогенов, вероятно, гораздо выше. Самое трудное – принять тот факт, что при воздействии этих веществ на организм похудеть раз и навсегда будет довольно трудно. Человек – не зависшая компьютерная программа, которую можно обновить до последней версии. Наши тела сами регулируют основные процессы жизнедеятельности (температуру, кровяное давление, гормональные циклы и т. п.). А механизмы биологического контроля для этих процессов можно рассматривать как особое программирование. Я каждый раз неприятно удивляюсь, когда читаю, что очередная модная диета поможет перепрограммировать или перенастроить жировые клетки и перезапустить обмен веществ. Сделать это невероятно сложно, особенно в условиях постоянного воздействия жирогенов. Эти химические вещества действительно перепрограммируют наш организм, и остановить такую вынужденную перезагрузку очень нелегко. Но вооружившись знаниями и определив стратегию борьбы, вам вполне под силу защитить себя и свою семью, особенно маленьких детей, от их пагубного воздействия. Сначала давайте усвоим, как жирогены заставляют тело превращать как можно больше потребляемых калорий в жир, тем самым способствуя накоплению лишних килограммов, сбросить которые будет очень непросто.

 

Все мы ходили на уроки биологии. Но даже самые прилежные ученики вряд ли смогут сдать экзамен по биохимии жира в организме человека, ведь за последние несколько лет в этой области было сделано слишком много научных открытий. Такой прогресс не может не восхищать и не пугать одновременно. В этой главе я сначала расскажу о том, как здоровое тело контролирует свой вес, а затем перейду к тому, как вторжение жирогенов добавляет нам лишних килограммов.

 

Сложный обмен

Создатели новых диет в один голос утверждают: мы уже достаточно знаем о человеческом теле, чтобы разработать идеальную программу по снижению веса. Следовать ей будет легко и просто, а результат останется с вами навсегда. Некоторые сообщества (например, Weight Watchers) твердо верят в простую арифметику: уменьшите общее потребление калорий, и вы станете стройнее. Диеты Аткинса и палеодиета позволяют потреблять столько калорий, сколько хочется, но требуют практически полностью отказаться от углеводов (к которым относится большинство овощей). Диета Притыкина, напротив, реабилитирует сложные углеводы, но налагает почти полный запрет на жиры. И тут нас ждет сюрприз! Никто до конца не знает, как работает наше тело, особенно когда дело доходит до увеличения или снижения веса. Как нет двух абсолютно похожих людей, так и обменные процессы имеют свои индивидуальные особенности. Если бы мы точно знали, как все функционирует, медицина с легкостью расправилась бы с болезнями, попутно составив надежную программу по снижению веса. И индустрия диетологии (доходность которой составляет более 60 миллиардов долларов в год) стала бы никому не нужна.

Физиология все сильнее обрастает слухами. Никто, например, не оспаривал предположений об индивидуальных различиях. Почему некоторые люди набирают жир под кожей, а у других он скапливается вокруг кишечника (что, кстати, очень опасно)? Единственно правильного ответа здесь не существует. Ни одна диета (кроме разве что полного голодания) не сработает абсолютно на всех. Почему победители шоу «Взвешенные люди» почти всегда снова набирают вес, с которым так упорно сражались на глазах у всей страны?

В предыдущей главе я рассказал о трех основных типах телосложения. Некоторые люди от природы худощавые, другие – крупные, а третьи представляют собой золотую середину. Когда мы вырастаем, наше тело естественным образом начинает поддерживать определенный вес, налаживая все необходимые внутренние процессы. Это состояние – начальная установка для нормального обмена веществ, так называемая точка равновесия. Тело определяет, сколько требуется еды, чтобы набрать вес, и сколько нужно двигаться, чтобы его потерять, анализирует аппетит, склонность к перееданию, а также мотивацию отрабатывать съеденное. Такое программирование веса определяется не только генетически. На него могут влиять особенности окружающей среды, а также основные периоды развития, от формирования зародыша в утробе матери до полового созревания. Как говорит мой друг и коллега Джерри Хайндел, «хорошее начало – это пожизненная льгота». А плохое начало грозит нам целым букетом будущих проблем со здоровьем, включая ожирение.

Еще один пример точки равновесия – температура тела. Если она поднимается выше 37 градусов (например, от жары или инфекции), активируется множество физиологических механизмов, чтобы снова понизить ее. А что происходит с телом, если речь идет о весе? Если вес становится выше или ниже заданной нормы, то обмен веществ тоже ускоряется или замедляется, чтобы все встало на свои места? В начале 1980-х годов Уильям Беннетт и Джоэл Гьюрин разработали теорию метаболического равновесия. Они пытались объяснить, почему частые диеты не помогают в борьбе с лишним весом. С тех пор ученые проводили многочисленные научные исследования, пытаясь найти ту самую точку равновесия, которая регулирует массу тела. Но, увы, решить эту задачу не так-то просто. И все же есть некоторые доказательства того, что внутренний контроль массы тела существует – здесь тоже имеется своя точка равновесия, но это не постоянная величина (в отличие от температуры тела).

Наш организм знает несколько способов защитить жировые запасы. К тому же масса тела формируется под влиянием трех важных факторов:

1) генетика (унаследованная ДНК);

2) эпигенетика (наследственные черты, которые не связаны с изменениями в ДНК);

3) окружающая среда (питание, физическая активность, воздействие химических веществ, сон и т. д.).

Поддержание массы тела – процесс сложный и динамичный. Возможно, он быстрее активизируется при потере веса. Тогда гораздо проще объяснить, почему набирать килограммы проще, чем терять их. Мы многое узнали, и многое еще предстоит выяснить. Наконец-то дверь в тайный мир жировых клеток приоткрылась, и мы начинаем понимать, как их поведение может влиять на вес.

У взрослого человека общее количество клеток тела практически не увеличивается. Каждый тип клеток имеет среднюю продолжительность жизни (например, сперматозоиды живут около трех дней, клетки кишечника – не более четырех дней, кожные клетки погибают и отшелушиваются где-то через две-три недели, а клетки мозга, как правило, остаются с нами на всю жизнь). Обычная жировая клетка (адипоцит) живет около десяти лет. Мы знаем, как организм создает новые жировые клетки, но не очень понимаем, чем определяется их число. В начале жизни в нас закладывается нужное количество жировых клеток, и тело его знает. Если сделать липосакцию, организм восстановит исходное количество клеток, но не обязательно в том же месте, откуда их удалили. Недавние исследования показывают, что плохие привычки питания могут привести к увеличению количества жировых клеток, а вот как навсегда избавиться от их излишка, мы пока не знаем. Чтобы уменьшить размер уже существующих жировых клеток, необходимо изменить качество пищи и размер порций и всю жизнь придерживаться этого рациона. Если базовое количество жировых клеток увеличивается из-за неправильного питания или под воздействием жирогенов, вам будет труднее контролировать вес, потому что все жировые клетки запрограммированы на содержание какого-то минимального количества жира. И, как мы узнаем из главы 3, маленькие жировые клетки производят малое количество гормона сытости – лептина.

Позже мы рассмотрим, как жирогены влияют на метаболическое равновесие. А сейчас давайте поговорим о том, что такое нормальный жировой обмен и какие скользкие пути ведут к ожирению.

 

Несколько слов о жире

Вопреки распространенному мнению, путь к ожирению не быстрый. Большинство из нас недооценивает возможности собственного тела. А ведь это сложный, уникальный механизм! Изучая жировой обмен и развитие ожирения, мы узнаем много нового и интересного о самом жире. Оказывается, не все жировые клетки одинаковы. У разных жировых отложений разная производительность, от нее зависит, насколько легко они запасают и сжигают жир.

Когда я учился в аспирантуре, все сходились во мнении, что жировые клетки – это хранилище для избыточных калорий. Вроде сундучка, в котором тело запирает драгоценную энергию, и она находится там до тех пор, пока не понадобится хозяину. Но все оказалось совсем не так.

Изучение биологии жировой ткани шло семимильными шагами. В 1994 году, после открытия гормона сытости лептина и основного регулятора развития жировых клеток – гамма-рецептора, активируемого пролифератором пероксисом (PPARy), жировую ткань признали действующим эндокринным органом, который играет важнейшую роль в физиологии человека. Она высвобождает более двадцати гормонов, некоторые из них связаны с аппетитом и обменом веществ и поэтому могут взаимодействовать с тканями мозга, печени, поджелудочной железы и иммунной системы. Жировая ткань регулирует баланс энергии и питательных веществ в организме. Никто больше не считает ее лишь пассивным хранителем.

У риелторов есть старая присказка: на стоимость дома влияют три вещи – место, место и еще раз место. То же самое можно сказать о жире: от того, куда тело его запасает, во многом зависят наше здоровье, а также вероятность развития заболеваний сердечно-сосудистой системы, диабета 2-го типа и инсульта. Как и в случае с холестерином, жир бывает «хороший» и «плохой». Жир, откладывающийся в брюшной полости (вокруг внутренних органов), очень вреден для здоровья и провоцирует ожирение. Это плохой жир. А вот подкожный жир (те самые складки на животе и «холодец» на руках и бедрах) совсем не опасен, хоть и выглядит неэстетично.

Чтобы до конца разобраться, как происходит жировой обмен, надо в общих чертах понять, как работают гормоны. Эндокринные гормоны – это биологические посланники нашего организма. Их вырабатывают железы: гипофиз, надпочечники, яичники и семенники. Затем они проходят через кровь в другие части тела и принимаются за работу. Эти вещества выделяются в очень малых концентрациях и выполняют много важных функций. Гормоны действуют через высокоспецифичные рецепторы. Наличие или отсутствие гормональных рецепторов определяет, станет ли конкретная клетка или ткань реагировать на гормональный сигнал или проигнорирует его. Проще говоря, существует два типа гормональных рецепторов. Первые живут на поверхности клетки. У них свои функции, выполнять которые им помогают клеточные мессенджеры. Их еще называют вторичные мессенджеры, потому что они передают сообщения, полученные на поверхности клетки от первого посланника – самого гормона. Например, инсулин подает сигнал через инсулиновый рецептор. Он передается с помощью группы вторичных мессенджеров и в конечном итоге вызывает изменения в экспрессии генов. Гормональные рецепторы второго типа (или ядерные рецепторы) живут внутри клетки. Эти молекулярные агенты напрямую связываются со своим гормоном и регулируют экспрессию нужных генов. Рецепторы эстрогена и тестостерона – два основных ядерных рецептора гормонов в организме.

Существует более пятидесяти различных гормонов и связанных с ними родственных молекул, которые вместе управляют практически всеми процессами нашего тела и играют важную роль в работе тканей и органов. Гормоны могут регулировать обмен веществ (как быстро он запускается, как сжигаются и запасаются калории), отвечают за рост и развитие ребенка с рождения до половой зрелости, функции тканей, настроение и т. д. На рис. 4 показано, какие гормоны производит наша эндокринная система.

Наверняка вы слышали о гипоталамусе и гипофизе, половых железах (яичниках у женщин и яичках у мужчин) и надпочечниках.

Рис. 4

Гормоны имеют важное значение для позвоночных и беспозвоночных. Часто у разных видов живых существ выделяются одни и те же гормоны. Вот самые известные их них:

✓ эстроген и прогестерон регулируют месячные циклы женских половых путей;

✓ тестостерон награждает мужчин мускулатурой и частично контролирует их агрессию;

✓ глюкокортикоиды, например кортизол, помогают реагировать на стресс);

✓ гормоны щитовидной железы контролируют, сколько калорий наше тело сжигает в состоянии покоя;

✓ инсулин следит за количеством глюкозы в крови, его недостаток может привести к диабету и множеству других проблем со здоровьем;

✓ мелатонин отвечает за циклы сна и бодрствования.

Я могу еще долго рассказывать о гормонах и их функциях, но этого пока достаточно для того, чтобы понять, какую роль гормоны играют в нашей жизни и почему нарушение их функций может серьезно ослабить здоровье. Настало время более внимательно взглянуть на гормоны, которые решают, толстеть вам или худеть.

Доминантные женские и мужские половые гормоны (эстрогены и андрогены) играют важную роль в определении количества и местоположения жировых отложений на протяжении бо́льшей части жизни взрослого человека. Ваш возраст и гормональное состояние во многом определяют, как и когда производятся эти гормоны. Яичники вырабатывают большое количество эстрогенов, преимущественно эстрадиола, у женщин детородного возраста. Благодаря им во время менструального цикла у них каждый месяц происходит овуляция. Фактически слово «эстроген» означает любое химическое вещество, которое стимулирует рост слизистой оболочки матки. Яичники девушек производят большое количество эстрадиола, а семенники юношей щедро вырабатывают андрогены, такие как тестостерон. С возрастом количество этих гормонов уменьшается. У мужчин и у женщин после наступления менопаузы половые железы не вырабатывают эстрогенов. Зато их производят жировые и многие другие виды клеток, и они начинают действовать прямо в том же месте, а не выделяются в больших количествах в кровь. Естественные колебания уровня половых гормонов в процессе старения связаны с перераспределением жира в организме. Замедление выработки гормона роста по мере старения также влияет на жировые отложения. Этот гормон, выделяемый гипофизом, стимулирует рост и деление клеток. Он необходим в молодые годы: наше тело стремительно развивается, мы растем, укрепляются кости и мышцы. Уровень гормона роста с возрастом падает, и это замедляет обмен веществ. Сейчас становятся популярными пищевые добавки, повышающие выработку этого гормона. Они обладают так называемым антивозрастным эффектом (то есть помогают ускорить потерю веса, улучшить внешний вид кожи и увеличить мышечную массу), но их использование может привести к развитию раковых опухолей и ранней смерти Казалось бы, надо всего лишь восстановить гормональный уровень молодого человека, и все проблемы уйдут. Возможно, вам даже попадалась на глаза фотография 71-летнего врача, который выглядит как юный культурист. Поиск гормонального источника молодости давно превратился в крупный бизнес. Выглядит все очень привлекательно, но волшебная пилюля не поможет вернуть здоровье. Что хорошо для молодых людей, не всегда подходит для пожилых. Одни и те же гормоны на разных этапах жизни могут как улучшить самочувствие, так и обернуться тяжелым недугом. Очень важно это понимать, ведь любые вещества, в том числе жирогены и ХВРЭС, с возрастом оказывают разное воздействие на организм. Вы наверняка знаете, что после менопаузы женщины становятся более склонны к полноте. Можно подумать, что потеря эстрогенов способствует увеличению веса, и поэтому именно они помогут не набрать лишнего. И все же это не так: эстрогены играют совершенно другую роль. Более того, избыточное воздействие этих гормонов перед рождением и в первые месяцы жизни может спровоцировать ожирение в более позднем возрасте. Таким образом, влияние эстрогеноподобных веществ на девочку-подростка и взрослую женщину будет совершенно разным. Мы еще вернемся к этому примеру, разбирая нарушения эндокринной системы.

Жир в организме выполняет множество функций, а не только греет вас в холода и придает телу приятную округлость. Но помните, все решает место! Возможно, вы мечтаете растопить ненавистный жир на руках и бедрах, но лучше подумайте о невидимом враге, плотно облепившем внутренние органы. Люди, которые внешне не выглядят полными, могут иметь высокий процент скрытого висцерального жира, а это чревато многими заболеваниями. В этом смысле толстякам повезло гораздо больше, хоть они и жаждут поскорее избавиться от ненавистных складок и валиков на талии.

Чем же так опасен висцеральный жир и к каким заболеваниям он может привести? Хотя ученые до сих пор изучают этот вопрос, некоторые ответы уже найдены.

Но сначала давайте рассмотрим различные типы жировых отложений и то, как их расположение влияет на работу организма.

 

Телесный жир

Грубо говоря, весь наш жир можно разделить на две основные категории: незаменимый жир и жировые отложения. Незаменимый жир необходим для нормального, здорового функционирования тела. Относительно небольшое его количество находится в костном мозге, внутренних органах, центральной нервной системе и мышцах. Мужчинам нужно меньшее количество этого жира, чем женщинам (около 3 % против 12 % веса тела), потому что у прекрасного пола он находится в груди, на ягодицах и на бедрах – это необходимо для деторождения.

Уменьшение процента жира в организме до этого критического уровня или ниже будет иметь негативные последствия для здоровья (и неважно, что вы мечтаете походить на моделей начала нулевых). Из-за дефицита незаменимого жира у некоторых выдающихся спортсменок прекращается менструация, по той же причине женщины с недостаточным весом чаще страдают от бесплодия.

Жировые отложения накапливаются под кожей, в мышцах и в определенных областях внутри тела. В целом женщины имеют более высокий процент жира, чем мужчины. Он необходим их организму в период беременности и лактации.

Все вышесказанное относится преимущественно к белому жиру. Но есть и другие виды телесного жира. Недавние исследования подтвердили, что, кроме белого, существуют бурый и бежевый жир. У каждого из них есть уникальные молекулярные свойства, а их избыток или недостаток имеют разные последствия для здоровья.

Бурый жир – термогенный. Он участвует в образовании энергии. Его клетки активно сжигают калории для получения тепла. У новорожденных этот жир составляет до 5 % массы тела – он нужен, чтобы держать их в тепле. В отличие от белого жира, который накапливает энергию и вырабатывает гормоны, в бурой жировой ткани находится много кровеносных сосудов. Она действует скорее как мышца, сжигая триглицериды для получения тепла. На самом деле мышечные и бурые жировые клетки происходят от одной клетки-предшественника. Первоначально считалось, что этот жир есть только у младенцев, но в 2009 году исследователи обнаружили небольшое его количество у взрослых. У человека с нормальным весом имеется от 60 до 80 граммов бурого жира.

Бежевый жир был обнаружен в 2012 году. Он относится к хорошему типу жира, хотя его функции пока мало изучены. Это еще одна форма термогенной жировой ткани, которая имеет свойства как бурого, так и белого жира. Он появляется в местах отложения белого жира в ответ на различные возбудители, например холод. О происхождении бежевого жира нам известно немного. Представители одной научной школы полагают, что он образуется из белого, другие считают, что он вырабатывается в ответ на холод из стволовых клеток, расположенных вокруг кровеносных сосудов в жировой ткани. Активность бурых и бежевых жировых клеток уменьшает риск возникновения метаболических заболеваний (включая ожирение у мышей) и помогает людям сохранять стройность. Индукция бежевого жира изучается как перспективное средство для лечения диабета 2-го типа.

В отличие от сравнительно небольшого количества бурого и бежевого жира, белый жир обильно оседает на внешней и внутренней поверхности бедер, животе и под кожей. Его задача – накапливать и сохранять энергию в форме триглицеридов. Лучше всего, если эти естественные амбары будут находиться под кожей. Избыток висцерального (внутреннего) белого жира вреден для здоровья. Такое состояние часто называют абдоминальным, центральным или андроидным ожирением (все эти понятия обозначают одно и то же). С точки зрения обмена веществ висцеральный белый жир отличается от подкожного. Он активно высвобождает жирные кислоты, воспалительные соединения и гормоны, что в конечном итоге может привести к повышению холестерина липопротеинов низкой плотности (или «плохого» холестерина), уровня триглицеридов и артериального давления и снижению чувствительности к инсулину, что часто приводит к диабету 2-го типа.

Токсичность висцерального жира всегда объяснялась его связью с чрезмерно активной реакцией организма на стресс: начинается интенсивная выработка глюкокортикоидов (например, кортизола), из-за этого повышаются кровяное давление и уровень глюкозы в крови и увеличивается риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Эти факторы, безусловно, важны, но следует также учитывать роль печени и феномен липотоксичности – нарушения обмена веществ, обусловленного накоплением молекул жира в тканях и органах, которым они не принадлежат.

В отличие от других видов жировых отложений, висцеральные жировые клетки выделяют продукты жизнедеятельности прямо в систему портального кровообращения. По ней кровь из кишечника течет к печени по воротной вене. Получается, что висцеральные жировые клетки, увеличенные от избытка триглицеридов, выпускают свободные жирные кислоты прямо в печень. Там многие из них преобразуются обратно в триглицериды и отправляются на хранение. Оставшиеся жирные кислоты, не присоединившись в печени к глицерину, высвобождаются в общий кровоток и оседают в местах, не предназначенных для хранения жира: на поджелудочной железе, сердце и других органах. Это может привести к сбою в работе внутренних органов, а затем и к нарушению выработки инсулина, холестерина и, соответственно, баланса сахара в крови. Все это может закончиться обширным воспалением и пагубно сказаться на состоянии здоровья в целом.

Крупные жировые клетки пропускают жир (его частицы как бы вытекают их них, как вода из прохудившегося ведра). Это активизирует иммунные клетки – макрофаги, которые пытаются забрать излишки. Рыхлые жировые клетки также производят белки, которые вызывают локальное воспаление. Это привлекает другие иммунные клетки, и воспаление становится хроническим. Сам по себе воспалительный процесс не разрушителен: он помогает залечивать раны и необходим для выживания – так наше тело защищается от всего, что может принести ему вред. Без воспаления мы не смогли бы сражаться с патогенными бактериями, вирусами, токсинами (естественными ядами), токсикантами (искусственными ядами) и другими захватчиками организма. Этот процесс возбуждает естественные механизмы исцеления, временно активируя иммунную систему и помогая нам вылечить порез или простуду. Воспаление – это первая атака, она прекращается, когда начинается заживление.

Но что происходит, когда тело непрерывно бьет тревогу и иммунная система всегда находится в состоянии боеготовности? Если биологические вещества (гормоны, лимфокины, свободные радикалы, простагландины, оксид азота), образующиеся во время воспалительного процесса, постоянно присутствуют в организме, они повреждают его клетки. При системном воспалении поток крови разносит его по всему телу и мы словно варимся на медленном огне. На этой стадии воспаление можно диагностировать, сдав анализ крови. Классическим маркером в этом случае является C-реактивный белок, который указывает на продолжающийся воспалительный процесс. Одним из важнейших открытий современной медицины стало признание того, что системное воспаление лежит в основе многих, если не большинства, хронических болезней, включая ожирение.

Степень воспаления может показать разницу между людьми, которые уже страдают ожирением, но их обмен веществ еще не нарушен, и людьми, которые страдают и от ожирения, и от нарушения обмена веществ. В целом тучность указывает на более высокий риск возникновения диабета и заболеваний сердца. Но все же у некоторых даже очень полных людей кровяное давление и уровень холестерина (то есть факторы, повышающие риск нарушения обмена веществ) остаются в норме. В таком состоянии находятся почти 35 % людей, страдающих ожирением. Научный эксперимент, проведенный в 2013 году, показал, что метаболически здоровые люди – как полные, так и стройные – имели более низкие уровни маркеров воспаления в крови. То есть не важно, каким был их ИМТ: если не было воспаления, проблем с обменом веществ тоже не наблюдалось.

Многие исследования подтверждают тесную взаимосвязь между висцеральным жиром и активным воспалением. Мало того, что этот вид жира провоцирует воспаление, он и сам может воспалиться, и порочный круг замыкается. Ученые доказали, что относительно стройные люди с обрюзгшей средней частью тела (так называемый центральный тип ожирения) в два раза чаще умирали от сердечных заболеваний, чем толстяки, у которых жир распределялся по всему телу. Это еще раз подтверждает опасность накопления висцерального жира по сравнению с подкожным.

Повышенный риск смертности при увеличении количества висцерального жира также отчасти связан с повышением невосприимчивости к инсулину. Клетки перестают реагировать на выработку гормона, без которого невозможно превратить глюкозу из крови в топливо. Это приводит к тому, что бета-клетки поджелудочной железы, вырабатывающие инсулин, синтезируют и выделяют все большее и большее количество этого гормона. Невосприимчивость к инсулину практически всегда приводит к диабету 2-го типа, потому что бета-клетки со временем теряют способность производить достаточное количество инсулина, чтобы удовлетворить потребности организма. У больных сахарным диабетом уровень глюкозы в крови повышен, потому что их тела не могут транспортировать ее в клетки, где она будет безопасно храниться до тех пор, пока телу не потребуется энергия. Избыток глюкозы в крови оказывает патологическое воздействие на бета-клетки поджелудочной железы и эндотелиоциты стенок сосудов (клетки, выстилающие кровеносные сосуды). Самые распространенные последствия сахарного диабета 2-го типа – это нарушения кровообращения, особенно в мелких сосудах глаз, почек и расположенных рядом нервов. Около 80 % больных сахарным диабетом 2-го типа имеют избыточный вес или страдают ожирением. Это указывает на прочную связь лишнего жира и сахарного диабета.

 

Как рождаются жировые клетки?

Жировая ткань формируется на четырнадцатой неделе беременности у зародыша размером с кулачок. Затем следует второй этап активного роста количества жировых клеток, который продолжается после рождения малыша и длится до полового созревания. В зрелом возрасте обновляется около 10 % жировых клеток в год. Таким образом, эта ткань не статична. Содержимое обновляющихся клеток, а также жир, хранящийся в такой клетке, обязательно должны высвобождаться. Жировые клетки образуются из мезенхимальных стволовых клеток (МСК) – уникальных клеток-предшественников, обнаруженных в костном мозге и вокруг кровеносных сосудов в жировой ткани. Они могут превращаться в другие виды клеток: остеобласты (костные клетки), хондроциты (клетки хрящевой ткани), миоциты (мышечные клетки) и адипоциты (жировые клетки) – в зависимости от того, какие сигналы они получают от окружающих клеток и тканей. Как вы уже знаете, сформировавшаяся жировая ткань динамична. Жировые клетки могут увеличиваться до пятнадцати раз от их первоначального размера.

Мы точно не знаем, что заставляет организм какое-то время создавать все новые и новые клетки. Раньше считалось, что, как только он произведет нужное количество жировых клеток, их число перестает меняться, и они сохранятся на всю жизнь. В 2009 году Кирсти Сполдинг и Эрик Арнер из Каролинского института в Швеции провели исследование, которое изменило это представление. Они использовали сопутствующие продукты атмосферных ядерных испытаний (радиоактивный углерод или 14C), чтобы показать, что количество жировых клеток пополняется на протяжении всей жизни. Обычно такая клетка живет около десяти лет, и около 8,4 % процента адипоцитов белой жировой ткани человека обновляется каждый год. Нам по-прежнему неизвестно, откуда организм знает, сколько клеток надо регенерировать. Онтогенетика дает некоторые ответы на вопросы об эволюции жировых клеток, а также информацию о том, какие типы сигналов вызывают образование новых жировых клеток из местных стволовых клеток. Одно можно сказать наверняка: чем больше жировых клеток – и чем они крупнее – тем больше вы весите, и неважно, что лежит в основе этой закономерности.

 

Калории и вес

Вы когда-нибудь задумывались, что происходит после приема пищи? Как слишком обильная еда превращается в жир? Важно понимать, как все это работает, хотя бы для того, чтобы отказаться от строгих диет.

Пищеварение начинается во рту. Слюна содержит ферменты, которые расщепляют углеводы до простых сахаров. Затем пища отправляется в желудок вместе с жиром и водой. Там еда перемешивается и обрабатывается с помощью ферментов, например пепсина, который переваривает белки и соляную кислоту. Эти химические вещества продолжают расщеплять пищу, смешивая ее с желудочным соком. Затем химус (так называется эта смесь) проходит в первую часть тонкого кишечника – двенадцатиперстную кишку. В ней желчь, которая вырабатывается печенью и хранится в желчном пузыре, смешивается с химусом, чтобы превратить жир в эмульсию – это позволит ему перевариться. Целая группа ферментов, которые производит поджелудочная железа, также спешит принять участие в дальнейшем расщеплении углеводов, жиров и белков. Смесь приобретает жидкую форму, чтобы питательные вещества легче всасывались через слизистую оболочку тонкой кишки. Тут пути жиров, углеводов и белков расходятся. Жиры и жирорастворимые молекулы легко проходят сквозь клеточные мембраны. Питательным веществам, белкам и углеводам нужны специальные транспортные белки, чтобы пробраться через это препятствие. Если клетке не нужно тратить энергию на транспортировку, этот процесс называется пассивным, а если энергия требуется – активным.

После расщепления углеводов на простые сахара (глюкозу и фруктозу) они перемещаются в кровь и доставляются к клеткам и тканям. Некоторые углеводы откладываются в печени в виде гликогена. То, что остается, преобразуется в жир и оседает в жировых клетках. Жир также попадает в кровоток и направляется к печени, которая либо сжигает его, либо преобразует в другие вещества, например холестерин. Остальная его часть отправляется на хранение в жировые клетки.

Белки разбиваются на более мелкие фрагменты (пептиды), которые потом распадаются на аминокислоты и через слизистую оболочку тонкого кишечника попадают в кровоток и направляются к клеткам. Там некоторые из них используются для построения новых белков. Другие превращаются в глюкозу, которую тело использует для пополнения энергии. Этот процесс называется глюконеогенезом. Если клеткам хватает глюкозы и запасы гликогена в мышцах и печени не надо восполнять, избыток глюкозы превращается в жир. Другие типы избыточных аминокислот печень превращает в кетоновые тела, которые так превозносят адепты диет Аткинса и палеодиеты. Кетоновые тела могут использоваться для производства энергии в большинстве типов клеток. Как видите, даже лишний белок может в конечном итоге стать частью жировой ткани. А значит, популярная теория о том, что если есть много белка и отказаться от углеводов, то расти будут только мышцы, является ложной. Избыток любой пищи попадает в жировые клетки!

И помните: кишечник хорошо усваивает пищу, если в нем живут и здравствуют триллионы бактериальных клеток, которые помогают пищеварению и влияют на то, сколько калорий в виде питательных веществ примет ваш организм. У некоторых людей всасывается слишком много калорий, поэтому они более предрасположены к избыточному весу и ожирению. Это зависит от особенностей микрофлоры их кишечника. Ученые активно работают, чтобы понять, как производимые там метаболиты могут влиять на увеличение массы тела и развитие болезней. Дело в том, что некоторые виды кишечных бактерий способствуют ожирению и диабету, а другие, наоборот, помогают не набирать вес и нормализуют обмен веществ. Мы поговорим об этом подробнее в главе 5.

 

Что происходит в жировой клетке?

Давайте немного поговорим о липопротеинах. Это поможет вам понять, что попадает в жировые клетки и что выходит из них. Жиры (липиды) не растворяются в воде, как другие компоненты пищи. Поэтому их нужно сначала расщепить, чтобы они попали в кровь. Жиры, которые вы едите, и жиры, которые печень создает из углеводов, прикрепляются к молекулам белка. Фактически все виды молекул, которые не растворяются в воде (жиры, стероидные гормоны, некоторые витамины), должны связываться с белками. Только так они могут перемещаться по кровотоку. Липопротеины (жиры, связанные с белками) распознаются особыми рецепторами на поверхности клеток, в которых происходит их обработка. Разные липопротеины выполняют разные функции. Все зависит от того, к каким клеточным рецепторам они могут присоединяться. Например, у нас есть рецепторы, которые находятся на поверхности многих типов клеток и распознают в крови липопротеины низкой плотности (ЛПНП). С их помощью они могут извлекать из клеток холестерин. ЛПНП переносят липиды в клетки. Там они участвуют в важных физиологических процессах: формировании клеточной мембраны или миелиновой оболочки, которая окружает нервы, а также синтезе производных холестерина – стероидных гормонов, желчных кислот и витамина Д3. ЛПНП также отправляют избытки жира на хранение в жировые клетки. Но иногда эти избытки оказываются в печени и на стенках артерий. Они застревают на пенистых клетках и образуют бляшки, что в конце концов может привести к блокировке артерий. Липопротеины высокой плотности распознаются рецепторами ЛПВП на клетках печени, которые отвечают за утилизацию использованного холестерина и удаление жира из организма. Чем больше ЛПВП у человека, тем меньше риск возникновения заболеваний сердца.

Жировые клетки – это наши естественные хранилища жира, но их двери слишком малы, чтобы пропускать крупные молекулы триглицеридов. Их нужно раздробить на мелкие кусочки – жирные кислоты, и тогда они смогут свободно пройти сквозь клеточную мембрану. Ферменты, отвечающие за расщепление триглицеридов на жирные кислоты и глицерин, называются липазами. Липопротеинлипаза, или ЛПЛ, – один из важнейших ферментов, который помогает жиру попасть в жировую клетку и оставить снаружи молекулы глицерина. Жировые клетки не только принимают на хранение жирные кислоты. Они также забирают из крови глюкозу и строят свои собственные триглицериды. Таким образом, для накопления жира необходимы два ключевых компонента: ЛПЛ, чтобы высвободить жирные кислоты из липопротеидов низкой плотности, и глюкоза, чтобы создать внутри клетки триглицериды из этих жирных кислот и глицерина.

Во всех этих процессах важную роль играет инсулин. Он контролирует, сколько глюкозы попадает из крови в мышечные и жировые клетки, а также в клетки печени. При избытке инсулина, который возникает от того, что мы едим слишком много сахара или из-за невосприимчивости организма к этому гормону, количество ЛПЛ увеличивается. Это значит, что в жировые клетки попадет больше глюкозы и жировые запасы будут расти.

Но помните, ЛПЛ – не вредоносный фермент. Он вырабатывается не для того, чтобы до отказа набить клетку жиром. Рецепторы ЛПВП, к примеру, отправляют жир в мышечные клетки, когда им не хватает топлива. Там он дробится на части и сжигается. Он также помогает направлять жир из кровотока к любой клетке, у которой есть рецепторы ЛПНП. Если инсулина недостаточно, в действие вступает фермент, который называется гормон-чувствительная липаза, или ГЧЛ, и происходит обратный процесс. ГЧЛ освобождает жирные кислоты из сохраненных триглицеридов. Они снова могут попасть в кровоток и использоваться для получения энергии. Именно так сжигается жир. Чем меньше выделяется инсулина и чем выше активность ГЧЛ, тем больше жира может сжечь организм. Но как только уровень инсулина повышается, ЛПЛ снова вступает в игру и перемещает жир обратно в хранилище. Эти обменные процессы наглядно показывают, почему чрезмерное употребление углеводов зачастую приводит к ожирению. Когда мы едим простые рафинированные углеводы, которые мгновенно повышают сахар в крови, уровень инсулина также быстро подскакивает, особенно при отсутствии физической активности, способствующей сжиганию глюкозы. Это создает прекрасные условия для пополнения жировых запасов. Высокий уровень инсулина ускоряет процесс накопления жира, вызывая экспрессию ЛПЛ. Так что, если не хотите поправиться, ни в коем случае не сочетайте большое количество жиров с простыми углеводами. Эту прописную истину используют многие диетологи. На ней основана Стандартная американская диета (или SAD) – самый известный режим питания в США. Но и здесь есть свои нюансы. Все мы знаем, что избыточное употребление жиров, белков и углеводов может привести к ожирению. Но мы часто забываем, что тело – это во многом саморегулирующийся организм. В нем запускается множество автоматических механизмов обратной связи для поддержания баланса. Этот процесс называется гомеостаз. Эволюция подарила нам завидную психологическую устойчивость к потенциально вредным условиям. Наши тела научились сохранять достаточно энергии, чтобы выживать даже в голодные времена без ущерба для жизненно важных органов и систем или физической производительности. Эти механизмы задействуют не только систему обмена веществ, но и эндокринную, нервную и пищеварительную системы. Я практически не упоминал о роли головного мозга, но, поверьте, без него у нас вообще ничего бы не получилось. Тело не смогло бы подавать и распознавать гормональные сигналы и выполнять важные функции, от самых простых (например, переваривание пищи) до самых сложных (координация системы сообщений, благодаря которой вы понимаете, что насытились).

 

Сбои в системе

Наш организм – сложная система. Я неспроста повторяю это вновь и вновь. У вас не должно остаться никаких сомнений в том, что ожирение крайне редко развивается само по себе в здоровом теле, исправно выполняющем все свои функции. Если человек изрядно обрюзг, в его организме произошел серьезный сбой. Тогда обстоятельства, которые способствуют нездоровому росту жировых клеток, становятся нормой. Например, небольшой процент людей в мире рождается с генетическим дефектом: их белые жировые клетки не производят достаточное количество гормона насыщения (лептина), который передает в мозг сигналы о том, что в организме уже достаточно жира и еды больше не нужно. Этот редкий недуг можно контролировать с помощью гормональных препаратов. К сожалению, сейчас все чаще встречаются люди с повышенным уровнем инсулина и низкой чувствительностью к лептину. Такое сочетание способствует не только набору веса, но и постепенно нарушает обмен веществ. Мы становимся более склонными к таким состояниям, как диабет 2-го типа, неалкогольная жировая болезнь печени, высокое кровяное давление и повышенный уровень холестерина.

Когда дело доходит до ожирения, все в один голос винят углеводы, и не зря! Большинство современных продуктов изобилуют рафинированными углеводами. Их постоянное употребление у многих вызывает резкое увеличение уровня инсулина. И в организм поступает большое количество глюкозы, которую он заботливо запасает в виде триглицеридов. При хорошем обмене веществ инсулин должен одновременно воздействовать на подавление аппетита и перемещать глюкозу в клетки. Из-за чрезмерно высокого уровня этого гормона мозг думает, что в крови опять недостаточно глюкозы, и побуждает нас снова поесть. Тело считает, что наступают голодные времена, и готовится выживать: поскольку определенное количество глюкозы в крови необходимо для нормальной работы мозга, он активирует сигналы, которые призывают вас съесть побольше углеводов, и ловушка захлопывается. Чтобы этого избежать, нужно соблюдать баланс белков, жиров и углеводов. Как же это работает? Правильное питание предотвращает опасные скачки уровня инсулина, которые создают гормональный дисбаланс. Если поддерживать в крови необходимые запасы энергии, организм будет отлично контролировать чувство голода и аппетит.

И все же многие люди легко полнеют. Значит, в системе произошел сбой. Если бы организм правильно регулировал процесс отложения жира, то эпидемию ожирения нельзя было бы объяснить несдержанностью, чревоугодием или праздностью. При ожирении начинается аномальный рост жировой ткани. Но, увы, услышав такой диагноз, мало кто бросается проверять состояние гормонов и ферментов. И еще реже мы задумываемся о воздействии жирогенов.

 

Атака жирогенов

В начале 2003 года я приехал в японский город Мацуяма на научную встречу, чтобы обсудить химические вещества, разрушающие эндокринную систему (последнее время я активно работаю именно в этой области). Там я услышал доклад профессора Шинсуке Танабе из Университета Эхимэ о трибутилолове (ТБТ) – химическом соединении, используемом в производстве специальных красок, защищающих корпуса кораблей от обрастания беспозвоночными моллюсками.

Наша лаборатория сотрудничает с моим японским другом и коллегой профессором Тайсэном Игучи. Вместе мы пытаемся определить, могут ли ХВРЭС (в том числе ТБТ) активировать ядерный рецептор гормона, который я обнаружил, работая в Института Солка (мы назвали его стероидным и ксенобиотическим рецептором). Одна из его основных функций заключается в регулировании экспрессии ферментов, которые расщепляют наркотические и токсические химические вещества (так называемая ксенобиотическая реакция). В своем выступлении профессор Танабе рассказал, что ТБТ теоретически может превратить женщин в мужчин. Это меня сильно заинтересовало. Ведь самый очевидный способ вызвать половые мутации – изменить функции сигнальных путей эстрогена или андрогена.

Я задумался, на что именно может повлиять рецептор TBT, и попросил свою команду вернуться в Калифорнию и протестировать нашу коллекцию ядерных рецепторов гормонов, чтобы определить, какой из них активировал ТВТ. К нашему удивлению, мы обнаружили, что вместо активации или ингибирования рецепторов половых гормонов ТБТ и его родственные химические соединения активировали пролифератор пероксис PPARy и его клеточного партнера, ретиноидный X-рецептор (RXR). Этот рецепторный димер является основным регулятором развития жировых клеток. Моя группа провела несколько лабораторных опытов. Оказалось, что ТБТ влияет на клетки-предшественники и может превращать их в жировые клетки. Под воздействием ТБТ на эмбрионы лягушки и зародышей мышей семенники первых заполнились жиром, а у выросших мышей оказалось больше жировых запасов. Шесть лет спустя мы сделали самое поразительное открытие: потомство тех животных также имело склонность запасать больше жира. Это подтверждает наследственную природу ожирения, вызванного химическими веществами.

 

Наконец мы смогли доказать, что воздействие окружающей среды сильнее генетики. Речь идет о тех случаях, когда жирогены вмешиваются в физиологию человека.

Они влияют на жировой обмен, и у нас появляется лишний вес. Жирогены могут провоцировать постоянные сбои в системе, которая до этого работала как часы. Они воздействуют на организм, заставляя его превращать в жир все больше калорий и сжигать все меньше жировых запасов. В этой главе я подробно расскажу, как это происходит. С тех пор, как мы представили научному сообществу теорию о жирогенах и показали, что под воздействием трибутилолова мыши жирели, многие другие химические вещества были классифицированы как жирогены или потенциальные жирогены. По моему определению, жироген – это химическое вещество, обладающее способностью влиять на увеличение веса живых организмов. А потенциальный жироген может превращать культивируемые клетки в жировые или контролировать пути экспрессии генов, которые способствуют развитию жировых клеток и ожирения. Давайте рассмотрим подробнее, как работают жирогены, как им удается перепрограммировать клетки и отрицательно влиять на физиологию и как последствия их воздействия могут сказаться на будущих поколениях. Существует довольно много жирогенов, которые прямо или косвенно влияют на наш организм.

Сначала я немного углублюсь в основы биологии и эндокринологии. Это необходимо для понимания сложных механизмов, в которых участвуют жирогены. Скоро вы узнаете гораздо больше о том, почему современные люди стремительно полнеют и как бороться с этой чумой XXI века.

 

Гормональный хаос: химические вещества, разрушающие эндокринную систему

Многие жирогены принадлежат к большому и опасному семейству химических веществ, разрушающих эндокринную систему. Я уже упоминал о них ранее. Давайте вспомним, что это за вещества. Область эндокринных нарушений исторически укоренилась в репродуктивной эндокринологии и биологии. Мысль о том, что синтетические соединения могут менять гормональную систему и приносить вред дикой природе и человеку, была впервые озвучена в 1991 году на научной конференции в Висконсине, организованной доктором Тео Колборн. А в 1996 году Тео и Пит Майерс привлекли внимание широкой общественности, написав книгу о том, как менялись популяции животных под воздействием токсинов. Сейчас мы определяем ХВРЭС как химические вещества или смеси, которые попадают в организм извне (в том числе вместе с лекарственными средствами) и имитируют или вмешиваются в работу естественных гормонов. Это приводит к физиологическим нарушениям и прочим негативным последствиям. Агентство по охране окружающей среды США добавило к этому определению следующую фразу: «и оказывают вредное воздействие на живые организмы». Мы еще не раз поговорим о том, какое именно воздействие на организм оказывают эти вещества. А пока остановимся на том, что ХВРЭС содержатся во многих (если не в большинстве) техногенных продуктах, которыми мы пользуемся в повседневной жизни.

Очень важно понимать, почему равное количество одного и того же гормона может иметь разные последствия для взрослых и детей (включая этапы эмбрионального и внутриутробного развития). Активационные гормональные воздействия скоротечны. Они быстро возникают и так же быстро проходят, в зависимости от присутствия или отсутствия гормона. А вот организационные гормональные воздействия постоянны, они провоцируют необратимые изменения структуры и функций организма. Давайте рассмотрим примеры таких воздействий.

Разнообразные активационные гормональные воздействия имеют важное значение для физиологического гомеостаза, или баланса естественных процессов в организме. Гормон-рецепторный комплекс функционирует по принципу термостата. Когда гормоны вырабатываются и связываются со своими рецепторами, физиологические процессы происходят до тех пор, пока эти гормоны не выводятся. Представьте себе термостат: пока температура ниже нужного значения, он работает, но как только становится достаточно тепло, он выключается. Многие гормоны вызывают экспрессию ингибиторов их собственного действия, чтобы мы не слышали так называемых аварийных сигналов (так происходит, когда термостат сломан и кондиционер или обогреватель работают без остановки). То есть если вас что-то напугало, по телу тут же прокатывается волна адреналина, побуждая защищаться или убегать. Это естественная реакция на стресс. Когда угроза проходит, уровень гормонов падает, тело расслабляется и вы успокаиваетесь. Это очень важно для поддержания общего гомеостаза в организме. Когда все гормоны и родственные молекулы сбалансированы, организм работает как часы: все внутренние органы здоровы, обмен веществ не нарушен. И наоборот, продолжительные резкие колебания уровня гормонов могут негативно отразиться на вашем состоянии. И в первую очередь речь идет о гормонах, которые регулируют обмен веществ.

Помимо активационного воздействия, гормоны могут постоянно влиять на развитие человека с момента зачатия до достижения половой зрелости. Такое воздействие называется организационным. Оно последовательно влияет на организацию, пролиферацию, дифференциацию и размер клеток, тканей и органов. Мой коллега Томас Цоллер из Массачусетского университета придумал яркую аналогию, чтобы объяснить разницу между активационным и организационным воздействиями гормонов. Если взрослая женщина начнет принимать анаболические стероиды, например тестостерон, у нее будет расти мускулатура и появится больше волос на теле. После того как она прекратит прием этих препаратов, вскоре все станет как было. Это активационное воздействие. Но если вы будете вводить в зародыш женского пола высокие дозы тестостерона, его клитор превратится в пенис. И этот пенис никуда не денется после того, как тестостерон будет выведен. Это организационное воздействие. Этот пример наглядно показывает, что постоянное присутствие ХВРЭС на ранних этапах развития может иметь необратимые последствия, которые останутся с человеком на всю жизнь. Например, продолжительный контакт ребенка с пестицидами может навсегда изменить его тело, от перестройки обмена веществ до риска развития рака и других заболеваний.

Рахиль Карсон впервые указала на связь между синтетическими химическими веществами и раком в своей книге «Безмолвная весна». Она была написана за 30 лет до той памятной конференции в Висконсине, и широкая общественность уже не раз слышала о том, что некоторые пестициды могут вызвать рак. Тео Колборн взглянула на эту проблему шире. Тео – биолог, специалист по дикой природе. Исследуя флору и фауну Великих озер, она заметила, что у крупных хищников (птиц, рыб и млекопитающих), живущих в этом районе, появились различные репродуктивные нарушения. То же самое наблюдалось у их потомства. Она предположила, что их способность к размножению угасает под воздействием химических веществ. Рак, безусловно, страшная болезнь. Но не страшнее ли угроза навсегда исчезнуть с лица Земли?

Некоторые из наиболее широко изученных ХВРЭС – это химические вещества, которые изменяют баланс половых гормонов в дикой природе. Они вызывают изменение пола и бесплодие у рыб и морских животных, ограничивая их способность размножаться. Первоначально считалось, что ХВРЭС препятствуют действию эстрогенов, андрогенов и гормонов щитовидной железы. Потом выяснилось, что эти соединения могут изменять сигнальные системы гормонов, влияя на множество рецепторов, а не только на эти три гормона. В целом они могут воздействовать на любой из гормональных рецепторов, о которых упоминалось в этой книге.

Как же эти вещества нарушают гормональную функцию? Один из очевидных способов – имитация естественных гормонов в организме. Точно так же ДДТ влияет на эстрадиол (наиболее активный женский половой гормон). ДДТ – это пестицид, который широко использовался в Соединенных Штатах. Ученые заметили, что он плохо влияет на популяции диких птиц и может нанести вред здоровью человека. Его запретили в 1970-х годах. На сегодняшний день это один из самых известных ХВРЭС. Еще один способ – блокировать активацию рецепторов гормонов. После этого естественный гормон перестает работать. Именно так действует на рецепторы андрогена (тестостерона) основной продукт распада ДДТ – дихлордифенилэтилен (ДДЕ). Химические вещества, разрушающие эндокринную систему, могут делать клетки более чувствительными к стимуляции существующими гормонами или нарушать гормональный баланс. Они подавляют или стимулируют выработку и метаболизм гормонов, изменяя способ их доставки к нужным тканям.

Несмотря на заверения представителей химической промышленности, ХВРЭС (как и сами гормоны) действуют даже в очень низких концентрациях. Помните об этом и не слушайте тех, кто говорит, что слишком низкие дозы токсичных соединений никак не могут навредить либо вообще не попадают в наш организм.

Рис. 5

Если вы тоже так думаете, прочтите книгу Рика Смита и Брюса Лури «Медленная смерть от резиновой уточки». Авторы решили на себе проверить, правы ли производители, которые утверждают, что, если использовать товар по назначению и все делать по инструкции, никакого отравления химическими веществами не произойдет. Перед началом эксперимента они измерили уровень концентрации в крови химических веществ (фталатов и ПФОК). Затем они, как обычно, пользовались освежителем воздуха или чистящим средством и какое-то время оставались в этом помещении, например сидели на диване и смотрели телевизор. Через пару дней они снова сдали кровь на анализ. Их ждал большой сюрприз: уровень фталатов и ПФОК резко увеличился! Кстати, эти вещества являются одними из самых распространенных жирогенов.

Утверждение «чем выше доза, тем сильнее яд» давно стало главной аксиомой токсикологии. Ее традиционные приверженцы (ученые, работающие в химической промышленности и на государственной службе) утверждают, что все вещества (даже вода и воздух) являются токсичными. Важно лишь то, НАСКОЛЬКО они ядовиты, то есть в какой концентрации они воздействуют. Эта абсурдная мысль принадлежит так называемому отцу науки о ядах – швейцарскому алхимику, астрологу, мистику, оккультисту и врачу Филиппу Ауреолу Теофрасту Бомбасту фон Гогенгейму, более известному как Парацельс, жившему в первой половине XVI века. Он считал, что яды пришли со звезд и что «всё есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным». С этой точки зрения, у яда есть некоторая критическая доза, ниже которой никаких побочных эффектов не происходит.

Хотя доза, безусловно, важна, это утверждение во многом несправедливо. По крайней мере, если речь идет о ХВРЭС. Во-первых, наша эндокринная система уже активна, а эти соединения разрабатывались для взаимодействия с неактивными системами. Чтобы их «включить», нужна определенная концентрация вещества. Но гормональная система живых организмов уже «включена». И даже небольшое количество химии может ей навредить. Во-вторых, ХВРЭС эффективны даже в очень низких концентрациях (они используются в соотношении один к миллиарду). Поэтому так называемой безопасной дозы просто не существует. И не верьте тем, кто утверждает обратное. Безопасные дозы при кратковременном и долговременном воздействии этих веществ (устанавливаемые Агентством по охране окружающей среды США) зачастую сильно превышают соотношение один к миллиарду. В-третьих, невозможно доказать существование пороговой дозы для ХВРЭС. Даже если предположить, что на большинство людей эти соединения не влияют, наверняка найдутся те, кто будет к ним чувствителен. У каждого из нас есть индивидуальная восприимчивость к химическим веществам. Но государственные регулирующие органы в основном проверяют только случаи явного отравления и закрывают глаза на последствия в долгосрочной перспективе, особенно если дело касается ХВРЭС.

Агентство по охране окружающей среды США зарегистрировало более восьмидесяти четырех тысяч химических веществ. Большинство из них плохо изучены. И более восьми миллионов из них находятся в свободной продаже по всему миру и примерно одна тысяча из них отвечает критериям ХВРЭС. Но их наверняка гораздо больше, потому что никто регулярно не проверяет их влияние на эндокринную систему.

Эти синтетические смеси присутствуют во многих потребительских товарах, включая упаковку для продуктов питания, стройматериалы, одежду и ткани, средства личной гигиены, моющие и чистящие средства, изделия из пластмассы и медицинское оборудование. Они используются в сельском хозяйстве и на вредных производствах, отравляя пищу, воду и воздух. Это означает, что мы подвергаемся воздействию ХВРЭС, когда ходим, едим, дышим или моемся. От них нет спасения даже в больницах.

Но не стоит обреченно вздыхать и бессильно опускать руки. Я лишь хочу, чтобы вы научились самостоятельно защищаться от вредных химических соединений. К сожалению, государственные чиновники, призванные оценивать риски от использования этих веществ, находятся под сильным влиянием промышленных гигантов, заинтересованных в их производстве и распространении. Как метко выразился Том Цоллер, «оценка рисков химической промышленности больше напоминает попытки государства и производителей продать побольше токсичных химикатов, убедив нас в их безвредности». Вопрос ставится примерно так: сколько пестицидов или гербицидов можно выпустить в окружающую среду, чтобы люди не начали умирать на улицах? До сих пор эксперты по оценке рисков отлично справлялись: мы действительно не умираем от химического отравления по дороге на работу. К тому же они придерживаются принципа «позаботься о себе сам»: нам предлагают слишком мало средств защиты от хронического воздействия химических веществ на бытовом уровне.

У ХВРЭС есть еще один подводный камень. Эти вещества довольно стойкие, они накапливаются в тканях нашего тела. К тому же их концентрация увеличивается в каждом новом звене пищевой цепи, передаваясь от растений животным, а затем и людям. Вы слышали об отравлении рыбы ртутью? Знаете, как такое возможно? Ртутьсодержащие промышленные отходы угольных электростанций, буровых вышек и заводов по производству пластмассы сбрасываются в океан, заражая воду и водоросли. Ими питается планктон, а его поедают мелкие рыбки, которых едят более крупные рыбы, и так далее. В конце концов у крупных хищников (рыба-меч, акула, голубой тунец, осетр) накапливается столько ртути, что это может быть опасно для человека. Некоторые ХВРЭС, например бисфенол А, не накапливаются в организме (по крайней мере, так говорят). Но многие другие химические вещества могут годами храниться в жировых клетках и передаваться нашим детям во время беременности или грудного вскармливания (и нет, несколько детокс-процедур в спа-салоне не помогут от них избавиться). В конце 1990-х годов ВОЗ и ЮНЕП приняли Стокгольмскую конвенцию о стойких органических загрязнителях, призывая сократить производство и использование химических веществ, которые не разлагаются в окружающей среде. Почти все страны мира подписали этот договор, но сенат США отказался его ратифицировать. Удивлены? Учитывая нынешний политический климат, в обозримом будущем вряд ли что-то изменится.

В арсенале апологетов химической революции есть еще один популярный аргумент: до сих пор никто убедительно не продемонстрировал эндокринных нарушений в организме человека под воздействием отравляющих соединений. К сожалению, чтобы получить такие доказательства, необходимо проводить клинические испытания на людях. А для этого придется сертифицировать токсичное вещество. К счастью для нас с вами, это незаконно, неэтично и аморально. Ни одна страна в мире не позволит проводить такие эксперименты. По иронии судьбы промышленные корпорации используют результаты испытаний на животных, доказывая безопасность химических соединений, и требуют проведения испытаний на людях (что, разумеется, невозможно), чтобы опровергнуть их утверждения. Вот яркий, хоть и печальный, пример двойного стандарта. Вредное воздействие химических веществ на человека могут подтвердить лишь уже проявившиеся побочные эффекты от приема лекарств, случайное отравление или профессиональное заболевание.

К сожалению, несколько прецедентов уже есть. Половину прошлого века акушеры выписывали женщинам диэтилстилбестрол (ДЭС). Считалось, что этот медицинский препарат помогает избежать выкидыша и осложнений при беременности. К сожалению, дети, рожденные от матерей, принимавших ДЭС, имели более высокий риск возникновения рака, бесплодия, внематочной беременности и выкидыша. Все эти недуги перечислялись в отчете о результатах испытаний ДЭС на животных. Вот еще один пример организационного воздействия: матери практически не страдали от приема этого лекарства, его побочные эффекты проявлялись у детей.

Массовое отравление – это всегда трагедия. Но именно такие случаи становятся важными доказательствами влияния ХВРЭС на людей. В 1968 году в Японии случилась авария на производстве растительного масла. Оно оказалось заражено полихлорированными бифенилами. Употребление этого масла и приготовленных на нем продуктов привело к гибели почти полутора миллионов птиц и заболеванию более четырнадцати тысяч человек. Последствия так называемой болезни Юсо включали интеллектуальные расстройства у детей, патологии иммунной системы и нарушения менструального цикла. Все это симптомы эндокринных нарушений. Спустя десять лет на Тайване произошел похожий случай отравления полихлорированными бифенилами. Те же последствия воздействия этого вещества наблюдались и в испытаниях на животных, и в дикой природе. Казалось бы, общество (и, в частности, государственные чиновники) должно было извлечь горький урок и постараться предотвратить контакты с соединениями, разрушающими эндокринную систему. К сожалению, это не так. Но не падайте духом! Во второй части книги я расскажу, как избежать воздействия жирогенов и ХВРЭС всех типов.

 

Гормоны на страже лишнего жира

Примерно в то же время, когда биологи узнали о ХВРЭС, жировая ткань стала считаться полноценным эндокринным органом. То есть органом, подверженным вредному воздействию окружающей среды. Это произошло благодаря открытию лептина – гормона, контролирующего чувство голода и накопление жира. Он снижает аппетит, действуя на специфические рецепторы гипоталамуса. Многие тучные люди нечувствительны к лептину, это мешает им вовремя получать сигналы сытости. Они продолжают есть, хотя получили уже достаточно энергии (подробнее об этом чуть позже).

Вскоре произошло еще одно важное событие, подтверждающее связь гормонов и жира. Это открытие главного регулятора развития жировой клетки – ядерного рецептора гормона с длинным и пугающим названием гамма-рецептор, активируемый пролифератором пероксисом (PPARy). PPARy – это рецептор жирной кислоты. Его активация запускает программу экспрессии генов. Она управляет множеством генов, отвечающих за производство жировых клеток, а также синтез и хранение жирных кислот. Этот рецептор стал основной мишенью для химических веществ, которые ухудшают жировой обмен. Мы уже знаем, что жировая ткань – это очень активный эндокринный орган. Она сильно зависит от стероидных гормонов: эстрогенов, андрогенов и глюкокортикоидов (группы гормонов, связанных с обменом веществ и реагированием на стресс). К тому же жир тесно связан с иммунной системой, поэтому нарушение функций жировой ткани может способствовать различным заболеваниям, а не только ожирению. Ее избыток или недостаток влияет на развитие сахарного диабета, бесплодия и даже рака. Чтобы понять, как жирогены воздействуют на организм, надо проследить их связь с жировой тканью.

 

Куда прячется жир?

Взгляните на двух мышей на рис. 6. Они выросли в одной лаборатории, в одинаковых условиях. Но первые пять дней после рождения мышь справа подвергалась воздействию небольшого количества (5:1 000 000 000, это эквивалентно примерно десяти каплям в спортивном бассейне) синтетического эстрогена диэтилстилбестрола – соединения, разрушающего эндокринную систему и способствующего ожирению. Когда мышь немного подросла, она стала запасать больше жира. Она питалась и двигалась так же, как остальные мыши, но на протяжении всей жизни продолжала толстеть.

Рис. 6

Трудно поверить, что какое-то химическое вещество может превратить тело в запасник жира, если человек нормально питается. Как такое может произойти? Изучая свойства трибутилолова, мы вводили его небольшие дозы лабораторным мышам в период внутриутробного развития. Их мезенхимальные стволовые клетки (МСК) в костном мозге и белой жировой ткани стали более предрасположенными к накоплению жира, чем у контрольной группы мышей. МСК – это клетки-предшественники. Они отвечают за образование и дальнейшую работу костной, хрящевой и мышечной тканей, а также жировых клеток и некоторых типов нервных клеток. То есть на определенном этапе развития МСК становятся либо жировыми, либо костными клетками. Получается, что под воздействием ТБТ количество жировых клеток со временем увеличивается, а количество костных клеток уменьшается.

И происходит это при участии главного регулятора развития жировой клетки – а именно PPARy. Последовательность аминокислот в белке PPARy практически не отличается у людей, других млекопитающих и даже позвоночных (например, лягушек). Рецептор PPARy может быть особенно восприимчив к ХВРЭС, потому что у него есть так называемый карман для связывания с молекулами, в который может поместиться много химических структур. Когда молекула, которая активирует PPARy, попадает в этот карман, она заставляет его изменить форму. Из-за этого множество других клеточных белков присоединяются к PPARy-чувствительным генам и увеличивают его экспрессию. Многие из этих PPARy-чувствительных генов необходимы для роста и функционирования жировых клеток.

Трибутилолово стимулирует развитие жировых клеток как минимум двумя способами. Во-первых, оно индуцирует экспрессию PPARy в МСК, побуждая их превращаться в жировые клетки. Во-вторых, оно заставляет PPARy запускать генетическую программу дифференциации жировых клеток. Наши лабораторные испытания подтверждают вредное воздействие ТБТ, даже если оно происходит только в период внутриутробного развития. Его влияние необратимо: у подопытных животных появлялось все больше жировых клеток, их размер увеличивался, и со временем мыши набирали вес, даже питаясь нормально. Сначала такие выводы звучали как сущая ересь и яростно опровергались, но потом их подтвердили несколько лабораторий в других странах, изучавших воздействие ТБТ, а также влияние других жирогенов на грызунов. Трибутилолово стало виновником ожирения у рыб, крыс и лягушек. Группа финских ученых доказала взаимосвязь между следами ТБТ в плаценте беременных женщин и увеличением веса их трехмесячных детей. Сейчас этим детям уже по двадцать лет, и нам будет очень интересно узнать, как ведут себя их жировые отложения, если ученые найдут источники финансирования и продолжат исследование.

Мои лабораторные испытания также показали, что мыши набирают вес под воздействием других химических веществ, например фунгицидов (трифлумизола), которые широко используются при выращивании зеленых листовых овощей (веская причина по возможности выбирать органические овощи и фрукты). Другие лаборатории доказали, что под влиянием химических эстрогенов (например, диэтилстильбэстрола, бисфенола А и пестицида ДДТ), органофосфатных, хлорорганических и неоникотиноидных пестицидов, антипиренов, алкилфенолов и фталатов у животных увеличивались жировые запасы. При проведении эпидемиологических исследований выяснилось, что они также связаны с увеличением веса у людей. Эти соединения присутствуют в продуктах и вещах, которые нас окружают. Чуть позже я расскажу, как держаться от них подальше и при этом не выискивать на каждой этикетке мудрёные химические названия. Многие другие химические вещества заставляют МСК и прочие типы клеток превращаться в жировые. К ним относятся диглицидиловый эфир бисфенола А – структурный элемент эпоксидных смол, найденный в контейнерах для пищевых продуктов и напитков, а также многие агрохимикаты, в основном фунгициды. Крупные сельскохозяйственные компании распыляют их на зерно, фрукты и овощи (что еще раз подтверждает пользу для здоровья органических продуктов). Об этом мы поговорим подробнее в главе 6. Превращение культивируемых клеток в жировые не доказывает, что они будут способствовать ожирению у людей или животных, но я не знаю ни одного химического вещества, вызывавшего превращение культивируемых клеток в жировые, которые не имели бы такого же эффекта при проведении испытаний на животных.

 

Трансгенерационные эффекты ХВРЭС и жирогенов

Одно из самых поразительных открытий заключается в том, что действие жирогенов передается будущим поколениям. Например, доктор Ракель Чаморро-Гарсия – сотрудник моей лаборатории – обнаружила, что детеныши мышей, которых подвергали воздействию ТБТ, наследовали определенные отклонения. Ракель подмешивала мышам низкие дозы ТБТ (намного ниже уровня, при котором наблюдаются побочные эффекты в токсикологических исследованиях и сопоставимые с допустимым воздействием на человека) в питьевую воду на протяжении всего срока беременности. Используя генетическую терминологию, мы назвали группу беременных мышей F0, а группу их потомства – F1. Мышата, которые подвергались воздействию ТБТ в утробе матери, были немного толще, их МСК был перепрограммирован на то, чтобы создавать больше жировых клеток, у них наблюдалось жировое перерождение печени.

Когда мыши F1 произвели следующее поколение (F2), Ракель обнаружила, что у мышат наблюдались те же признаки, и это продолжалось на протяжении еще двух поколений (F3 и F4). Если говорить о людях, дети женщин, подвергавшихся воздействию ТБТ во время беременности (F1), а также их внуки (F2), правнуки (F3) и праправнуки (F4) будут иметь одни и те же особенности развития. Рассуждая логически, можно заключить, что ТБТ вызвал постоянные генетические мутации в поколении F1, которые затем передавались будущим поколениям, но это не так. Мы следили за многими пометами мышей F0. Невозможно, чтобы одна и та же мутация возникала случайным образом в каждом из них. Произошло что-то другое, и мы обсудим это далее.

 

Знакомьтесь, эпигенетика

Почему же мы решили искать последствия воздействия ТБТ у потомства подопытных животных? На это вкратце ответил профессор Майкл Скиннер, известный специалист по репродуктивной биологии из Университете штата Вашингтон. В 2005 году группа Майка опубликовала исследование, которое повергло биологов в шок. Его последствия ощущаются до сих пор. Майк и его коллеги вводили беременным крысам относительно высокие дозы популярного фунгицида винклозолина (он противодействует тестостерону и широко используется при выращивании винограда, других фруктов и овощей, а также на полях для гольфа) или пестицида метоксихлора (он имитирует эстроген и в настоящее время запрещен, но до сих пор сохраняется в окружающей среде). В обоих случаях они обнаружили, что мужское потомство имело более низкое количество сперматозоидов по сравнению с обычными взрослыми особями, а также заболевания простаты и почек, нарушения иммунной системы, аномалии семенников, предрасположенность к развитию опухоли, а также высокий уровень холестерина. Когда этим особям удавалось оплодотворить самок, крысята мужского пола рождались с дефицитом сперматозоидов и тем же набором дефектов.

Группа Майка продолжала разводить потомство этих животных и обнаружила, что эффекты сохранялись до поколения F4 (и далее). Это была первая демонстрация того, что химические вещества в окружающей среде вызывают наследственные изменения, которые передаются по наследству. Поскольку эти недостатки усиливаются в группе F3 и у ее потомства, генетические мутации здесь однозначно ни при чем. Такие последствия являются эпигенетическими (это слово буквально означает «поверх генетики». Майк считает, что дело здесь в изменении метилирования ДНК, то есть в ее негенетических мутациях. Сейчас я все объясню.

В следующей главе мы поговорим о том, что метилирование ДНК – это один из способов контролировать экспрессию генов без изменения последовательности самой ДНК. В этом суть эпигенетики. Изменения в эпигеноме называются эпигенетическими метками, или эпимутациями, они считываются механизмом транскрипции в клетках и влияют на экспрессию генов. Эпигенетические метки важны для нашего здоровья и долголетия. Они также отвечают за передачу этих характеристик будущим поколениям.

Несмотря на растущую популярность эпигенетики, новую науку, изучающую влияние факторов окружающей среды на экспрессию генов, до сих пор полностью не приняли. Праотцом эпигенетики считается Жан-Батист Ламарк, живший два столетия назад и полагавший, что приобретенные признаки могут передаваться по наследству. Он был не прав в деталях своей теории (например, что жирафы произошли от антилоп, у которых постепенно вытягивалась шея), но передача по наследству последствий воздействия окружающей среды вполне вписывается в теорию Ламарка о наследовании приобретенных признаков. Противоположная ей доминирующая теория генетического детерминизма утверждает, что наследование полностью контролируется нашими генами.

Майк Скиннер может рассказать не одну историю о непрекращающихся битвах с представителями традиционной науки и своих попытках убедить их в том, что экологическая эпигенетика является обоснованной концепцией, которую следует хотя бы не игнорировать. Это судьба всех радикально новых теорий: требуется некоторое время, прежде чем они будут приняты научным сообществом. Если вдуматься, это разумно (хотя и неприятно для инноваторов): не стоит менять давние, хорошо обоснованные убеждения без надежных доказательств. Но в случае эпигенетики таких доказательств появляется все больше.

Примерно в то же время, когда мы проводили опыты с ТБТ, Майк и его научная группа изучали влияние других химических соединений, входящих в состав реактивного топлива, пластмассы и пестицидов, на следующие поколения. В очередной раз он заметил, что у подопытных животных возникали проблемы с продолжением рода, и отмечал другие последствия воздействия химических веществ, которые передавались из поколения в поколение. Однако на этот раз они увидели кое-что новое у животных из группы F3: около 10 % потомков самок F0, которым вводили смесь бисфенола А и фталатов, страдали ожирением! Этого не наблюдалось у поколений F1 и F2, которые подвергались прямому воздействию химических веществ, или у контрольной группы животных. Животные из группы F3 не подвергались воздействию этих веществ, значит, можно предположить, что природа их наследственных изменений – эпигенетическая. Они вызваны первоначальным воздействием химикатов на животных группы F0 и проявились только тогда, когда эффект от прямого воздействия исчез. По крайней мере, так считает Майк. Результаты этих исследований довольно интересны, но команда Майка совершила еще одно революционное открытие, проводя анализ дихлородифенилтрихлорэтана (ДДТ) – пестицида, относящегося к ХВРЭС. Как и в результате опытов с винклозолином и метоксихлором, животные F1 и F2 страдали от различных нарушений, но имели нормальный вес. А вот половина поколения F2 (как самцов, так и самок) страдали от ожирения. Майк сопоставил значительный рост ожирения среди взрослых американцев в течение последних нескольких десятилетий с тем, что в 1950-х и 1960-х годах практически все беременные женщины подвергались воздействию ДДТ. Есть ли здесь взаимосвязь? Мы не можем этого утверждать. Чтобы это доказать, необходимо проводить научные исследования на людях, а это неэтично (мы не можем и не хотим проводить испытания токсичных химических веществ двойным слепым методом). К тому же такое исследование заняло бы очень продолжительное время: сейчас живет только третье поколение людей (аналог группы F2), которые могут продемонстрировать прочную связь между воздействием ДДТ и ожирением. Но тем не менее это очень примечательное наблюдение. Хотя ДДТ запрещен в США, он все еще используется в некоторых странах Африки для борьбы с комарами, разносящими малярию и лихорадку Денге. Поэтому вероятность того, что ДДТ может вызвать наследственные изменения, которые передаются следующим поколениям, включая ожирение, вызывает серьезное беспокойство. Регулирующие органы по всему миру должны обратить пристальное внимание на последствия использование ХВРЭС. К сожалению, государственная машина работает слишком медленно.

 

Жирогены и ядерные рецепторы гормонов

Многие вещества, нарушающие работу эндокринной системы, активируют или снижают активность ядерных рецепторов гормонов. Причем делают они это не так, как надо. Мы уже говорили о том, что ХВРЭС, имитирующие эстроген, могут провоцировать ожирение у животных. Возьмем, к примеру, диэтилстилбестрол, оказывающий мощное влияние на рецепторы эстрогенов. Его воздействие на плод в утробе матери или на новорожденного в будущем спровоцирует значительный набор веса. При этом воздействие ДЭС или других эстрогенов на более поздних этапах жизни приводит к обратному эффекту – худобе. Бисфенол А также связывается с рецепторами эстрогена в организме, но мы не знаем, вызывает ли это вещество увеличение веса, действуя через рецепторы эстрогенов или через какие-то другие рецепторы.

Де-Кун Ли, эпидемиолог и ведущий научный сотрудник консорциума Kaiser Permanente в Окленде, штат Калифорния, выявил связь между бисфенолом А и ожирением. Он обнаружил, что среди детей школьного возраста в Китае девочки 9–12 лет (не мальчики, как и у подопытных мышей) с более высоким уровнем бисфенола А в моче весили больше обычного. После корректировки на потенциальные искажающие факторы, повышенное содержание в моче БФА – на уровне, соответствующем среднему уровню его содержания в моче населения США, – более чем вдвое увеличивало риск повышения веса у девочек 9–12 лет (с вероятностью выше 90-го процентиля). К сожалению, межгруповые исследования, которые измеряют воздействие химических веществ и результаты только один раз в жизни, не могут показать, предшествовало ли такое воздействие ожирению. Мы должны следить за людьми на протяжении всей жизни (проводить так называемые лонгитюдные исследования), чтобы приблизиться к пониманию причинно-следственной связи.

 

Невосприимчивость к инсулину и лептину: как еще жирогены делают нас толще

Конечно, не все ХВРЭС являются жирогенами и не все жирогены являются ХВРЭС. Например, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы можно считать жирогеном, учитывая его воздействие на обмен веществ и потенциал для увеличения жировой ткани, но технически он не относится к ХВРЭС. Он не нарушает функций ядерных рецепторов гормонов, в частности рецепторов эстрогенов, андрогенов и гормонов щитовидной железы (что считается эндокринными нарушениями). А широко применяемый в сельском хозяйстве гербицид атразин, который отравляет воду по всему Среднему Западу, является ХВРЭС, но, вероятно, не является жирогеном. Это вещество может негативно повлиять на гормоны, но, насколько мы знаем, не приведет к увеличению веса. Важно понимать, что биологические механизмы, с помощью которых происходит воздействие ХВРЭС, не являются взаимоисключающими. Эти химические соединения могут действовать непосредственно на ткани, нарушая определенный путь рецептора, но они также могут оказывать обширное (и иногда слабовыраженное) влияние на некоторые органы и системы, что в конечном счете способствует ожирению самого человека и его потомков. Хотя у нас уже есть доказательства того, что под воздействием определенных химических жирогенов животные набирают избыточный вес или страдают диабетом, и мы не знаем наверняка, какие биологические пути приводят к такому результату. Современные исследования показывают, что не все жирогены одинаково работают в организме, даже несмотря на то, что в результате происходит увеличение массы тела. Мы совершенно уверены, что трибутилолово и трифлумезол действуют через PPARy, но они также могут поразить что-то другое.

Хотя ДДТ, как известно, действует как эстроген, а ДДЭ, основной продукт распада ДДТ, нейтрализует действие тестостерона, мы не уверены, каким образом ДДТ способствует ожирению подопытных крыс Майка Скиннера из группы F3. Мы не знаем, сколько жирогенов провоцируют наследственные изменения и происходят ли они вследствие метилирования ДНК, метилирования гистона или по какому-то другому механизму (мы вернемся к этому в следующей главе). Может ли химическое вещество вызывать необратимые изменения, которые будут передаваться по наследству, и правда ли, что его воздействие в критический период развития (когда у зародыша программируются клетки) определяет, будут ли такие изменения носить временный или постоянный характер и передаваться через несколько поколений. Помимо перепрограммирования стволовых клеток и побуждения организма к накоплению большего количества жира, ХВРЭС могут способствовать ожирению по крайней мере еще тремя способами. Первый – повышение невосприимчивости клеток к инсулину, что побуждает поджелудочную железу выбрасывать большее количество этого гормона, чтобы контролировать уровень сахара в крови, что приводит к увеличению жировых запасов в теле. То есть пища, которую вы съели, с большей вероятностью превратится в жир.

Второй способ заключается в том, что эти вещества не дают гормону сытости лептину посылать организму сигнал о том, что вы съели уже достаточно. Как уже упоминалось, ХВРЭС могут делать клетки невосприимчивыми к сигналам лептина, способствуя, таким образом, увеличению веса.

Наконец, ХВРЭС могут подавлять функцию термогенного бурого жира. Хотя эти механизмы еще предстоит изучить более подробно, они выглядят очень убедительно. Начнем с угрозы появления невосприимчивости к инсулину.

Если ваше тело потеряло чувствительность к инсулину, со временем у вас начнутся серьезные проблемы с обменом веществ, включая сахарный диабет, потому что инсулин – это главный гормон, ответственный за поддержание баланса сахара в крови. Печень взрослого человека весит около полутора килограммов и является самым крупным и метаболически сложным органом нашего тела. Клетки печени (гепатоциты) составляют более 80 % от ее общей массы и играют важную роль в обмене веществ. Печень – основное хранилище глюкозы в виде гликогена и главный источник глюкозы для всех тканей организма. (Напомню, что глюкоза является предпочтительным источником энергии.) Поскольку панкреатические вены впадают в портальную венозную систему, каждый гормон, выделяемый поджелудочной железой, должен пройти через печень, перед тем как попасть в кровоток. И именно в печени инсулин и глюкагон – гормон, который способствует расщеплению гликогена на глюкозу, – удаляются из кровообращения и разрушаются.

Около 40 % нашего тела составляет скелетная мускулатура (от 30 до 40 % у женщин и от 40 до 50 % у мужчин). Это основной потребитель глюкозы в организме, не считая мозга. Одна из функций инсулина – стимулировать сохранение глюкозы в виде гликогена, когда ее уровень в крови высок. Когда уровень инсулина начинает снижаться, организм запускает процесс распада гликогена, глюкоза вновь выпускается в кровоток и используется в качестве энергии. Если под влиянием жирогенов тело становится невосприимчивым к инсулину, вы не сможете эффективно преобразовывать глюкозу в гликоген и ее уровень в крови может сильно повыситься. А на это тут же отреагирует поджелудочная железа: она начнет откачивать чрезмерное количество инсулина. И это способствует накоплению жира и даже может спровоцировать сахарный диабет. У диабетиков по определению высокий уровень сахара в крови, потому что их организм не может переносить глюкозу в клетки, где она будет безопасно храниться до того, как потребуется больше энергии. Если глюкоза остается в крови, избыток сахара может повредить большую часть тела: почки, кровеносные сосуды, кожу, сердечно-сосудистую и нервную системы. Избыток сахара ускоряет старение клеток, связываясь с белками и создавая так называемые конечные продукты усиленного гликозилирования (КПГ), губительные для работы клеток.

Имейте в виду, что инсулин – гормон многозадачный. Когда его уровень слишком высок и сахар в крови регулируется плохо, это провоцирует другие биологические процессы. Инсулин – это анаболик, который стимулирует рост, способствует образованию и накоплению жира и провоцирует воспаление. Когда его уровень возрастает, гормон щитовидной железы, эстроген, прогестерон, тестостерон и гомеостаз также могут быть дестабилизированы. Такой дисбаланс оказывает негативное влияние на многие системы организма, в том числе на обмен веществ. Из-за разнообразных последствий избытка инсулина восстанавливать баланс в теле (гомеостаз) становится все сложнее и некоторые недуги уже не поддаются лечению.

К тому же ХВРЭС вызывают невосприимчивость к лептину, и ваш вес неуклонно растет. Лептин вырабатывается клетками белого жира, соответствующий сигнал подается рецепторам лептина в гипоталамусе, который находится в так называемом рептильном мозге. Эта самая древняя область мозга возникла еще до появления людей (и даже динозавров). Она отвечает за чередующиеся действия (например, сон – бодрствование), а также за очень много разных физиологических функций, от голода до секса. Получается, чем выше чувствительность организма к лептину, тем проще поддерживать нормальный вес. Под «чувствительностью» я имею в виду то, как рецепторы этого гормона в мозге распознают и используют его. Когда жировые клетки начинают наполняться и расти, они выделяют лептин, сообщая телу, что вы сохранили достаточно жира. Но как только они начинают сокращаться и их содержимое сжигается для получения энергии, «кран», подающий лептин, постепенно закрывается. В итоге вы вновь чувствуете голод, и цикл перезапускается. Это пример лишь одного из многих механизмов энергетического обмена, происходящих в нашем теле и поддерживающих в нем жизнь. Люди с естественно низким уровнем лептина склонны к перееданию. Важное исследование, опубликованное в 2004 году, показало, что люди, у которых уровень лептина был на 20 % ниже нормы (из-за недостаточного сна), испытывали более сильный голод и предпочитали калорийную, высокоуглеводную пищу, особенно продукты с большим количеством сахара, крахмала и соли.

Еще один недавно обнаруженный механизм воздействия жирогена заключается в ингибировании термогенеза (то есть замедлении сжигания жира для получения тепла). Мишель Ла Меррилл и ее коллеги из Университета Калифорнии в Дэвисе доказали, что воздействие пестицида ДДТ на крыс в период внутриутробного развития и сразу после рождения привело к снижению центральной температуры тела в зрелом возрасте, а также к уменьшению расходования энергии и непереносимости холода. К тому же у этой группы подопытных животных развивались признаки нарушения обмена веществ, если они получали высокоуглеводный корм. То же самое наблюдается у людей, предрасположенных к диабету. Симптомы включают непереносимость глюкозы и повышенный уровень инсулина и липопротеинов в крови. Это первая демонстрация того, как может функционировать жироген. По сути, он заставляет тело использовать меньше энергии и не реагировать на обычные сигналы окружающей среды, например холод. Я не сомневаюсь, что есть и другие жирогены, под воздействием которых мы набираем вес, потому что слишком медленно сжигаем потребляемые калории.

Вот краткое изложение того, как ХВРЭС влияют на организм, перестраивая физиологию. В конечном счете они мешают людям терять вес с помощью традиционных диет, физических упражнений и даже голодания. Имитируя или вмешиваясь в действие естественных гормонов, вещества, нарушающие работу эндокринной системы и способствующие ожирению, могут:

✓ Побуждать тело запасать жир и влиять на то, что стволовые клетки превращаются в жировые.

✓ Провоцировать невосприимчивость печени к инсулину, что заставляет поджелудочную железу выбрасывать большее количество этого гормона, чтобы контролировать уровень сахара в крови, что приводит к активному накоплению жира во всем теле. И пища, которую вы съедаете, с большей вероятностью превратится в жир.

✓ Мешать правильной работе лептина (гормона сытости). Лептин сигнализирует мозгу, что вы съели уже достаточно. Под воздействием ХВРЭС клетки становятся невосприимчивы к сигналам лептина, и это способствует увеличению веса.

✓ Препятствовать похудению при голодании. Это означает, что вы не сможете эффективно терять вес, даже если сядете на низкокалорийную диету.

✓ Замедлять термогенез – сжигание жира для получения тепла.

 

Жирогены и метаболическое равновесие

Часть моей работы – изучение возможных последствий воздействия жирогенов на метаболическое равновесие. Как мы уже говорили, метаболическое равновесие – это механизм внутреннего контроля организма, который управляется гипоталамусом. Он регулирует обмен веществ, чтобы поддерживать определенный уровень жира в нашем теле. Мы когда-то думали, что метаболическое равновесие человека в первую очередь определяется генетически при рождении и остается таким на всю жизнь, но жирогены меняют эту картину.

Полные люди имеют больше жировых клеток. Возможно, они появились у них в раннем детстве. Мы знаем, что в самом начале жизни у человека запрограммировано минимальное количество жировых клеток. Они начинают развиваться с четырнадцатой недели беременности, их количество постоянно увеличивается до полового созревания, а после этого практически не меняется. Если человек подвергается воздействию веществ, стимулирующих появление жира в этот важнейший период развития, количество его жировых клеток может навсегда увеличиться и тем самым повлиять на метаболическое равновесие. Если это на самом деле так, избежать полноты во взрослом возрасте ему будет очень сложно. Заложенное при рождении количество жировых клеток невозможно уменьшить с помощью диеты, физических упражнений или даже хирургического вмешательства. Тело будет бороться за каждый кусочек и вернет все обратно, даже если вы сделаете липосакцию. Объем висцерального жира у взрослых может увеличиваться в результате роста количества этих жировых клеток, а вот постоянное уменьшение количества жировых клеток при потере веса документально не подтверждено. Это как улица с односторонним движением: вы можете заполучить больше жировых клеток, но, насколько мы знаем, вы никогда не сможете их потерять, каким бы диетам ни следовали и как бы усердно ни занимались. Да-да, это очень несправедливо!

Сидя на строгой диете и активно тренируясь, можно уменьшить объем или даже совсем опустошить существующие жировые клетки. Но нет никаких доказательств, что в этом случае автоматически запускается процесс их гибели (или апоптоз). С точки зрения эволюции это абсолютно бессмысленно, потому что здоровые жировые клетки необходимы организму, чтобы выжить в голодные времена. Кроме того, вполне вероятно, что усохшие жировые клетки будут стремиться как можно быстрее вернуть свои запасы, потому что экспрессия гормона сытости лептина тесно связана с количеством жировой массы: чем меньше объем жировых клеток, тем меньше лептина они выделяют. Это означает, что чем больше у вас жировых клеток, тем труднее вам будет оставаться в форме. Поэтому чем раньше вы сократите контакт с жирогенами, тем лучше.

Известно, что более 80 % процентов толстяков, которые усердно работают, чтобы достичь экстремального похудения, в течение нескольких лет снова набирают вес. Так стоит ли трудиться до седьмого пота, если вскоре все вернется на круги своя? Недавнее обследование участников шоу «Взвешенные люди», которые потеряли большое количество веса, а затем вновь набрали его, показало, что всему виной были особенности их метаболического равновесия. Чтобы продолжать терять вес, они должны были раз и навсегда резко ограничить потребление калорий и тренироваться по многу часов в день.

В моей лаборатории доктор Ракель Чаморро-Гарсия испытала, как изменение питания влияет на мышей поколения F4, чьи предки F1 подвергались воздействию ТБТ в утробе матери и в период лактации. В возрасте девятнадцати недель группа мышей F4 и контрольная группа животных имели примерно одинаковый процент жира в организме, получая нормальное питание с низким содержанием жира (13,2 % калорий из жира). Затем Ракель немного увеличила жирность рациона (21,6 % калорий из жира), хотя такое питание также считается диетой с низким содержанием жиров. Примечательно, что мыши из группы F4 очень быстро набрали вес на новой диете по сравнению с контрольной группой, и в течение шести недель у них было диагностировано ожирение. Кроме того, когда она на некоторое время перестала кормить животных, мыши, чьи предки подверглись воздействию ТБТ, потеряли меньше жира, чем контрольная группа. Все дело в том, что животные из группы F4 по-разному перерабатывали калории: они быстрее набрали вес, а затем очень медленно теряли жир, даже во время голодания, – вечная боль тех, кто часто сидит на диете. Мы пока до конца не понимаем, как это происходит, но точно знаем, какие гены мы изменили и как мы это сделали. Согласно нашей рабочей гипотезе, воздействие жирогена вызывает масштабные изменения в ядре ДНК. Это приводит к изменению ее метилирования, и в результате появляется невосприимчивость к лептину и предрасположенность к более высокой экспрессии генов, связанных с ожирением. Другими словами, структура ДНК меняется, передвигая биологические рычаги из положения «вкл» в положение «выкл» (и наоборот). Из-за этого животные, предки которых подвергались воздействию ТБТ, начинают активно накапливать жир и сопротивляются его сжиганию. В 2015 году группа исследователей из Медицинской школы Йельского университета, возглавляемая Мэттью Родхеффером, показала, как организм может реагировать на рацион с высоким содержанием жира. В отличие от традиционных убеждений, такое питание может провоцировать увеличение количества висцеральных жировых клеток, даже если уже существующие клетки еще не наполнены. Висцеральные жировые клетки окружают печень и другие органы брюшной полости (почки, поджелудочную железу, сердце, кишечник). Как мы обсуждали в главе 2, этот вид жира очень опасен для здоровья. Я абсолютно уверен, ученые еще не раз докажут, что воздействие жирогенов имеет такой же эффект, как питание, вызывающее ожирение, – увеличение количества висцеральных жировых клеток. Жирогены также могут менять кишечную флору, в дальнейшем нарушая обмен веществ и баланс жировых запасов в организме (об этом мы поговорим в главе 5).

 

Проблемы исследования жирогенов: почему мы не можем больше узнать и больше контролировать?

Мы, ученые, продолжаем накапливать лабораторные данные о воздействии жирогенов на животных. Остается важный вопрос: как эти вещества влияют на людей? Как я уже упоминал, сбор информации в этой области отнимает много времени (да и стоит недешево). К тому же здесь нельзя однозначно продемонстрировать причинно-следственную связь, потому что, как и в случае с лекарствами, намеренно вводить человеку токсичные вещества неприемлемо и неэтично. Мы получаем доказательства воздействия химических соединений на наш организм только при случайных отравлениях или ограничиваемся опытами с животными. В результате компетентные регулирующие органы определяют лишь приемлемые уровни воздействия химических веществ, а исследование жирогенов остается на обочине политики защиты окружающей среды и клинической практики.

Закон о контроле за токсичными веществами 1976 года давно устарел; с тех пор наука шагнула далеко вперед, а подавляющее большинство разрешенных к использованию химических веществ не проверялись на безопасность, не говоря уже об их воздействии на эндокринную систему человека. Химикаты, которые применялись еще во времена принятия этого закона, получили «зачет автоматом» – они просто считаются безопасными, и всё. Закон Франка Лаутенберга «Химическая безопасность в XXI веке», пришедший на смену старому закону, во многих отношениях хуже. Во-первых и в главных, он ограничивает право отдельных штатов контролировать использование химических веществ. Вместо этого он устанавливает единую общенациональную политику, которую будет утверждать Агентство по охране окружающей среды США, если оно продолжит существовать в новой политической обстановке. Это крупная победа для химических предприятий и сокрушительный удар по химической безопасности. Почему я говорю об этом?

Закон о контроле за токсичными веществами был принят сорок лет назад. С тех пор Агентство по охране окружающей среды запретило только пять химических веществ (из более чем восьмидесяти шести тысяч используемых соединений) как представляющих неприемлемый риск для здоровья человека. Это полихлорированные бифенилы (ПХБ), хлорфторалканы (ХФА), диоксин, асбест и шестивалентный хром (который получил широкую известность стараниями отважной Эрин Брокович). Однако даже эти усилия не увенчались успехом, поскольку представители асбестовой промышленности успешно оспорили запрет на его использование. Такое положение дел не внушает оптимизма.

В отличие от других стран, в Соединенных Штатах химическое соединение считается безвредным, пока не доказано обратное. Только после этого его могут запретить. И хотя лучше позволить сотне виновных разгуливать на свободе, чем отправить одного невинного в тюрьму (именно так звучит принцип презумпции невиновности), этот подход нельзя применять к контролю за токсичными веществами. Такая позиция резко контрастирует с политикой в Европе, где компании должны сами доказать, что химическое соединение безопасно, прежде чем на него выдадут лицензию. Следовательно, нам придется самим себя защищать – об этом я подробно расскажу во второй части книги.

Но прежде нужно разобраться с еще одним важным вопросом, касающимся жирогенов, – влиянием эпигенетики. Последние несколько лет ученые трудятся не покладая рук, пытаясь понять, как на нас влияют привычки, образ жизни и воздействие окружающей среды. Скорее всего, жирогены не вызывают мутации ДНК, но они могут влиять на экспрессию закодированных в ней генов. Позвольте мне все объяснить.

 

Меня часто спрашивают, как генетика, привычки питания и образ жизни способствуют набору веса и ожирению. Например, некоторое время назад все дружно ополчились на сахар. Некоторые считают его главным виновником эпидемии ожирения, сопоставляя рост потребления сахара с увеличением количества толстяков, а также с появлением других проблем со здоровьем.

Правда в том, что мы до сих пор точно не знаем, что приводит одного человека к ожирению, в то время как другой сохраняет прекрасную форму. Все мы очень разные, и наши отличия становятся все более очевидными при изучении рациона питания и обмена веществ. Кто-то может потреблять в два раза больше сахара и при этом не иметь проблем с лишним весом или со здоровьем. Чтобы разобраться, как это происходит, нужно наблюдать за десятками тысяч добровольцев на протяжении всей жизни, начиная с момента зачатия, следить за тем, что они едят, сколько работают, где живут, воздействию каких химических веществ они подвергались в период внутриутробного развития и в первые годы жизни, и так далее. В США чуть было не начали проводить Национальное обследование детей, но, к сожалению, в 2014 году оно было внезапно остановлено. Фрэнсис Коллинз, директор Национальных институтов здравоохранения США, предложил возродить проект, но этого пока не произошло. К счастью, существуют аналогичные исследования, проводимые в Японии и в других странах.

Неважно, что именно заставляет нас полнеть. Несомненно одно: наши судьба и здоровье не зависят целиком и полностью от ДНК. Новая наука эпигенетика показывает, как окружение (в широком смысле этого слова) и образ жизни могут изменить результат экспрессии генов. В некоторых случаях эти изменения передаются детям, внукам и правнукам. Мы часто слышим, как люди говорят: «я похож на мать» или «у меня фигура в отца». В некоторой степени так оно и есть, потому что именно от них вам достались две копии генов. И все же ваша жизнь напрямую зависит не только от генов, которые вы унаследовали, но и от того, подвергались ли вы воздействию каких-нибудь веществ в период внутриутробного развития и сразу после рождения, а также от образа жизни ваших родителей, бабушек и дедушек – что они ели, чем занимались и о чем переживали. С этой точки зрения здоровье начинает формироваться еще до вашего появления на свет и, возможно, даже до того, как родились ваши родители.

Своего рода спор между природой (ДНК) и воспитанием (средой) идет на протяжении всей современной истории. Однако это явно надуманное противостояние: одинаково важны и гены, и окружающая среда, и взаимодействие между ними. Но сообщество токсикологов увлеченно погрузилось в бурные прения. В 2017 году меня позвали на научную конференцию, чтобы обсудить один интересный вопрос: что заставляет нас полнеть – пицца или коробка из-под пиццы? Не секрет, что и то и другое ведет к набору веса, но по очень разным причинам. Будем надеяться, что организаторы были в курсе того, как комично смотрелись эти дебаты… хотя, кто знает… Давно известно, что на частоту случаев различных заболеваний, от ожирения до рака, влияют и природа, и питание. Около 18 % недугов возникают по генетическим причинам (например, серповидноклеточная анемия или гемофилия). Остальные случаи зависят от нескольких факторов (требуется действие нескольких дефектных генов) или просто не могут быть объяснены. Некоторые ученые считают, что мы просто не прикладывали достаточно усилий, чтобы найти гены, провоцирующие заболевания. Однако мы уже секвентировали геномы человека и всех основных групп млекопитающих. Мы провели сотни, если не тысячи, исследований, называемых полногеномным поиском ассоциаций (ППА), в попытках связать последовательности ДНК с частотой заболеваний. Выражаясь проще, существуют эпигенетические факторы, которые еще не были изучены надлежащим образом.

Вы недоумеваете, что же я хочу всем этим сказать? Немного терпения! Прежде чем углубиться в этот вопрос (и понять, что к чему), давайте пробежимся по основам генетики.

 

Открытие ДНК ознаменовало новую эру

ХХ век – это, без сомнения, век генома благодаря открытию ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) – генетического материала, который лежит в основе всего живого на Земле. Но история генома, которой уже посвящено несколько книг, началась гораздо раньше.

В XIX веке жил австрийский монах-августинец и страстный садовник Грегор Иоганн Мендель. Его тщательные эксперименты предсказали существование дискретного характера наследственности – именно благодаря ему у нас появляются особые фамильные черты. За это Мендель был назван отцом генетики. Выращивая горох в огороде аббатства Святого Томаша, он заметил интересные закономерности скрещивания нескольких разновидностей этого растения и доказал, что можно предсказать передачу определенных признаков по наследству. Это происходит благодаря факторам, которые позже будут названы генами. Мендель показал, что некоторые признаки передаются из поколения в поколение, и индивидуальные черты потомства зависят от обоих родителей. Далее он обнаружил, что у генов могут быть вариации, в результате чего появляются доминантные и рецессивные признаки. Работа Менделя не была по достоинству оценена при жизни. Но в начале 1900-х годов генетики (в частности, Томас Хант Морган) вновь обратились к его трудам, и менделевская генетика прославилась на весь мир.

В начале XX века все уже знали о том, что существуют единицы наследственности, называемые генами, но какой тип молекулы (ДНК, РНК или белок) служил генетическим материалом, оставалось загадкой. В 1940-х годах Освальд Эйвери из Института Рокфеллера (современный Университет Рокфеллера) убедительно продемонстрировал, что наследственным материалом является именно ДНК, а не белок.

Ученые выяснили, что природная ДНК содержит фосфат, дезоксирибозу и азотсодержащие основания (пурины и пиримидины), но ее структура и способ воспроизводства еще не были точно известны. Следующий большой прорыв сделал австрийский химик Эрвин Чаргафф – он открыл принцип химического соединения составных частей ДНК. Он доказал, что во всякой ДНК естественного происхождения количество пуриновых оснований (цитозин и гуанин: Ц и Г) и пиримидиновых оснований (аденозин и тимидин: А и Т) примерно равны. То есть А=Т, Г=Ц. Это открытие получило название первого правила Чаргаффа. Почему все происходило именно так, не удавалось объяснить до тех пор, пока Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон из Кембриджского университета совместно с Морисом Уилкинсом из Королевского колледжа Лондона не вывели структуру ДНК.

В середине 1950-х годов Уотсон, Крик и Уилкинс получили за это открытие Нобелевскую премию по физиологии (а в 1962 году и по медицине). Но их работа основывалась на трудах многих других ученых, в том числе Розалинды Франклин, тоже из Королевского колледжа, – именно благодаря ее рентгеновским снимкам Уотсон и Крик смогли воскликнуть «Эврика!». Они выяснили, что структура ДНК представляла собой антипараллельную двойную спираль. У нее имелось азотистое основание, скрепленное связями между пятым и третьим атомами углерода соответствующей дезоксирибозы. Пуриновые и пиримидиновые основания вытягиваются из этой спирали, и две ее нити скрепляются вместе водородными связями между противоположными основаниями А и Т или Г и Ц.

Представьте, что у вас в руках резиновая лестница. Возьмитесь за ее концы и скрутите – у вас получится примерный макет базовой структуры ДНК (не точный, но достаточно похожий). В этой модели ступенями лестницы служат парные основания. Эта структура сразу же подсказала принцип копирования молекулы ДНК: каждая ее нить может служить образцом для создания новой нити. Механизм того, как это происходит, был выведен Мэттом Мезельсоном и Франклином Сталом из Калифорнийского технологического института. В 1958 году они доказали, что двойная спираль ДНК раскручивается и служит шаблоном для новой комплементарной нити. Таким образом, ДНК может быть точно скопирована, без изменения ее структуры, за исключением случайных ошибок или мутаций. Код ДНК читается как последовательность нуклеотидов А, Ц, Г и Т, которые составляют каждую ее нить. Последовательность нуклеотидов является основным структурным элементом генов, которые по отдельности или в сочетании определяют ваши индивидуальные признаки, от цвета волос до предрасположенности к тем или иным заболеваниям.

Статья Уотсона и Крика в журнале Nature буквально перевернула мир естественных наук и ознаменована наступление эры молекулярной генетики – все ведущие умы погрузились в изучение базовой последовательности ДНК. Предполагалось, что, раз мы раскрыли тайну генома человека, можно будет понять, как работает организм, какие гены отвечают за наши индивидуальные особенности, предрасположенность к болезням и т. д. В 1980 году Уолтер Гилберт из Гарварда и Фред Сэнгер из Кембриджа разделили Нобелевскую премию по химии за создание первой надежной методики определения последовательностей ДНК. Это открыло дверь в мир секвенирования геномов вирусов и бактерий.

Секвенирование генома шло семимильными шагами. В 1978 году была открыта первая геномная последовательность мелкого вируса-бактериофага ΦX174 (5386 оснований, кодирующих одиннадцать генов), который инфицирует бактерии. А в 2003 году завершилось изучение последовательности человеческого генома, состоящего примерно из трех миллиардов пар оснований. Ученые продолжают работу: они хотят определить, какие последовательности ДНК представляют большую или меньшую опасность для развития различных заболеваний. Еще многое предстоит узнать о том, как функционируют гены и как они взаимодействуют с окружающей средой. С появлением более совершенных технологий за последние десять лет расходы на определение последовательности ДНК значительно снизились: в 2008 году они составляли около десяти миллионов долларов, а сегодня цена упала примерно до тысячи (на первый геном человека было затрачено около 2,7 миллиарда долларов). Это произошло во многом благодаря проекту «Геном ценой в $1000», финансируемому национальными институтами здравоохранения США.

 

ДНК и болезни

Мы привыкли думать, что индивидуальная последовательность ДНК почти полностью отвечает за здоровье и хорошее самочувствие – даже большинство медиков считают именно так.

Но последовательность ДНК – это лишь часть головоломки. Она скорее сообщает об опасности и предсказывает вероятное развитие событий, а не выносит приговор. Конечно, у каждого может произойти мутация гена, безжалостно поставив окончательный диагноз (например, гемофилия, муковисцидоз или мышечная дистрофия). Но это редкость, потому что большинство мутаций являются рецессивными. То есть для развития болезни необходимы две копии мутировавшего гена, по одной от каждого родителя, за исключением генов, закодированных в Х-хромосоме у мужчин.

Один из способов узнать о своей предрасположенности к генетическим заболеваниям – это зарегистрироваться в какой-либо из многочисленных баз данных персонального генетического тестирования и проверить, есть ли у вас индивидуальные признаки и склонности, вызывающие опасения. Бьюсь об заклад, что большинство из вас не найдет ничего подозрительного. Мне посчастливилось пройти тестирование на 23andMe до того, как в 2013 году Управление по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств запретило раскрывать участникам их личный медицинский профиль. Рад сообщить, что это того стоило: у меня не было обнаружено предрасположенности к каким-либо серьезным заболеваниям или патологическим состояниям.

Риск возникновения того или иного признака может быть примерно в 1,4 раза выше или ниже нормы, и очень маловероятно, что у вас найдут вариации последовательности ДНК, тесно связанные с каким-то тяжелым недугом. Хотя, по правде говоря, у меня есть подруга, которая также зарегистрировалась на 23andMe и узнала, что у нее есть мутация в гене, который связан с постепенной потерей слуха. Конечно же, она заметила, что в последнее время ей становится все труднее слушать выступления на конференциях. Я хочу сказать, что эти тестирования имеют определенную ценность – они показывают, что ваша предрасположенность к некоторым состояниям будет немного выше или ниже нормы. Это может вызвать небольшие изменения в жизни, но редко заканчивается чем-то более серьезным.

Другое дело, что в контексте изменений последовательности ДНК практически невозможно объяснить ошеломляющий рост частоты неинфекционных заболеваний. Речь идет о болезнях, которые не вызваны инфекционными агентами: вирусами (например, простуды и гриппа), бактериями (холера, туберкулез, воспаление легких), грибком (криптококковый менингит, калифорнийская лихорадка) или простейшими организмами (пожирающая мозг амеба). По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2015 году целых 70 % смертей были вызваны неинфекционными заболеваниями. Учитывая впечатляющее количество прорывов в медицине, сделанных за последние шестьдесят лет, это особенно озадачивает. Открытие антибиотиков, признание важности гигиены окружающей среды, более широкое использование вакцин против смертельных болезней, таких как полиомиелит, а также совершенствование диагностики и оказания медицинской помощи, снижение количества курильщиков и повышение доступности лекарственных средств обеспечили значительное увеличение продолжительности жизни. К сожалению, недавно колесо фортуны повернулось вспять. В 2015 году средняя продолжительность жизни американцев снизились впервые за более чем два десятилетия. В докладе Национального центра медицинской статистики США, опубликованном в 2016 году, говорится о росте смертности от сердечных заболеваний и инсультов, диабета, несчастных случаев, передозировки наркотиков и других обстоятельств. Согласно неутешительным результатам одного исследования, продолжительность жизни в Викторианской Англии (1850–1870 гг.) была такой же или даже выше, чем сегодня, если исключить случаи смерти от инфекционных заболеваний. Кроме того, прогрессирующие заболевания, такие как рак или диабет, в Викторианскую эпоху составляли лишь 10 % от того, что мы имеем сегодня. Несмотря на все технологические достижения, наши перспективы на данный момент весьма туманны, и мы должны понять, почему это происходит.

Неинфекционные заболевания являются основной причиной смертности в мире. Всемирная организация здравоохранения называет их бомбой замедленного действия. Статистика, увы, не внушает оптимизма:

✓ Лейкоз и рак мозга: начиная с 1975 года количество случаев увеличилось более чем на 20 %.

✓ Астма: с 1980 по 1995 год количество случаев удвоилось, процент людей, страдающих этим заболеванием, остается повышенным.

✓ Аутизм: за последние три десятилетия количество случаев увеличилось на 1000 %.

✓ Бесплодие: в 2002 году количество женщин, имевших трудности с зачатием и сохранением беременности, выросло на 40 % по сравнению с 1982 годом (у женщин в возрасте от восемнадцати до двадцати пяти лет эта цифра возросла вдвое).

✓ Аутоиммунные заболевания: по данным нового исследования, количество случаев заболевания волчанкой, целиакией (непереносимостью глютена) и сахарным диабетом 1-го типа неуклонно растет, и причина этого пока не известна.

✓ Сахарный диабет: по данным Американской диабетической ассоциации, в 2001–2009 годах заболеваемость диабетом 1-го типа увеличилась на 23 %, диабетом 2-го типа – на 21 %.

Сто лет могут показаться довольно долгим сроком по сравнению с обычной продолжительностью жизни, но в масштабе эволюции это лишь краткий миг. Генетика человека просто не может измениться даже за тысячу лет – это слишком небольшой срок (не говоря уже о тридцати годах – стандартном временном разрыве между поколениями). Это неопровержимое доказательство того, что к росту неинфекционных заболеваний приводит вовсе не последовательность ДНК. Мы виним в этом современный образ жизни. Но если вы много путешествуете, то понимаете, что это не так, потому что образ жизни в разных странах сильно отличается. К тому же за последние двадцать лет количество случаев ожирения в младенческом возрасте увеличилось почти вдвое. Мы же не можем винить шестимесячных малышей в том, что они ведут нездоровый образ жизни? И во многом не можем списать на него эпидемию ожирения у кошек, собак, городских крыс и других животных. Мы пока не знаем, что вызывает быстрое распространение сахарного диабета 2-го типа, астмы, аутизма, синдрома дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) и бесплодия, но они определенно должны быть обусловлены состоянием экологии, составом продуктов питания и привычками. Очевидно, что болезнь – это больше, чем просто гены. Здесь важную роль играет окружающая среда и то, как с ней взаимодействуют наши геномы и так называемые эпигеномы.

 

Во власти эпигенетики

Помните, как на уроках биологии вам рассказывали об эволюции? Возможно, учитель даже сравнивал теорию естественного отбора Чарлза Дарвина и теорию Жан-Батиста Ламарка о том, что индивидуальные особенности, приобретаемые человеком в течение жизни, могут передаваться потомству. Ламарк был французским натуралистом. В 1802 году он предположил, что окружающая среда может вызывать наследственные изменения фенотипа – механизм эволюции, при котором видовые признаки, приобретаемые в течение жизни, передаются детям и внукам. Приведу еще раз хрестоматийный пример того, что антилопы могли эволюционировать в жирафов, вытягивая шею, чтобы достать до более высоких и сочных листьев на дереве. Из поколения в поколение шея антилоп удлинялась, и в конце концов они превратились в жирафов. Конечно, остается резонный вопрос, почему шея жирафов больше не увеличивается после того, как они съедают все листья на доступной высоте…

Эта теория эволюции отличалась от более поздних заявлений Чарльза Дарвина о том, что живые организмы не могут сами изменить свой генетический материал. В то время как Ламарк предполагает, что адаптация происходит по мере необходимости в ответ на изменения окружающей среды и приобретенные черты затем передаются потомству, теория естественного отбора Дарвина утверждает, что эволюционные изменения являются следствием выборочного размножения или выживания в меняющихся условиях окружающей среды. То есть естественный отбор как бы пробуждал уже существующие задатки. Организмы, лучше приспособленные к жизни, производили более выносливое и многочисленное потомство и в конце концов стали доминировать. А менее жизнеспособные организмы постепенно исчезали из популяции. С этой точки зрения антилопы с длинными шеями получали бы больше еды, активнее размножались и в конечном итоге вытеснили бы своих короткошеих собратьев.

Большинство биологов отрицают гипотезу наследственности Ламарка, поскольку на первый взгляд она не имеет смысла, к тому же нет готовых механизмов, чтобы объяснить ее. И хотя долгое время в теории эволюции доминировали идеи Дарвина о естественном отборе, некоторые ученые вновь обратились к трудам Ламарка.

Как это часто бывает в науке, выдающиеся умы редко оказываются совершенно неправы. Конечно, трудно поверить, что у антилоп вырастет шея, но как насчет влияния изменений окружающей среды на живых существ? Не разумно ли предположить с точки зрения эволюции, что организмы могут быстро реагировать на перемены? Ламарк неверно расставил акценты, но в широком смысле он, возможно, был прав. Эпигенетическое наследование – это, по сути, наследование приобретенных признаков. Несмотря на то что теория естественного отбора хорошо подтверждается окаменелостями и данными многочисленных исследований, Дарвин также ошибся в некоторых деталях. Например, он верил в модную в середине 1800-х годов теорию смешанного (или слитного) наследования. Она предполагает, что изменения в людях происходили случайным образом, но ограничивались индивидуальными особенностями их родителей. «Кровь» или наследственные черты обоих родителей смешивались у потомства, как краски на палитре. В некоторых случаях это может быть правдой, но совершенно не работает для обоснования постоянно меняющихся индивидуальных черт, например роста. Так, у высокого отца и невысокой матери должны были бы рождаться дети среднего роста. Если бы речь шла о смешанном наследовании, то каждое последующее поколение получало бы усредненные черты родителей, и в конце концов все мы выглядели бы примерно одинаково. Это полностью противоречит тому, что мы видим в реальном мире, а также теории постепенной эволюции путем естественного отбора.

Эпигенетика изучает изменения в работе генов, которые не влекут за собой изменений в основной последовательности ДНК. Эти изменения могут быть унаследованы при делении клеток или даже передаваться через поколения. Взаимодействие с окружающей средой может привести к изменениям в ДНК, только меняться будет не последовательность, а экспрессия генов. Химические метки в эпигеноме изменяют функции генов – активируют или деактивируют их, увеличивая или уменьшая их экспрессию.

Термин «эпигенетика» (что буквально означает «поверх генетики») впервые употребил в 1942 году британский ученый Конрад Хэл Уоддингтон. Он предложил теорию генетической ассимиляции, чтобы объяснить некоторые загадки в результатах своих исследований. Речь шла о признаке (фенотипе), который изначально возникал в ответ на условия окружающей среды, однако впоследствии закреплялся в геноме. Уоддингтон считал, что во время своего развития клетка похожа на шар, скатывающийся с холма, усеянного мелкими овражками. От удара о камень или порыва ветра он попадает в одну из ямок. И выбраться оттуда уже совсем непросто. То же происходит у эмбриональных клеток, которые изначально могут образовывать все типы клеток в организме (то есть являются плюрипотентными), но впоследствии их возможность превращаться из одного типа клеток в другой ограничивается (например, мышечные клетки не могут стать мозговыми). На них оказывается так называемое эпигенетическое воздействие, не затрагивающее генетическую информацию. Уоддингтон обнаружил, что может получать экстремальные фенотипы у плодовых мух (дополнительный набор крыльев), обрабатывая их эфиром, и затем размножать их, увеличивая частоту появления таких эффектов. Со временем двойные крылья будут появляться и без воздействия эфира. Хотя Уоддингтон показал, что такие изменения становятся более стабильными у каждого последующего поколения в результате отбора, он был подвергнут резкой критике со стороны своих коллег. Биолог-эволюционист Эрнст Майр считал, что Уоддингтон слишком увлекся трудами Ламарка о наследовании. Но его идеи стали пророческими и подтвердились опытами Майка Скиннера, сотрудников нашей лаборатории и других ученых.

Эпигенетика отвечает за изменения экспрессии генов без изменения основной последовательности ДНК (тех самых букв А, Т, Ц и Г). Она влияет на время и характер экспрессии генов. Эпигенетические метки определяют, будет ли доступен хроматин – материал, из которого состоят наши хромосомы, – комплексу белков, который контролирует экспрессию генов (это называется «транскрипционный механизм»). Если хроматин недоступен, экспрессии близлежащих генов не произойдет даже при наличии всех остальных необходимых факторов. Такие эпигенетические метки могут появляться, исчезать и меняться в ответ на то, что происходит в окружающей среде. То есть ген может атрофироваться в результате мутации (изменения в последовательности ДНК), и это приведет к производству усеченного или дефектного белка. Эпимутация (изменение эпигенетических меток), которая препятствует экспрессии гена, имеет точно такой же эффект – отсутствие функционального белка. Но это происходит по совершенно другой схеме и может привести к экспрессии гена не в том месте или не в то время. Любой из этих процессов может повлиять на работу организма и его реакцию на окружающую среду.

Эпигенетическое воздействие помогает объяснить, почему однояйцевые близнецы могут выглядеть и вести себя по-разному, когда вырастут, и почему у каждого из них есть свои факторы риска, несмотря на то что последовательность ДНК у них одинаковая. Получается, что эпигенетические изменения, которые они приобретают на протяжении всей жизни под влиянием окружающей среды, меняют экспрессию генов их ДНК. Хотите пример? Более 90 % однояйцевых близнецов примерно одного роста, но, если их разлучить, у них вряд ли будут развиваться одинаковые патологии, например алкоголизм, диабет, рак молочной железы или ревматоидный артрит. Это убедительно доказывает силу эпигенетического воздействия.

Эпигенетика стала набирать популярность относительно недавно благодаря достижениям в технологии секвенирования ДНК, которая и позволила обнаружить так называемые эпимутации. Мы уже давно знаем, что окружающая среда может влиять на экспрессию генов. Недавно было совершено новое провокационное открытие: оказывается, эпигенетические изменения, возникающие под воздействием химических веществ, могут передаваться будущим поколениям. Первым это доказал Майк Скиннер из Вашингтонского университета, однако специалисты моей лаборатории и другие ученые также обнаружили, что влияние окружающей среды на физиологию (в нашем случае – ожирение) может передаваться по наследству.

Это означает, что некоторые ваши гены прямо сейчас могут вести себя так же, как гены ваших родителей и даже бабушек и дедушек. То, что мы едим, сколько работаем, где живем, с кем общаемся, сколько спим, и даже то, как мы старимся, в конечном итоге может вызвать изменения эпигенома, в течение долгого времени влияя на экспрессию важных генов. Мы называем это эпигенетическими метками или эпимутациями, а такой тип наследования – эпигенетическим.

Должен отметить, что, по сравнению с генетикой, изучение эпигенетики все еще находится в зачаточном состоянии. Эта область науки по-прежнему страдает от антиламарковских настроений. Наследование эпигенетических изменений, в частности вызванных факторами окружающей среды, остается спорным вопросом, так как никто убедительно не показал механизм его действия. Да, наши исследования подтверждают, что воздействие некоторых ХВРЭС приводит к долгосрочным изменениям в структуре ДНК и это влияет на экспрессию многих генов, а команда Майка Скиннера выявила специфические изменения в метилировании ДНК, которые могут быть наследуемыми. Эпигенетическое наследование хорошо доказано у растений и червей, но свидетельств его проявления у людей гораздо меньше.

Один из важных эпигенетических механизмов называется метилированием ДНК (как правило, на цитозиновых нуклеотидах). Метильная группа представляет собой атом углерода, окруженный тремя атомами водородами, которые могут присоединяться к пятому положению цитозинового кольца, образуя так называемый 5-метилцитозин. Наличие или отсутствие блоков 5-метилцитозина влияет на структуру ДНК. Метилирование в частях гена, важных для его экспрессии (таких, как промоторы и энхансеры в регуляторных областях), может сильно влиять на то, произойдет экспрессия гена или нет. Как правило, более активное метилирование в промоторе гена подавляет его экспрессию, и наоборот. Например, мутации гена супрессора опухоли INK4A и гиперметилирование промоутера INK4A могут вызвать злокачественную меланому, потому что оба процесса приводят к потере белка INK4A. Понятия метилирования ДНК и регуляции экспрессии генов хорошо известны, и все же многие считают, что метилирование ДНК не может передаваться по наследству, по крайней мере не у млекопитающих, потому что этот процесс практически полностью стирается при развитии сперматозоида и яйцеклетки (то есть при так называемом перепрограммировании зародышевых клеток). На данный момент эта интригующая область исследований полна противоречий. Еще один важный механизм – это изменения, происходящие в гистонах. Это белки, вокруг которых завернута ДНК. Гистоны могут меняться в различных местах при добавлении метильных групп, ацетильных (двууглеродных) групп или фосфатов. Комбинация модификаций гистонов называется гистоновым кодом. Он может быть достаточно сложным и обеспечивать тонкую настройку экспрессии генов. Некоторые метилирования гистонов могут передаваться по наследству, по крайней мере у мышей. Это еще один важный кандидат на передачу наследственных эпигенетических изменений. Третий тип эпигенетических изменений предполагает экспрессию так называемых некодирующих РНК. Это крупные или мелкие молекулы РНК, которые не транслируются в белки. Не стану глубоко вдаваться в их биохимические характеристики или функции. Скажу лишь, что они могут изменять экспрессию генов и играют важную роль в нормальном развитии организма и его биологических процессов. Например, некодирующая РНК MIR31HG мешает экспрессии белка INK4A; более высокая экспрессия MIR31HG приводит к снижению экспрессии INK4A у пациентов с меланомой. Как повлияют изменения в экспрессии некодирующих РНК на несколько будущих поколений, еще предстоит определить.

Факторы окружающей среды, которые могут влиять на экспрессию генов (и, вероятно, эволюцию и физиологию), очень разнообразны. Сюда относятся как экологические особенности (температура или количество света), так и факторы стресса, и стиль питания (например, низкокалорийная или белковая диета). Множество химических веществ в окружающей среде, от фитохимических веществ (биологически активных соединений в растениях) до синтетических токсинов, также могут влиять на наши индивидуальные особенности и здоровье. Будущие исследования обязательно помогут нам изучить все этапы, от экологических сигналов до наследуемых изменений в структуре хроматина и экспрессии ДНК. Мы также знаем, что факторы окружающей среды могут влиять на эпигенетические метки у детей и развивающихся в матке эмбрионов. Моя работа была посвящена именно влиянию химических веществ, разрушающих эндокринную систему, на растущий организм, клеточное программирование которого может навсегда измениться под влиянием эпигенетических факторов.

 

Происхождение заболеваний и онтогенетика

Вы знали, что особенности развития в первые месяцы жизни могут влиять на появление хронических заболеваний в зрелом возрасте? Одним из первых это обнаружил англичанин Дэвид Баркер. В 1979 году он стал профессором клинической эпидемиологии в Университете Саутгемптона. Изучая записи регистрации рождения и смерти в Великобритании, он отметил, что недоношенные младенцы, родившиеся с низкой массой тела, в будущем чаще умирали от ишемической болезни сердца. Он выдвинул гипотезу внутриутробного происхождения болезней, известную как «гипотеза Баркера». Ее суть в том, что питание и рост в первые месяцы жизни во многом определяют предрасположенность человека к развитию нарушений обмена веществ и сердечно-сосудистой системы. Если мать была истощена во время беременности, плод приспосабливался к скудной питательной среде и родившийся ребенок был более подвержен хроническим заболеваниям, таким как диабет, высокое кровяное давление, порок сердца или ожирение. Своими наблюдениями профессор Баркер поделился в статье, опубликованной в 1989 году в журнале Lancet. Оказывается, среди 5654 мужчин из британского Хартфордшира чаще всего от заболеваний сердца умирали те, кто родился с недостаточным весом или не мог набрать нормальный вес в течение года. Дэвид Баркер был не первым ученым, искавшим корни взрослых болезней в раннем детстве. Первоначально эту гипотезу сформулировал в 1977 году норвежец Андерс Форсдал. Он работал общественным врачом в бедном районе и наблюдал немало случаев сердечно-сосудистых заболеваний среди бедняков. Доктор Форсдал сделал вывод, что условия жизни матери во время беременности и первые годы жизни ребенка сильно влияют на риск возникновения хронических заболеваний в будущем.

Дэвиду Баркеру часто приписывают создание теории внутриутробного программирования, но он лишь развил гипотезу Форсдала (и цитировал его в своей знаменитой статье). В одном из последних публичных выступлений он заявил: «Следующие поколения не должны страдать от пороков сердца или остеопороза. Эти заболевания не предусмотрены геномом человека, их практически не существовало 100 лет назад. При желании мы могли бы их предотвратить». У профессора Баркера были критики и оппоненты, и все же его работа вдохновила других ученых на исследование эмбрионального происхождения болезней у взрослых. Питер Глюкман из Оклендского университета и Марк Хансон из Университета Саутгемптона показали, насколько важен период развития для будущего здоровья человека. Они положили начало новой области медицинских исследований под названием «Зависимость здоровья и болезней от первых этапов развития, или Парадигма DOHaD». В 2006 году они написали книгу «Несоответствие», раскрыв секрет возникновения так называемых болезней цивилизации.

Что же такое болезни цивилизации и почему предрасположенность к ним закладывается еще в утробе матери и в первые месяцы жизни? Сюда относятся все хронические недуги, которые я уже упоминал: сердечно-сосудистые и легочные заболевания, включая астму, неврологические отклонения, в том числе СДВГ, аутизм и нейродегенеративные заболевания, например старческое слабоумие, иммунные и аутоиммунные состояния, болезни эндокринной системы, нарушения репродуктивной функции, рак, ну и, конечно же, нарушения обмена веществ, включая ожирение и диабет. Еще один важный факт. Программирование развития этих отклонений почти полностью эпигенетическое, поскольку последовательность ДНК не меняется. Проще говоря, предрасположенность к заболеваниям появляется из-за эпигенетических изменений. В период внутриутробного развития и сразу после рождения организм программируется на всю оставшуюся жизнь.

 

Хрупкое тело, крепкое тело

Онтогенез – это уникальный процесс. С одной стороны, развитие сложных организмов обычно происходит очень гладко, как это ни удивительно. У нас есть что-то вроде встроенных функций дублирования и резервного копирования на случай ошибки, которая могла бы привести к серьезным патологиям. Известный немецкий эмбриолог и лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине Ханс Шпеман как-то сказал, что развитие всегда носит пояс и подтяжки, чтобы его метафорические штаны не спадали. У наших клеток есть сложные механизмы восстановления ДНК, а также программа самоуничтожения, если будет обнаружено слишком много мутаций (этот процесс называется апоптозом). Здесь важно упомянуть о так называемых критических периодах уязвимости, когда даже небольшие изменения могут иметь серьезные последствия. Возьмем, к примеру, эмбрион лягушки. Если наклонить его в один из таких критических периодов – прямо перед тем, как оплодотворенное яйцо разделится на две клетки, – вы получите зародыш с двумя идеальными головами. Сделайте то же самое через тридцать минут, и эмбрионы останутся полностью нормальными. Любые воздействия в эти периоды могут привести к серьезным врожденным дефектам. Например, если женщины принимали талидомид от утренней тошноты в первый месяц беременности (на двадцатый – тридцать шестой день после оплодотворения), 80 % младенцев рождались с серьезными дефектами конечностей. Однако если будущие мамы принимали это лекарство после окончания критического периода, у детей таких врожденных дефектов не появлялось.

Определенные воздействия в период раннего развития приводят и к более незаметным изменениям. В этом случае неблагоприятные последствия для здоровья и повышенный риск возникновения заболеваний могут не наблюдаться в течение нескольких лет. Например, рацион будущей мамы, курение или воздействие химических веществ могут иметь необратимые последствия для ее детей. Замедленное развитие плода – одно из последствий воздействия никотина – тесно связано с такими хроническими заболеваниями, как порок сердца, диабет и ожирение. Помните рекомендации, которые врачи дают беременным женщинам? Они неспроста просят их отказаться от некоторых лекарств, принимать витамины, содержащие фолат, не курить и не употреблять алкоголь. Воздействие вредных веществ на плод может иметь разрушительные и необратимые последствия.

Когортное исследование людей, переживших голод в Голландии, подтвердило неоспоримую связь между процессами, происходящими в период внутриутробного развития, и последствиями, наблюдающимися в течение жизни. Оказалось, что выросшие дети голодавших беременных женщин были более предрасположены к диабету, ожирению, сердечно-сосудистым заболеваниям, болезням почек и другим проблемам со здоровьем. Печально известная «Голодная зима» случилась в 1944–1945 годах в Амстердаме и других густонаселенных районах Западной Голландии, оккупированных нацистами. Во время блокады поставки продуктов питания и топлива из фермерских хозяйств были полностью прекращены, и миллионы людей страшно голодали. Их рацион составлял от четырехсот до восьмисот калорий в день – меньше четверти нормы для взрослого человека. Около 4,5 миллиона выживших получали скудную еду в пунктах бесплатного питания до тех пор, пока в мае 1945 года союзники не освободили оккупированные территории. У голодающих женщин дети рождались маленького роста, их вес был ниже нормы – вполне ожидаемый результат, учитывая жесткое ограничение калорийности питания. Удивительно то, что, когда это поколение выросло и родило своих детей, их рост (но не вес) был также ниже среднего. Позже у них наблюдались склонность к ожирению и ослабленное здоровье.

Голод, пережитый матерями, вызвал эпигенетические изменения, которые проявились позднее как предрасположенность к заболеваниям, и последствия этих изменений были переданы следующим поколениям.

Гипотеза зависимости здоровья и болезней от первых этапов развития предполагает, что питательные вещества, получаемые ребенком во время беременности и в младенчестве, сильно влияют на его жизнь. К тому же последствия правильного или неправильного питания в этот период передаются через поколения. Ребенок развивается из яйцеклетки матери, а заложенная в ней информация передалась от бабушки по материнской линии. Это также означает, что воздействие опасных химических веществ на мать во время беременности, а также на ребенка в первые месяцы жизни может сказаться не только на его здоровье, но и на здоровье его биологических детей. Эта мысль здорово отрезвляет! Одно дело самим страдать от последствий неправильного выбора, и совсем другое – полностью передать их нескольким поколениям наших потомков. Важным различием между гипотезой Баркера и теорией зависимости здоровья и болезней от первых этапов развития Глюкмана и Хансона является осознание того, что программирование развития не прекращается при рождении. Оно продолжается в течение всей жизни, по крайней мере до подросткового возраста. Яркий пример этому приводится в известном шведском исследовании «Оверкаликс». Оно проводилось в изолированном муниципалитете на северо-востоке Швеции, где питание местного населения зависело от ежегодного урожая пшеницы. В этом местечке сохранились подробные записи о сборе урожая, ценах на продукты, а также о рождении детей и причинах смерти жителей. Научные группы Маркуса Пембри из Университетского колледжа Лондона и Ларса Олова Бэгрена из Каролинского института обнаружили, что резкие изменения в питании детей от восьми до двенадцати лет влияли на продолжительность жизни внуков по отцовской линии. Как ни удивительно, если дед по отцовской линии питался обильно (то есть переедал) в период, предшествующий его половому созреванию, риск смертности от сердечно-сосудистых заболеваний и диабета 2-го типа у его внуков возрастал в четыре раза. И наоборот, если в этот же период отец питался недостаточно (то есть недоедал), его внуки реже, чем обычно, умирали от сердечно-сосудистых заболеваний и диабета 2-го типа.

Мы только что обсудили несколько серьезных и глубоких научных исследований. Их результаты показывают, что неправильное питание, воздействие химических веществ и стресс, начиная с периода внутриутробного развития и, по крайней мере, до подросткового возраста, могут привести к необратимым последствиям для здоровья. В некоторых случаях отклонения могут передаваться будущим поколениям через механизмы, которые мы только начинаем понимать. Вот почему Джерри Хайндел говорит о том, что «хорошее начало – это пожизненная льгота».

Когда мы упоминаем о недоедании, на ум тут же приходят образы болезненно худых детей со вздутыми животами из стран третьего мира, стоящих на пороге смерти. Однако многие дети из развитых стран страдают от совершенно другого, но не менее вредного типа питания: они страдают от избытка калорий в обработанных сладких и жирных продуктах, содержащих многочисленные вредные примеси. И в то же время они испытывают острый дефицит высококачественных белков, полезных жиров и хороших углеводов, содержащихся в цельном зерне, фруктах и овощах. Этот феномен получил название «высококалорийное недоедание».

Наше молодое развивающееся тело – сосуд, одновременно и хрупкий, и крепкий. Этот парадокс имеет решающее значение, когда мы изучаем влияние химических соединений, способных перепрограммировать биологию и в конечном счете повлиять на наш вес. Конечно же, я говорю о жирогенах. Как и биологические факторы (голод или изобилие еды), эти вещества действуют на человека с момента зачатия и вплоть до подросткового возраста. Они меняют экспрессию генов, обрекая нас на полноту. Но вы наверняка понимаете, что жирогены не единственные виновники эпидемии ожирения.

 

Если бы история об ожирении состояла лишь из трех частей: диета, физкультура и жирогены! К сожалению, все гораздо сложнее. Я уже не раз намекал, что есть и другие вещи, которые влияют на нашу форму. В этой главе мы поговорим о семи важных факторах, которые прочно связаны с питанием, упражнениями и окружающей средой. К ним относятся:

✓ микробиом;

✓ употребление сахара, в том числе искусственных подсласти-телей;

✓ качество сна;

✓ уровень стресса;

✓ лекарства, которые вы принимаете;

✓ воздействие некоторых вирусов;

✓ «гены жира», доставшиеся вам по наследству.

Каждый из этих пунктов достоин целой книги, так что я остановлюсь лишь на том, что непосредственно касается веса. Может показаться, что некоторые из этих вопросов никак не связаны с жирогенами, но это не так. Важно рассматривать жирогены как комплексную проблему, а не просто переехать на ферму или выискивать бутылки, в которых не содержится бисфенол А. По тем же причинам недостаточно просто больше спать и усерднее тренироваться, чтобы похудеть. Если вы хотите навсегда снизить вес, нужно переоценить и полностью перестроить свою жизнь. Давайте рассмотрим каждый из этих семи факторов и начнем с дружественных микробов, которые играют далеко не последнюю роль в вопросе об ожирении.

 

Знакомьтесь, ваш микробиом!

Жители XX века были твердо уверены, что микробы – это мельчайшие организмы, невидимые невооруженным глазом, которые переносят разные болезни. Туберкулез, бубонная чума и коклюш, например, вызваны микробами, вернее бактериями. Вы наверняка слышали о золотистом стафилококке и плотоядных бактериях. До появления антибиотиков инфекционные болезни, переносимые бактериями, были основной причиной смерти.

И только пару десятков лет назад мы признали, что многие микроорганизмы очень важны для нашего здоровья и жизнеспособности. В последнее время в центре внимания ученых находятся колонии микробов, известные по общим названием микробиом. Они населяют наши тела внутри и снаружи и, возможно, по количеству превосходят наши собственные клетки. Микробиом человека весит около полутора килограммов – как печень или мозг. Его массовое изучение началось с публикации новаторской работы доктора Джеффри Гордона из Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Он доказал, что микробиом кишечника сильно влияет на нашу физиологию и обмен веществ. Микробиом – это своего рода коммуна, которую населяют более ста триллионов одноцепочечных микробов, в основном бактерий, которые путешествуют по коже, забираясь в рот, нос, кишечник и гениталии. Микробиом кишечника синтезирует витамины, помогает нам переваривать пищу, укрепляет иммунную систему и даже улучшает работу мозга. Возможно, вы не удивитесь, узнав, что образ жизни оказывает определенное влияние на состав кишечной флоры. Поэтому для хорошего здоровья и самочувствия очень важно, что мы едим (углеводы или жиры, мясо или овощи, сахар или искусственные подсластители), сколько тренируемся, как справляемся со стрессом и какие химические соединения нас окружают.

Многие передовые ученые, исследующие микробиом, применяют ультрасовременные геномные методики, чтобы лучше понять, как бактериальные симбионты влияют на нашу физиологию. Мы еще очень мало знаем о взаимосвязи между питанием, образом жизни, микробами кишечника и здоровьем, и новые открытия в этой области могут поменять правила игры в медицине. У кишечника есть своя нервная система – энтеральная. Она собирает информацию о состоянии желудочно-кишечного тракта и контролирует его работу. На энтеральную нервную систему значительное влияние оказывают малые молекулы, которые производят бактерии кишечника. Это значит, что от них во многом зависит, как мы усваиваем пищу, а также как мы себя чувствуем и ведем.

О микробиоме можно написать много книг, но я остановлюсь лишь на том, как он влияет на вес и ожирение. Недавно ученые сделали несколько потрясающих открытий, которые сильно облегчат борьбу с лишними килограммами. Оказывается, избыточный вес и ожирение гораздо больше зависят от микробиологического профиля кишечника, чем от генетики и даже наличия железной воли (которую вы периодически собираете в кулак, отказываясь от ужина в пользу вечерней пробежки). Наши кишечные бактерии могут изменить механизмы накопления жира, они помогают регулировать уровень глюкозы в крови, влияют на экспрессию генов, связанных с обменом веществ, а также на то, как мы реагируем на гормоны голода и сытости. От них во многом зависит, толстеем мы или худеем и насколько легко нам удается поддерживать форму.

Иными словами, микробиом играет важнейшую роль в энергетическом балансе, разрушая миф о главенстве прихода и расхода калорий. Кишечные бактерии определяют, сколько энергии мы получаем из пищи, как она проходит по желудочно-кишечному тракту и какая ее часть фактически принимается и используется. Если микробиом имеет слишком много видов бактерий, которые активно поглощают калории из пищи, тело будет запасать больше жира и все закончится ожирением. Эту гипотезу подтверждают лабораторные опыты с животными, хотя еще не доказано, что то же самое происходит в организме человека.

Когда ребенок выходит из матки и начинает продвигаться по родовым путям, на него буквально обрушивается лавина микробов, которые тут же заселяют его желудочно-кишечный тракт. Микробиологический профиль малышей, появившихся на свет с помощью гораздо более стерильного кесарева сечения, отличается от профиля тех, кто рождается естественным образом. Однако пока неизвестно, меняет ли микрофлору сам процесс родов, так что эти различия являются лишь ассоциациями.

Недавние исследования показывают, что дети, не получившие щедрой порции полезных бактерий в раннем возрасте, будут иметь бо́льшую предрасположенность к ожирению и диабету, чем их сверстники, у которых формируется более здоровый микробиом. То же самое можно сказать о младенцах на искусственном вскармливании: они недополучают нужную дозу защитных антител и полезных бактерий, которые живут в грудном молоке и на коже матери. Первые признаки связи кишечных бактерий и ожирения появились после сравнения микробиома тучных и худых животных и людей. Оказалось, что они сильно отличаются!

Питер Тернбог, Джеффри Гордон и их коллеги убедительно доказали, что микробиом тесно связан с ожирением. Сначала они взяли генетически идентичных (однояйцевых) стерильных мышей, чьи кишечники были полностью лишены бактерий. Затем им пересадили микробы из кишечника ожиревших и стройных мышей. Оказалось, что стерильные мыши переняли фенотип ожирения своих доноров. То есть микробиом ожиревших мышей делал их полнее, а микробиом худых позволял им не набрать вес, независимо от питания. Затем Гордон и его коллеги пересадили стерильным мышам микробиом полных и худых людей и получили те же результаты. Количество и типы микробов у тучных и худых особей также различались: микробиом тех, кто страдал ожирением, был гораздо менее разнообразным. Замечательно то, что, когда полных и худых мышей поселили в одной клетке, микробиом худых животных передался полным, и они перестали толстеть. Получается, что в вопросе накопления жира микробиом превосходит и питание, и генетику. Мы также знаем, что определенные типы жиров могут влиять на состав бактерий в кишечнике. От этого зависит развитие воспаления, связанного с ожирением. В 2015 году в журнале Cell Metabolism опубликовали одно интересное исследование. У мышей, которых одиннадцать недель кормили одним салом, появились признаки нарушения обмена веществ. Мыши из второй группы, которые получали то же количество жирных калорий, но из рыбьего жира, остались здоровыми. Когда лаборанты пересадили бактерии из кишечника мышей, которые питались рыбьим жиром, стерильным мышам, а затем начали кормить их салом, они не пострадали от нездорового воздействия насыщенных жиров. Получается, что потребление различных видов жира привело к формированию разного микробиологического профиля кишечника.

Важность микробиома становится совершенно очевидной, если рассмотреть результаты операции по шунтированию желудка. Пациенты не только теряли вес, у них практически сразу исчезали признаки сахарного диабета 2-го типа! Во время этой операции хирург удаляет часть желудка и тонкого кишечника. Изначально считалось, что быстрая потеря веса, обычно наблюдаемая у таких пациентов, происходила из-за того, что они начинали меньше есть. Но теперь у нас появились доказательства того, что это происходит во многом благодаря изменению состава кишечных бактерий после операции. Хотя до сих пор неясно, почему в этом случае увеличивается количество разных бактерий – из-за новых пищевых привычек или по каким-то другим причинам.

Суммарные результаты всех этих исследований подтверждают, что качество и разнообразие бактерий в кишечнике сильно влияет на обмен веществ и вес подопытных животных. Вероятно, то же самое происходит у человека, хотя этот вопрос еще обсуждается. Чтобы до конца объяснить биологию и физиологию микробиома, потребуется целая книга; так что эта история еще очень далека от завершения.

А сейчас давайте поговорим о натуральных и искусственных подсластителях – двух злейших врагах правильного питания, которые еще раз демонстрируют важность здорового микробиома.

 

О фруктозе, сахаре и искусственных подсластителях

Фруктоза – это сахар, который в естественном виде содержится во фруктах и меде, ставший одним из основных источников калорий в рационе жителей США (и вообще в западной диете). Самым распространенным сахаром в природе является сахароза. Этот дисахарид состоит из одной молекулы фруктозы, химически связанной с одной молекулой глюкозы.

Но бо́льшую часть фруктозы мы потребляем не в естественной форме (то есть в составе сахарозы) и не из натурального источника (цельного плода). Среднестатистический гражданин США в день съедает 163 грамма рафинированного сахара (652 ккал). Из них примерно 76 граммов (302 ккал) поступают из популярного кукурузного сиропа с высоким содержанием сильно переработанной фруктозы. Профессор Роберт Ластиг из Калифорнийского университета в Сан-Франциско уже много лет бьет тревогу, говоря о сахарах, особенно добавленной, обработанной фруктозе. Об этом свидетельствуют его многочисленные научные публикации и книга «Жирный шанс». Другие специалисты в этой области, например Майкл Горан, директор Центра по исследованию детского ожирения и профессор профилактической медицины в Университете Южной Калифорнии, утверждали, что количество фруктозы, которую мы потребляем, может быть значительно выше, учитывая обтекаемость формулировок и даже откровенные неточности в маркировке сахара. Доктор Горан и его коллеги обнаружили, что из-за добавления кукурузного сиропа содержание фруктозы в некоторых популярных газированных и сладких напитках значительно выше, чем принято считать. Иногда оно достигает 65 %, хотя производители уверяют, что их продукция содержит 55 % сахара в виде фруктозы и 45 % – в виде глюкозы (кукурузный сироп HFCS 55). Результаты были опубликованы в журнале Obesity в 2011 году. Не удивительно, что в ответ производители начали спонсировать исследования, чтобы доказать, что используемый подсластитель HFCS 55 содержит порядка 55 % фруктозы.

На это доктор Горан опубликовал в 2014 году очередную разгромную статью в журнале Nutrition. Он попросил три независимые лаборатории измерить уровень фруктозы в напитках, для достоверности используя разные методы. Эти исследования подтвердили первоначальные выводы. Команда Майкла Горана собрала и проанализировала состав тридцати четырех популярных напитков. Оказалось, что, если в их составе присутствовал кукурузный сироп, они содержали на 50 % больше фруктозы, чем глюкозы, и что на некоторых этикетках содержание фруктозы было указано неверно. Например, они обнаружили, что, хотя на этикетке Pepsi Throwback написано, что она изготовлена из настоящего сахара (сахарозы), на самом деле она содержала более 50 % фруктозы. Анализ напитков Sierra Mist, Gatorade и мексиканской CocaCola также показал, что они имеют более высокую концентрацию фруктозы. Выбирайте сами, кому верить, но лично я хорошо знаю Майкла и считаю его аргументы достаточно убедительными.

Вам, должно быть, стало интересно, почему же количество фруктозы так важно, тем более что между 55 % и 50 % небольшая разница. Сахар – он и в Африке сахар, ведь так? Именно это утверждает реклама кукурузного сиропа. Но этот продукт очень сильно отличается от сахарозы или природной фруктозы. Жители США съедают больше кукурузного сиропа HFCS, чем любая другая нация, и за последние три десятка лет его потребление удвоилось, поскольку авторитетные врачи призвали американцев сократить потребление жира. За тот же период заболеваемость сахарным диабетом 2-го типа выросла в три раза. Уже только по этим причинам многие эксперты связывают эпидемию диабета и ожирения с привязанностью к сладкой газировке, изотоникам и энергетикам. В письме к экс-первой леди Мишель Обаме доктор Горан пояснял: «Хотя обычный столовый сахар (сахароза) также состоит из глюкозы и фруктозы, природа уравновешивает их в равных пропорциях и соединяет с помощью особой связи. Для расщепления этой связи тело вырабатывает особый фермент (сукразу), только после этого фруктоза поступает в кровоток. Таким образом, организм усваивает фруктозу из сахарозы медленнее, чем фруктозу из кукурузного сиропа». Натуральная фруктоза содержится во фруктах и овощах вместе с клетчаткой. Благодаря этому соседству ее всасывание в кровь также замедляется. Кукурузный сироп содержит свободную фруктозу, которая нарушает обмен веществ в печени и, вместе с излишком глюкозы, повышает уровень сахара в крови и заставляет поджелудочную железу работать на износ.

Фруктоза особенно опасна для организма, потому что она переваривается в первую очередь, оседает в печени и стимулирует накопление жира. Она также увеличивает уровень триглицеридов в крови, но не провоцирует резкое повышение глюкозы и не стимулирует выработку инсулина. А это означает, что организм не вырабатывает лептин в ответ на всасывание фруктозы, вы не ощущаете сытости и продолжаете есть. Этот же эффект – отсутствие сытости после употребления фруктозы – дают искусственные заменители сахара. Человеческое тело не может их переварить, поэтому они не содержат калорий. Но само ощущение сладости вызывает такие же биологические реакции, что и обычный сахар, к тому же подсластители еще должны пройти по желудочно-кишечному тракту. Долгое время мы считали, что заменители сахара никак не влияют на нашу физиологию. И хотя в 1988 году впервые было доказано, что цикламаты (класс искусственных подсластителей) могут менять поведение микробиома, общество продолжало думать, что сахарин, сукралоза и аспартам никак не влияют на обмен веществ, потому что не повышают уровень глюкозы в крови. Но оказалось, что они могут нанести серьезный вред (и провоцируют такие же нарушения обмена веществ, как настоящий сахар), вызывая временное повышение уровня инсулина (что увеличивает накопление жира), и меняют микробиом, делая микрофлору нездоровой. Появляются доказательства того, что кишечные бактерии людей, которые регулярно употребляют искусственные подсластители, сильно отличаются от бактерий тех, кто этого не делает. А это влияет на увеличение веса, поддерживает высокий уровень глюкозы в крови натощак и увеличивает риск развития диабета 2-го типа. В 2013 году французские ученые опубликовали результаты исследования, в котором участвовали более шестидесяти шести тысяч женщин, начиная с 1993 года. Они обнаружили, что риск развития диабета 2 типа был более чем в два раза выше у тех, кто предпочитал напитки с заменителями сахара. Недавно проведенный метаанализ более тридцати исследований, в которых участвовало более четырехсот тысяч человек в течение десяти с лишним лет, выявил, что никакой пользы от искусственных подсластителей для похудения нет, а также что их употребление в течение длительного времени может быть связано с повышенным ИМТ и риском возникновения сердечных заболеваний и нарушения обмена веществ. Очевидно, что в этой области необходимо проводить гораздо больше исследований.

В 2014 году научное сообщество увлеченно обсуждало публикацию в журнале Nature о связи между заменителями сахара и состоянием микробиома кишечника. Уже известные нам Эран Сигал и Эран Элинав провели серию опытов, чтобы ответить на один важный вопрос: влияют ли искусственные подсластители на здоровые кишечные бактерии? Сначала израильские ученые со своими коллегами начали добавляли искусственный сахар (сахарин, сукралозу или аспартам) в питьевую воду нескольких групп мышей. Другим группам мышей они добавляли в воду природный сахар (глюкозу или сахарозу); контрольная группа пила обычную несладкую воду. Одиннадцать недель спустя у мышей, которые получали искусственные подсластители, появились признаки непереносимости глюкозы. Другими словами, они не могли хорошо контролировать уровень глюкозы в крови. Это очень важный вывод. Но самое ценное открытие было сделано, когда ученые изучили влияние искусственных подсластителей на микробиом.

Чтобы определить, имеет ли кишечная бактерия какое-либо отношение к связи между употреблением воды с искусственным подсластителем и развитием непереносимости глюкозы, эти исследователи давали мышам высокие дозы антибиотиков в течение четырех недель, чтобы уничтожить все бактерии в их кишечнике. Удивительно, но после почти полного уничтожения микробиома все группы смогли одинаково хорошо усваивать сахар. В качестве заключительного испытания ученые пересадили кишечные бактерии мышей, которые употребляли сахарин, стерильным мышам, у которых не было собственных кишечных бактерий. В течение шести дней стерильные мыши частично утратили способность перерабатывать сахар. Генетический анализ микробиома кишечника также удивил: после воздействия сахарина состояние микробиома стало существенно отличаться от первоначального. Некоторых видов бактерий стало гораздо больше, количество других уменьшилось. Это напоминает то, что Гордон и его коллеги наблюдали в микробимах ожиревших и худых животных.

Наверняка вы сейчас задумались, не оказывают ли ваши любимые подсластители такое же влияние на организм человека. Исследования все еще ведутся, но я не удивлюсь, если результаты окажутся не в пользу искусственного сахара.

Хотя мы пока не имеем каких-либо однозначных доказательств воздействия химических жирогенов из окружающей среды на наши кишечные бактерии, предварительные исследования подтверждают, что трибутилолово, о котором мы говорили в главе 2, провоцирует изменения и микробиомов, и метаболомов (набора крошечных химических веществ, образующихся в результате обменных процессов в организме) у животных, подвергавшихся его воздействию, а также у их потомства. Мы только начали проводить эти исследования в моей лаборатории. Надеюсь, что вскоре мы поймем, какие жирогены негативно влияют на здоровье и функциональность микробиома кишечника и как это воздействует на физиологию и обмен веществ человека. В будущем мы также сможем узнать, что можно сделать, чтобы сохранить оптимальную микрофлору кишечника, от режима питания до использования пребиотиков и пробиотиков. Тем не менее я бы поостерегся запрыгивать в этот поезд. Мы пока знаем недостаточно, чтобы точно предсказать, какие бактерии и в каком сочетании укрепят наше здоровье.

А сейчас давайте разберемся, как плохой сон может ухудшить самочувствие и привести к набору веса.

 

Здоровый сон и биологические часы

Все мы знаем людей, которым нужно всего четыре или пять часов, чтобы выспаться. Например, мой коллега доктор Франсиско Айяла (авторитетнейший генетик и философ) как-то сказал, что еще в аспирантуре он приучил себя спать по пять часов в сутки, чтобы работать больше, чем другие ученые. Кстати, Франциско худой, как щепка. Почему же он не набирает вес, если сон так важен для стройности? Я не могу ответить на этот вопрос. Честь и хвала тем, кто мало спит и при этом отлично себя чувствует! Но большинству из нас необходимо проводить в кровати по семь – девять часов в сутки. Лично мне хватает семи, хотя иногда хочется поспать подольше.

Вопреки расхожему мнению, сон – это не состояние бездействия (вернее, отсутствия активности). Это критическая фаза, в течение которой организм полноценно восстанавливает все свои части и механизмы: мозг, сердце, иммунную систему и, конечно же, обмен веществ. Крепкий ночной сон помогает нам лучше соображать, мыслить творчески и мгновенно обрабатывать информацию, а также накапливать новые знания на будущее. Исследования неоднократно доказывали, что привычки сна регулируют биологические системы контроля, которые отвечают за чувства голода и сытости, эффективное переваривание пищи, крепкий иммунитет, проницательность, устойчивость к стрессам и хорошую память.

Ученые обнаружили, что сон менее 7–8 часов в сутки, прерывистый, тревожный сон, а также слишком короткая фаза глубокого восстановительного сна связаны с целым спектром серьезных проблем со здоровьем. Речь идет о сердечно-сосудистых заболеваниях, гипертонии, диабете, проблемах с обучением и памятью, депрессии и других расстройствах настроения, лишнем весе и ожирении, повышенном риске развития старческого слабоумия, включая болезнь Альцгеймера, раке и ранней смертности. Доктор Мэтью Уокер, профессор нейробиологии и психологии из Калифорнийского университета в Беркли, говорил, что хорошее здоровье держится на трех китах: правильном питании, физической активности и крепком сне. Он абсолютно уверен, что сон – это самая лучшая перезагрузка для тела и мозга, а также залог здоровья и долголетия. Несколько недавних исследований наглядно продемонстрировали, почему это действительно так.

В 2012 году доктор Майкен Недергаард и ее коллеги из Университета Рочестера показали, что циркуляция спинномозговой жидкости в головном мозге резко увеличивалась, когда лабораторные мыши спали. Когда они бодрствовали, этого не происходило. Спинномозговая жидкость циркулирует в головном и спинном мозге, она защищает центральную нервную систему и выводит отходы. Ученые предположили, что этот поток может функционировать как лимфатическая система в организме, отфильтровывая ткани продуктов клеточного распада для последующей утилизации. Они назвали эту систему глимфатической. В последующем исследовании они обнаружили, что спинномозговая жидкость на самом деле очищает мозг от токсинов. Это имеет очень важное значение для понимания необходимости сна: человеку нужно спать, чтобы мозг очищался от продуктов жизнедеятельности и мог активно функционировать. Вы помните, что повышенное употребление сахара связано с ожирением? Сон тоже играет не последнюю роль в этом вопросе. В среднем американцы спят примерно на два часа меньше, чем сто лет назад. И только от 15 до 30 % подростков спят рекомендованные для них восемь с половиной часов в сутки. Долгое время мы не могли определить ценность сна, до конца не понимая его цели. Тем не менее все живые существа спят, и для этого состояния должна существовать неоспоримая логическая причина. Помимо очищения мозга от токсинов, сон играет ведущую роль в управлении гормональными циклами, а это, в свою очередь, влияет на общую физиологию вплоть до скорости и эффективности обмена веществ.

У каждого живого организма есть внутренние биологические часы, их называют суточным биоритмом. Этот механизм тикает в каждой клетке нашего тела, в сердце, мышцах, печени и поджелудочной железе, регулируя закономерность повторяющихся действий, связанных с природными циклами света и темноты, то есть днем и ночью. Эти ритмы повторяются примерно каждые двадцать четыре часа, они включают в себя циклы сна и бодрствования, отливы и приливы, колебания гормонов, а также повышение и понижение температуры тела, которые связаны с астрономическими сутками. Они управляют обменными процессами и физиологией большинства форм жизни. Если ваши биологические часы синхронизированы с восходом и заходом солнца, вы будете чувствовать себя на все сто. Большинство из вас знают, как непросто прийти в себя из-за разницы во времени после долгого перелета, или страдали от последствий бессонных ночей из-за подработок или подготовки к экзаменам.

Проще говоря, наши биоритмы во многом зависят от привычек сна. Здоровые привычки помогают правильно регулировать схемы секреции гормонов, от сигналов голода до паники и расслабления. Гормон голода, грелин, говорит, что надо поесть; гормон сытости, лептин, подтверждает, что мы съели уже достаточно. Недостаточный сон создает дисбаланс этих гормонов, и это сбивает нас с толку, искажая чувства голода и сытости. Одно из первых исследований, доказывающих влияние нехватки сна на схемы питания, было проведено в Чикагском университете в 2004 году. Люди, спавшие по четыре часа две ночи подряд, начинали испытывать более сильный голод и на завтрак выбирали высококалорийные блюда, соленые закуски и крахмалистые продукты. Вероятно, это связано с тем, что усталый организм хочет как можно быстрее пополнить запасы энергии с помощью быстрых углеводов. Когда я сам засиживаюсь допоздна, заполняя заявки на гранты, и чувствую, что зверски голоден, то мечтаю о сладкой выпечке.

Доктор Паоло Сассоне-Корси – профессор биохимии и директор Центра эпигенетики и метаболизма в Калифорнийском университете в Ирвайне. Более двадцати лет Паоло изучает суточные биоритмы, в частности связь между ними, временем приема пищи и контролем веса. Калории не могут определять время, но это может сделать наш организм. Доктор Корси взял генетически идентичных мышей и давал им одинаковую еду, но в разное время. Одна группа питалась в обычное время, в соответствии с их биологическими часами, а другую кормили в неправильное время. Первая группа оставалась в форме, а вторая постепенно полнела. Это происходило потому, что стресс от питания в часы, несовместимые с циклами обмена веществ, меняет механизм переработки пищи. Подробнее об этом я расскажу в следующем разделе.

Эксперимент Паоло показал, как гормоны связаны с нашими биологическими часами и насколько белки, участвующие в суточных биоритмах и обмене веществ, зависят друг от друга. Например, ген старения производит особый белок – CLOCK. Это молекулярный мотор, сердце механизма биологических часов. Он взаимодействует с белком, называемым сиртуин-1, который определяет уровень энергии клеток и регулирует обмен веществ и процессы старения. Когда это важное взаимодействие выходит из равновесия, нарушается и нормальное функционирование клеток, а это приводит к недомоганиям и болезням. Этот процесс может быть связан с фазами сна и диетой, потому что качественный сон и правильное питание помогают поддерживать или восстанавливать баланс в организме, а также объясняют, по крайней мере частично, почему недостаток или нарушение сна могут усиливать чувство голода, что опять же приводит к болезням, сопровождающим ожирение, и ускоренному старению.

В 2015 году Американский национальный фонд по проблемам сна вместе с группой экспертов выпустил новые общие рекомендации. Детям, например, требуется спать больше, чем пожилым людям. Но имейте в виду, что в основе этих рекомендаций лежат среднестатистические потребности людей в ночном отдыхе. Индивидуальная потребность во сне, вероятно, будет несколько иной. К тому же основное внимание следует уделять достаточной продолжительности фазы медленного, глубокого сна. За ночь нам нужно всего один-два часа такого крепкого сна, но мы пока мало знаем о том, как погрузиться в это состояние и не прерывать его.

Миллионы американцев страдают от расстройства сна. Наиболее распространенными из них являются бессонница и апноэ (остановка дыхания во сне). Бессонница может появиться из-за множества факторов – от приема некоторых лекарств и общего состояния здоровья до традиционного вечернего бокала вина или чашки кофе. Выпив алкоголь, вы можете почувствовать сонливость, но на самом деле он нарушает общеукрепляющий глубокий сон. От апноэ страдают целых двадцать два миллиона человек. Этот недуг вызван коллапсом дыхательных путей во время сна: мышцы в задней части горла не позволяют держать их открытыми и дыхание прерывается. Из-за этого сон становится беспокойным, вы часто просыпаетесь. Отсутствие сновидений и громкий храп – верные признаки апноэ. Это состояние тесно связано с ожирением. Вернее, избыточный вес является наиболее частой причиной апноэ. Жировые запасы вокруг шеи очень способствуют коллапсу дыхательных путей. И хотя этот недуг можно облегчить с помощью устройства, обеспечивающего постоянное положительное давление в дыхательных путях, лучшим лекарством будет похудение.

Вы знаете, что люди, работающие в ночную смену, часто страдают ожирением, сердечной недостаточностью, раком молочной или предстательной железы? Они хуже соображают и зачастую меньше живут. Все это напрямую связано со световыми и суточными биоритмами. Многие думают, что могут обучить тело бодрствовать ночью и спать днем, но научные исследования утверждают, что это не так.

Документальные свидетельства этой связи появились, когда у двух коллег доктора Эвы Шернхаммер был обнаружен рак при отсутствии каких-либо факторов риска: это были здоровые женщины немного за тридцать. В то время, с 1992 по 1999 год, доктор Шернхаммер часто работала в ночную смену в венской онкологической клинике. Спустя три года она перебралась в Гарвардскую медицинскую школу и начала изучать медицинские карты, а также записи о работе и досуге около семидесяти девяти тысяч женщин, принимавших участие в знаменитом Исследовании здоровья медицинских сестер. Она обнаружила примечательную закономерность: те, что работали тридцать или более лет в ночную смену, на 36 % чаще страдали от рака молочной железы, чем те, кто работал только в дневную смену. Она продолжила исследование и сделала еще несколько тревожных открытий. К концу 2005 года она опубликовала доклад о том, что количество случаев заболевания раком молочной железы у ее соотечественниц, ведущих ночной образ жизни, выросло на 48 %. Для сравнения: у слепых женщин риск возникновения этого заболевания был на 50 % ниже. С тех пор ученые провели немало исследований, которые подтвердили связь между посменной работой и более высоким риском развития различных видов рака, сердечно-сосудистых заболеваний и нарушений обмена веществ. Причиной чаще всего являются нарушения суточного биоритма и низкий уровень гормона сна мелатонина. Самые последние исследования связывают эти симптомы с изменениями в эпигеноме.

 

Обед по расписанию

Сатчитананда Панда – профессор из лаборатории регуляторной биологии Института биологических исследований Солка в Ла-Холле, Калифорния. Он долго изучал феномен биологических часов: их связь с генами, микробиомом, привычками питания, риском увеличения веса и даже иммунной системой. Наконец ему удалось показать, как датчики света в глазах помогают телу исправно работать в соответствии с суточными биоритмами.

Гипоталамус – это часть мозга, которая связывает нервную и эндокринную системы. Он регулирует многие вегетативные функции нашего организма, в частности обмен веществ. Супрахиазматические ядра гипоталамуса получают данные непосредственно от световых датчиков в сетчатке глаза и помогают «перезаводить» наши биологические часы. Вот почему утренние прогулки в солнечную погоду помогают прийти в себя после бессонной ночи или долгого перелета.

Наверняка вы не раз читали, что частое питание небольшими порциями лучше, чем традиционные завтрак, обед и ужин. Это отличный пример того, как что-то на первый взгляд логичное (чем чаще ешь, тем меньше голод) оказывается в корне неверным. Доктор Панда и его коллеги обнаружили, что существенные перерывы между приемами пищи, а затем более длительный период голодания во время сна делали мышей стройнее и здоровее, чем их собратьев, которые потребляли то же самое количество корма в любое время суток. Но почему все происходит именно так? Мы не совсем понимаем, как такой стиль питания может предотвратить увеличение веса и болезни, но доктор Панда и его коллеги считают, что время приема пищи влияет на биологические часы, а это, в свою очередь, влияет на функцию генов, которые связаны с обменом веществ.

У микробиома также есть суточные циклы, которые в данном случае играют очень важную роль. Доктор Панда проделал большую работу, наблюдая за тем, как количество бактерий в кишечнике то увеличивалось, то уменьшалось в течение суток и как это связано со сменой дня и ночи. Он и его коллеги сравнили микробиомы двух групп мышей. Одни получали обычный корм, другие – корм с высоким содержанием жира. Ученые проверяли состав микробиома кишечника каждые четыре часа, а не один раз в день. У мышей, питавшихся обычным кормом по естественному графику (они ели ночью и спали днем), доктор Панда заметил постоянные колебания числа некоторых видов бактерий. У мышей, которые сидели на диете с высоким содержанием жиров и питались круглосуточно, микробиом не менялся. Эта группа животных быстро набрала вес, к тому же у них начал развиваться диабет.

Ученые наблюдали колебания множества видов бактерий, включая фирмикуты – бактерии, связанные с развитием ожирения и других болезней. Научная группа доктора Панды доказала: для здоровья важен не высокий или низкий уровень фирмикутов, а то, когда и как часто возникают их пиковые уровни. У здоровых мышей количество этих бактерий увеличивается ночью, когда они обычно едят, и естественным образом уменьшается в течение дня, когда животные спят. У ожиревших мышей уровень фирмикутов все время оставался высоким. Если мысль о том, что за временем приема пищи надо следить более пристально, начинает вас изрядно нервировать, обязательно прочитайте следующий раздел.

 

Стресс

Все мы знаем, что хронический стресс до добра не доводит. И что вся наша жизнь – сплошной стресс, мы знаем тоже. Люди реагируют на стресс по-разному: одни успокаивают все тревоги едой, другие от расстройства совсем теряют аппетит. Когда вы испытываете острый стресс, скажем, перед сдачей важного экзамена или оказавшись на краю обрыва, мозг посылает сигналы надпочечникам, уровень адреналина резко повышается и на несколько минут перекрывает сигналы голода. В то же время гипоталамус вырабатывает гормон, высвобождающий кортикотропин. Он нужен для увеличения секреции гормона стресса, кортизола. Так наше тело готовится принять бой или бежать – типичная реакция на стресс, – а затем начинает восстанавливать силы и душевное равновесие. Но что происходит, когда стресс не заканчивается?

Термины «стресс» и «общий адаптационный синдром» часто ассоциируют с именем австро-венгерского эндокринолога Ханса Селье. Он заметил, что разные виды хронического стресса вызывают более или менее одинаковую реакцию: отек коры надпочечников, увеличение веса печени, атрофию тимуса и появление язвы. Он обнаружил, что это типичная патологическая реакция на постоянное присутствие стрессора. Ежедневные придирки на работе и дома, например, провоцируют другой ответ организма. Его еще называют заеданием стресса – нам постоянно хочется чего-нибудь вкусненького (то есть жирного или сладкого). Гормон стресса кортизол повышает аппетит и стимулирует выздоровление от внезапного потрясения. Сочетание высокого уровня кортизола и инсулина во время приема пищи, а также непреодолимого желания поесть – идеальный рецепт для быстрого набора веса и ожирения. Кортизол не только искажает сигналы голода, он командует телу запасать больше жира и расщеплять ткани, которые могут быть использованы для быстрого получения энергии, например мышцы. Высокий уровень кортизола в течение длительного времени может привести к увеличению количества брюшного жира (в том числе висцерального), расстройствам настроения (вплоть до тяжелой депрессии), потере костной ткани, подавлению иммунной системы, постоянной усталости и невосприимчивости к инсулину, а значит, и развитию диабета и болезней сердца.

Важно отметить, что система вознаграждения мозга, которая регулирует нашу способность чувствовать удовольствие, тоже участвует в этой игре. В литературе по наркологии уже давно описано, как никотин, кокаин и героин воздействуют на центр удовольствия и заставляют наркоманов хотеть все новую и новую дозу. Такая схема вознаграждения может играть ключевую роль в заедании стресса. Подобно наркоманам, которых когда-то считали просто безвольными людьми, пищевых аддиктов часто обвиняют в отсутствии «тормозов», когда мозг посылает им импульсы, коварно побуждающие снова поесть. Помните, как говорится в рекламе: «Спорим, ты захочешь еще кусочек?» Стресс и вкусная еда постепенно стимулируют выработку мозгом особых химических веществ, доставляющих сильное удовольствие. По сути это естественные опиоиды, которые заставляют вас возвращаться за новой порцией. Эти вещества отлично расслабляют и успокаивают. Но повторное стимулирование путей вознаграждения через реакцию на стресс в сочетании с употреблением вкусной еды может привести к нейробиологическим изменениям, которые способствуют компульсивному обжорству.

Переедание – это не единственная модель поведения в ответ на стресс, провоцирующая увеличение веса. Душевная боль, тревога и расстройство очень редко выгоняют нас в спортзал. Скорее всего, мы просто закажем вкусной еды или отправимся в ближайший бар, потом долго не сможем заснуть… и неизбежно наберем еще пару лишних килограммов.

 

Лекарства

Многие рецептурные препараты, которые мы принимаем, способствуют набору веса. Если вы регулярно пользуетесь какими-то лекарствами, прочитайте все, что написано мелким шрифтом на упаковке, чтобы узнать, указаны ли «увеличение веса» или «повышение аппетита» в качестве побочных эффектов. Нет, не стоит тут же выбрасывать их в мусорную корзину, просто обсудите этот вопрос с вашим врачом. Вы всегда должны быть осведомлены об ожидаемой пользе и потенциальных рисках любого медицинского вмешательства, особенно если речь идет об отпускаемых по рецепту лекарствах.

Тот факт, что некоторые препараты могут привести к набору веса, является, пожалуй, самым веским доказательством существования жирогенов. Лекарства – это лишь химические вещества, проверенные на эффективность в устранении определенного состояния. С точки зрения физиологии многие из них действуют так же, как химические жирогены (например, трибутилолово и диабетический препарат «росиглитазон», известный как авандия). Некоторые лекарства могут заставить вас чувствовать голод, другие замедляют способность тела сжигать калории или заставляют его удерживать лишнюю жидкость. Однако не все одинаково реагируют на одни и те же препараты. Вы можете вообще не набрать вес, пропив полный курс таблеток, а ваш друг располнеет на два размера от тех же пилюль. Опять же, это свидетельствует о том, что биология человека очень индивидуальна. В этой игре участвуют многие факторы, от базовой генетики и эпигенетического программирования до воздействия окружающей среды.

Вот краткий список самых распространенных фармацевтических жирогенов.

Антидепрессанты (целлекс, прозак, паксил, золофт и т. д.). Так называемые СИОЗС (селективные ингибиторы обратного захвата серотонина), а также трициклические антидепрессанты уже давно связывают с ожирением. Было доказано, что трициклический препарат амитриптилин (элавил), в частности, вызывает тягу к сахару и значительное увеличение веса у некоторых людей. Имейте в виду, что сама депрессия также может влиять на аппетит и пищевые привычки. Обратите внимание, что некоторые из этих лекарств, например элавил и памелор, также используются для лечения судорог и мигрени.

Стабилизаторы настроения или нормотимики (клозарил, сероквель, риспердал и т. д.). Эти препараты помогают в лечении психических заболеваний, таких как биполярное расстройство или шизофрения. Их воздействие на мозг влияет на вес и обмен веществ, постоянно разжигая аппетит. Некоторые препараты могут вызвать увеличение веса на 5 килограммов за десять недель. Люди, принимающие их в течение длительного времени, могут набрать еще больше. Было доказано, что нейролептик оланзапин (зипрекса) вызывает значительное увеличение веса и ожирение.

Препараты для лечения сахарного диабета (диабинез, инсулаз, актос, авандия и т. д.). Разными способами контролируют уровень сахара в крови. Некоторые делают вас более чувствительными к инсулину, другие стимулируют организм высвобождать больше инсулина до или после еды. Увеличение веса является нормальным в начале приема этих лекарств, поскольку организму требуется время для того, чтобы приспособиться. Но более старое поколение этих препаратов, например актос или авандия, могут привести к значительному увеличению содержания жира в организме. Полные люди с диабетом 2-го типа особенно сильно страдают от дополнительного набора веса.

Кортикостероиды (медрол, преднизолон и т. д.). Уменьшают боль и воспаление. Они не похожи на анаболические стероиды, которыми часто злоупотребляют культуристы и спортсмены. Уже давно известно, что кортикостероиды разжигают аппетит и способствуют накоплению жира. Их часто назначают для лечения множества различных острых состояний, таких как сильная аллергия или проблемы с кожей, астма, артрит или болезнь Крона.

Антигистамины, отпускаемые без рецепта врача (зиртек, бенадрил, аллегра, кларитин и т. д.). Лекарства от аллергии, отпускаемые без рецепта врача, блокируют действие гистамина – химического вещества в организме, которое вызывает многие симптомы аллергии. В исследовании 2010 года, опубликованном в журнале Obesity, говорится о связи между приемом антигистаминов и ожирением. Исследование, в котором участвовали почти девятьсот человек, показало, что те из них, кто принимал антигистаминные препараты, были более склонны к избыточному весу или ожирению, чем те, кто не принимал этих лекарств. Причины пока неясны, но статистика подтверждает, что антигистамины провоцируют ожирение. Исследователи предположили, что некоторые лекарства от аллергии имеют сходную химическую структуру с психотропными препаратами, которые, как известно, повышают аппетит и влияют на увеличение веса.

 

Вирусы

В последнее время появляется все больше свидетельств того, что воздействие некоторых вирусов, таких как аденоассоциированный вирус 36, может влиять на появление избыточного веса или ожирения. Ученые обнаружили, что заражение аденовирусом 36 (то есть вирусом, вызывающим поражение верхних дыхательных путей), приводит к увеличению жировой массы, особенно у детей. Эти выводы подтверждают более ранние исследования, доказавшие, что этот вирус способствует увеличению веса у мышей, крыс, кур и обезьян. То, как это происходит, похоже на то, как действуют некоторые химические жирогены: они побуждают стволовые клетки, находящиеся в жировой ткани, производить больше жировых клеток, которые затем запасают больше жира. В скоплении жировой ткани (так называемом жировом теле Биша) инфицированных животных ученые обнаружили бо́льшее количество жировых клеток, к тому же они были больше по размеру, чем у здоровых животных. Далее исследователи заразили мезенхимальные стволовые клетки выращенной живой ткани взрослого человека, и они дифференцировались в жировые клетки даже без добавления в эту ткань агентов регулирования дифференциации клеток. В 2013 году группа ученых из Центра биомедицинских исследований Пеннингтона в Университете штата Луизиана опубликовала исследование, в котором приняли участие 14 тысяч человек. Выяснилось, что те из них, кто показал положительный результат на присутствие антител к вирусу (что указывает на то, что они уже были инфицированы ранее), набрали значительно большее количество жировой массы в течение десяти лет, чем те, кто не был инфицирован.

Как ни странно, несмотря на то, что этот вирус может провоцировать ожирение, он при этом улучшает другие показатели обмена веществ, в частности снижает уровень холестерина и триглицеридов и улучшает контроль сахара в крови. Но исследователи пока не знают, почему это происходит, и в настоящее время ищут способы манипулирования вирусом, чтобы усилить положительные результаты, одновременно сведя к минимуму эффект набора веса. Кроме того, далеко не каждый человек, страдающий ожирением, был заражен этим вирусом, и не все из тех, кто подвергался его воздействию, сильно полнели или начинали страдать ожирением.

 

Гены жира

Пришла пора упомянуть о генетике. Правда ли, что некоторые люди обладают плохими генами, которые делают их более предрасположенными к набору веса и повышают чувствительность к химическим воздействиям? Ответ – да, но их не так много. Вернее, есть гены, которые связаны с увеличением массы тела, но, как мы уже обсуждали, их существование не может объяснить масштабов эпидемии ожирения. Недавний метаанализ генов, которые могут провоцировать ожирение, выявил девяносто семь областей генома, которые были связаны с вариациями ИМТ. В анализе принимали участие 339 224 человека из 125 предыдущих исследований. В результате ученые пришли к выводу, что эти девяносто семь областей генома могут объяснять около 2,7 % (!) вариаций ИМТ. Это очень и очень немного. Некоторые из обнаруженных генов были связаны с центральной нервной системой (то есть с регулированием питания и обмена веществ), другие – с ожидаемыми факторами, такими как инсулиновая сигнализация, формирование жировых клеток, регулирование импорта/экспорта жира в жировые клетки и общий энергетический обмен. Получается, что лишь около 20 % колебаний ИМТ могут объясняться генетически. Генетика играет определенную роль в предрасположенности к ожирению. И все же более 80 % случаев набора веса происходят не из-за мутаций в генах, которые были или могут быть выявлены. Такой результат практически не отличается от общего количества заболеваний, обусловленных генетически.