Рожден, чтобы есть

В 1976 году шведский ученый Матс Борхесен из Лундского университета опубликовал работу, которая потрясла все научное сообщество. Он поставил под сомнение все сложившиеся на тот момент взгляды на проблему ожирения. Борхесен стремился понять, каким образом предрасположенность к ожирению определяется на генетическом уровне. В то время этот вопрос еще не созрел для серьезного исследования. Чтобы отыскать интересующие его ответы, ученый решил обратиться к одной из загадок природы – у полностью идентичных близнецов (гомозиготных) геном идентичен, у неидентичных – дизиготных – общей является только половина генетического материала. В обоих случаях близнецы развиваются в одной утробе, рождаются в одно и то же время, воспитываются в одной семье. Значит, единственное различие между гомозиготными и дизиготными близнецами заключается в степени генетического родства.

На основании этого принципа ученые получили возможность определить, какие особенности личности определяются генетическим материалом. Например, если у идентичных близнецов сходный цвет кожи, а у дизиготных он отличается, то это означает, что цвет кожи заложен в генетическом коде. И действительно, чем меньше у двух людей родственных связей, тем меньше они похожи друг на друга. Здравый смысл подсказывает нам, что такой признак, как цвет кожи, должен определяться исключительно совокупностью генов.

Борхесен пригласил для участия в эксперименте 40 идентичных и 65 дизиготных близнецов и выяснил вес тела каждого из них. Он обнаружил, что у гомозиготных близнецов он оказался одинаковым, а у дизиготных – более разнообразным. Он заключил: «Очевидно, что генетический фактор играет решающую роль в предрасположенности к ожирению».

После Борхесена еще несколько ученых подтвердили важное значение наследственности в развитии адипозности. В развитых странах, например в США, различная масса тела граждан на 70 процентов определяется генетическими особенностями каждого человека. Кроме того, гены определяют некоторые аспекты нашего пищевого поведения, например сколько мы можем съедать за один прием, как наш мозг реагирует на ощущение наполненности желудка и насколько сильно мы подвержены влиянию пищевого вознаграждения. В целом сегодня полнота тела человека в меньшей степени зависит от силы воли и приступов обжорства и в большей – от генетической предрасположенности. Если вы хотите родиться стройным и оставаться стройным на протяжении всей вашей жизни, то нужно лучше выбирать себе родителей.

Вспомните своего друга, который любит много поесть, совершенно не занимается физическими упражнениями и обладает стройной фигурой. За этим тоже стоит генетика. Клод Бушар, генетик из Биомедицинского научно-исследовательского центра Пеннингтон в Батон-Руж, Луизиана, доказал, что организм некоторых людей способен сопротивляться набору лишнего веса, даже если человек переедает. Это качество людей определяет генетическая особенность. Бушар и его коллеги отобрали для участия в эксперименте двенадцать пар идентичных близнецов. Каждого человека они ежедневно перекармливали – участники эксперимента получали по 1000 ккал сверх необходимого количества калорий в течение 100 дней. Испытуемые ели одинаковую пищу в одинаковых количествах на протяжении всего эксперимента.

Если предположить, что переедание влияет на всех одинаково, то все участники эксперимента должны были набрать равное количество лишних килограммов. Однако Бушар обнаружил, что разница в избыточном весе была огромной – от 5 до 15 килограммов! Идентичные близнецы прибавили в весе одинаково, однако не связанные кровным родством люди продемонстрировали в этом вопросе большое разнообразие. Более того, близнецы не только одинаково располнели, но и обнаружилось, что лишний жир откладывается у них в одних и тех же областях. Эксперимент подтвердил, что некоторые люди склонны к перееданию больше других. При этом некоторые люди могут переносить систематическое переедание без последствий для фигуры.

Эндокринолог Джеймс Левайн, который сотрудничает с Клиникой Мэйо и Государственным университетом Аризоны, провел исследование, пролившее свет на загадку этого явления. Его эксперимент с перекармливанием обнаружил основную причину того, что некоторые люди сразу же сжигают лишние калории посредством системы «теплообразование без упражнений» (NEAT). Проще говоря, NEAT – это научный синоним понятия «суетливость». После переедания мозг отдельных людей запускает программу сжигания лишних калорий и заставляет их суетиться, часто менять позу и выполнять другие мелкие лишние движения в течение всего дня. Этот процесс протекает неосознанно и, по данным Бушара, способствует сжиганию 700 ккал ежедневно! Нужно отметить, что у всех эта система работает с разной интенсивностью. Самый «даровитый» из подопечных Бушара сумел поправиться менее чем на 500 граммов за восемь недель при том, что съедал 1000 лишних ккал ежедневно. А тот, кому «повезло» меньше всех, совсем не повысил NEAT, превратил все лишние калории в жировые запасы и поправился на пять килограммов. Главный вывод, который Бушар сделал из своих наблюдений, – это необходимость легкой физической нагрузки в течение всего дня, и поэтому он изобрел рабочий стол с беговой дорожкой.

Результаты исследований предоставили нам неоспоримые доказательство того, что генетика является ключевым фактором развития ожирения, и развенчали теорию о том, что оно является приобретенным качеством. Однако ученые не могут сказать, какие именно гены несут ответственность за полноту тела и пищевое поведение. Чтобы это выяснить, исследователям необходимо применить другой подход.

С тех пор как Стивен О’Рейли и Садаф Фаруки обнаружили людей с лептиновой недостаточностью, были выявлены и другие варианты мутации при участии одного гена, которые также становятся причиной развития крайней степени ожирения. Как показали исследования, все они связаны с работой лептина. Мутации поражают либо сам лептин, либо лептиновые рецепторы или подавляет сигналы лептина, которые он направляет в мозг. Исследователи, работавшие с грызунами и изучавшие генетическую предрасположенность к ожирению, смогли выявить «гены ожирения» и, как оказалось, они также находятся в тесной связи с лептином и его функциями. Не каждый день в мире науки результаты исследований из нескольких смежных областей приходят к одному общему выводу!

В нашем случае все результаты говорят об одном: сигнал, который мозг получает от лептина, является ключевым компонентом естественной регуляции адипозности.

О’Рейли и Фаруки сфокусировали свое внимание на детях, страдающих серьезными формами ожирения. При таких условиях вполне логично предположить, что система вышла из строя, и за ожирением стоит серьезное генетическое повреждение. Среди всех пациентов только у 7 процентов обнаружились следы генетических нарушений. Самой распространенной проблемой оказалось повреждение работы рецепторов меланокортина-4 в мозге, которые вступают во взаимодействие с меланокортином и подавляют чувство голода (это вещество производят ПОМК-нейроны). У больных детей выброс меланокортина не может унять разгоревшийся аппетит, поэтому они едят гораздо больше, чем обычные здоровые дети. По словам Фаруки, из всех пациентов, которые обращаются в клиники по лечению ожирения, только у одного процента людей обнаруживаются известные на сегодняшний день формы генетических мутаций. Генетическая предрасположенность пока не может объяснить эпидемию ожирения, но Фаруки считает, «что нам предстоит узнать еще очень многое».

Большинство исследователей сходятся во мнении, что на точковые мутации с выпадением одного или двух нуклеотидов приходится только очень небольшая часть от всех случаев развития ожирения. В то же время нам известно, что в нас генетически заложены особенности пищевого поведения и различия в комплекции тела. Какие же это гены? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо обратиться к другому методу генетического исследования, который определяет обычные вариации генов, а не редкие катастрофические мутации, которые нарушают работу сигнальных путей.

Многие гены имеют несколько доступных вариаций, которые называются аллелями. Каждая из аллелей возникает в результате изменений в последовательности ДНК. Иногда все аллели одного гена функционально идентичны, но в отдельных случаях они выполняют различные функции. Например, разные аллели одного и того же набора генов определяют цвет глаз и группу крови. Это обычная форма генетических вариаций, благодаря которой люди обладают разной внешностью и ведут себя разным образом.

Исследователи нашли способ узнать, аллели каких генов отвечают за разницу в комплекции и массе тела. О’Рейли и Фаруки изучали редкие случаи крайних форм ожирения, поэтому в центре их внимания были последствия отдельных нетипичных мутаций. Данный же метод позволяет определить генетические факторы, которые регулируют состояние адипозности у населения в целом.

Выяснилось, что за адипозность человека отвечает множество разных генов.

Интересно, что отдельные гены могут оказывать только совсем небольшое влияние на регуляцию адипозности. Сегодня ученым известно почти 100 генов, которые имеют влияние на адипозную ткань. Но даже все вместе эти гены могут объяснить только 3 процента от всех возможных вариантов состояния адипозности у людей. Вполне понятно, что впереди ученых еще ждет большая работа. Однако если взглянуть на гены, которые уже успели открыть (по причине того, что они обладают наибольшим влиянием), мы можем объективно оценить биологические процессы, стоящие за развитием обычных форм ожирения. Вы уже, наверное, угадали, какой орган попадает под влияние означенных генов? Конечно же, это мозг. Хотя некоторые гены связаны и с другими процессами, например с метаболизмом, все равно львиную долю своей силы они расходуют на общение с мозгом. Большинство из них осуществляют это общение посредством нейронных связей, которые контролируют объем потребляемой пищи и адипозность (например, ПОМК-содержащие нейроны и связанные с ними области). Можно предположить, что генетические особенности мозга решают, полным или худым будет человек.

Я думаю, что дело обстоит так: если у человека есть гены толстяка, то он будешь полным. Или нет? Сто лет назад жители Соединенных Штатов рождались с такими же генами, как и сегодня, однако очень немногие из них страдали от ожирения. Изменилась не генетика людей, а окружающая обстановка. Из этого можно сделать вывод об особенностях работы генов ожирения. В большинстве случаев гены делают нас восприимчивыми к окружающей обстановке, которая способствует развитию ожирения. За отсутствием внешней среды, благоприятной для заплывания жиром, они редко провоцируют набор лишних килограммов. Францис Коллинс, генетик и руководитель Национального института здравоохранения, часто говорит: «Генетика заряжает ружье, а среда нажимает на курок». Если нажать на курок, оружие не выстрелит. Может, конечно, случиться так, что ружье неисправно, однако это бывает очень редко.

Очень небольшой группе людей посчастливилось оказаться настолько генетически невосприимчивыми к проблеме ожирения, что они не могут набрать лишний вес ни при каких обстоятельствах. Немногочисленная группа людей обладает другим крайним признаком – они способны накапливать лишний жир даже питаясь правильно Для всех остальных окружающая среда является главным фактором изменений массы тела.