Tag Archives: эпигенетика

Будущее: опасайтесь зауберденкена! Часть 1

ландшафт УоддингтонаПрофессор психологии Университета Гамбурга и Нью-Йоркского Университета Габриэль Оттинген вот уже почти 20 лет занимается исследованиями того, как мы думаем о будущем, и какие техники могут помочь делать это наиболее эффективно. В сентябрьском номере 2013 года журнала Personality and Social Psychology Bulletin вышла её с коллегой последняя статья, к которой мы ещё вернёмся.

Итак, когда мы думаем о будущем, мы пользуемся самыми разнообразными методами. Рассмотрим, для начала, две категории: ожидания и фантазии. Ожидание – более-менее рациональное трезвое рассматривание перспектив и убеждённость в таком развитии событий. Фантазирование – свободное размышление или визуальное представление будущего. В отличии от ожиданий, основанных на предыдущем опыте, фантазии о будущем могут не опираться на фактологическую информацию.

Некоторые такие фантазии принимают форму Zauberdenken (мысли, представляющие действия или события, пренебрегающие физическими законами). В книге о социопатах, один из них, заключённый, сказал исследователю, что собирается сразу же, освободившись, стать профессиональным спортсменом-пловцом, и зарабатывать кучу денег на соревнованиях, что позволит ему рано выйти на пенсию, свободно жить и путешествовать по миру. У него было 38 лет за плечами, ожирение, и он не упоминал, умеет ли плавать вообще. Другой решил по выходу из тюрьмы быстро стать магнатом в сфере недвижимости.

Для иллюстрации вероятности фантазий прекрасно подходит ландшафт Уоддингтона (на картинке в начале статьи), который чаще всего используют для объяснения эпигенетических изменений, того, как эмбриональная клетка может стать любой клеткой организма, но станет только одной, конкретной. Шарик покатится вниз и неизбежно остановится, но в какой точке? Вероятность того, что шарик остановится в красной, жёлтой, зелёной или синей точках совершенна разная, и знать об этом никогда не мешает.

ландшафт Уоддингтона с вариантами

Индустрия коучинга и саморазвития очень часто призывают нас представлять себе позитивное будущее, создавать «ментальные образы» грядущего, которое потом воплотится в точности, как и представлялось. Некоторые фанаты доходят до того, что говорят, что и всё плохое, что случается с человеком – тоже плод его мыслей. Никто из них не рискует доводить такие рассуждения до логического конца: ведь, согласно им, рак, малярия, аппендицит и другие заболевания, которые случаются с человеком – результат негативных мыслей. Тогда и лечение должно быть соответствующим – исключительно исправлением «неправильных» мыслей. Либо у таких идеологов есть всё, о чем они могут помыслить, и они никогда не болеют, и не умирают, кстати, что уж мелочиться-то. Но тогда они – эгоистичные и безжалостные существа, которые не хотят помогать другим, например, серьёзно больным детям, научив их этому простому средству. Либо этот метод не работает, догадываются они об этом или ещё нет.

Высокое ожидание успеха и позитивный взгляд в будущее, в самом деле оказывают влияние на мотивацию и вероятность достижения целей. Но какое именно? Эксперимент 1991 года проверял, как работают фантазии на уменьшение веса у женщин с ожирением. Средний вес у женщин в начале эксперимента был, в среднем, 106 килограмм. Их включили в программу по снижению веса, но перед началом попросили указать, сколько килограмм они надеются сбросить в ходе программы. Женщин спрашивали и об ожиданиях: «Насколько вероятно, что в ходе этой программы вы потеряете то количество килограмм, которое вы указали? Вы думаете, что вас ждёт успех? Насколько вы уверены в том, что вы потеряете то количество килограмм, которое вы указали»? Женщины измеряли ответы по шкале.

Женщин также просили, по возможности, ясно вообразить себя в четырёх гипотетических ситуациях. Сценарии были написаны, но не закончены, чтобы женщины, читая их, могли погружаться в мир фантазии и закончить их так, как они это себе представляли. Например: «Вы только что закончили программу. Сегодня вечером у вас план встретиться и сходить куда-то со своей подругой, которую вы не видели почти год. И вот вы ждёте её прибытия и …». Другой сценарий описывал, как эта женщина оказывалась в комнате, где на столе оставлена коробка с пончиками. И она…

Что оказалось: женщины с позитивными ожиданиями сбросили в среднем на 12 килограмм больше, чем с негативными ожиданиями. Женщины с позитивными фантазиями – те, кто представили себя, как они хвастаются своей подруге стройной фигурой, как они легко справляются с искушением пончиков, снизили свой вес в среднем на 11 килограмм меньше, чем те, кто даже в фантазиях не мог этого сделать!

Другое исследование изучало будущее пациентов, которым предстояла операция по замене бедренной кости, и привело к таким же результатам. В ещё одном эксперименте выпускников университетов спрашивали об ожиданиях и о фантазиях относительно их будущего, которое потом проверили через два года. Позитивные ожидания принесли больше приглашений на работу, лучшую работа, зарплату, а позитивные фантазии – наоборот.

Продолжение следует…


Лучше сорок раз по разу

интенсивные упраженияШведские ученые из Университета в Лунде пригласили два десятка мужчин, с небольшим ожирением, среднего возраста в 37 лет, которые прежде не увлекались физическими упражнениями, принять участие в исследовании. Им полагалось посещать занятия аэробными упражнениями 3 раза в неделю в течение 6 месяцев. В реальности, в среднем, мужчины посетили зал 1,8 раз в неделю, или по 42,8  часовых сессий вместо запланированного. Это нормально.

До начала курса и по его завершении у мужчин взяли материалы для генетического анализа. Ученые смотрели на эпигенетические изменения в жировых клетках: 480 000 позиций генома были исследованы, и обнаружены 17,975 индивидуальных CpG позиций в 7,663 генах (из 20000-25000 генов всего). Среди этих  17,975 позиций, 16,470 увеличили и 1,505 уменьшили уровень метилирования ДНК. Особое внимание уделялось изменениям в генах, известных своей вовлеченностью в диабете второго типа и ожирения. Фактически упражнения изменили инструкции организма по хранению жира в жировых клетках.

Это, в общем-то, предсказуемо, хотя подобных исследований эпигенетических изменений в жировых клетках еще не проводилось. Никто не спорит, что человеческий организм настроен на движение, и сидячий образ жизни меняет его работу в худшую сторону, в целом, отражаясь в экспрессии генов. Тысячи исследований подобного  рода уже проведены, и тысячи будут, и понятно, что такие феномены следует ожидать.

Они не задали вопрос, к сожалению, сколько по времени надо заниматься и в какой интенсивности, чтобы метаболизм работал максимально эффективно, и эти позитивные изменения оставались с человеком? Сколько нужно заниматься упражнениями, догадаться можно – всю жизнь.

Часовые упражнения в спортзале не являются необходимыми и существенными для изменений – это социальный конструкт, определяемый бизнесом, а не биологией. Зачем они растянули все это на полгода, если уже известно, что эпигенетические изменения происходят быстро? Было бы куда интереснее, если бы они проверили еще раз все свои находки через месяц и полгода после окончания занятий (они проверили через более чем двое суток).

Их коллеги, в том числе из Каролинского института в Швеции, в 2012 году опубликовали исследование (Barrès, et al., 2012) как всего лишь одна интенсивная тренировка на велотренажере, которая заканчивалась по расходованию человеком 400 Ккал, но не более 20 минут, приводила к эпигенетическим изменениям в мускульной ткани. Образец такой ткани брался до начала, сразу после окончания тренировки и через три часа после нее.

Прямое сравнение изменений невозможно, но исследователи также следили за изменениями в генах, связанных с диабетом 2 типа. Одна такая тренировка приводила к изменениям в организме, благотворно влияющим на здоровье и снижение риска многих заболеваний.

Одновременно, в пробирке, исследователи смотрели, как меняется экспрессия генов ткани мыши под воздействием кофеина. Кофеин мимикрирует некоторые изменения в экспрессии генов, характерные для изменений под влиянием физических упражнений.

Резюме такое: интенсивные упражнения приводят к эпигенетическим изменениям, и эти изменения происходят гораздо быстрее, чем предполагалось. Действительно, кофеин приводит к аналогичным (но не совсем) результатам. Эти изменения – транзитивные, и, вероятно, большая их часть исчезает в течение нескольких часов иди дней. Интересно было бы узнать, какие изменения остаются надолго, даже навсегда.

Итак, позитивные изменения, которые человек может достичь, позанимавшись в спортзале 1 час, или 15 минут, или выпив чашку кофе – аналогичны по сути. Не стоит, конечно, заменять физические упражнения кофе, хотя возможно, от совместного применения может создаваться синергетический эффект.

PS. Есть ряд исследований, показавших, что даже 20 секундные интенсивные упражнения производят аналогичные эпигенетические изменения. Вот их интересно было бы сравнить, чтобы понять, стоит ли упражняться даже 15 минут.

Rönn T, Volkov P, Davegårdh C, Dayeh T, Hall E, et al. (2013) A Six Months Exercise Intervention Influences the Genome-wide DNA Methylation Pattern in Human Adipose Tissue. PLoS Genet 9(6): e1003572. doi:10.1371/journal.pgen.1003572.

Barrès, R., Yan, J., Egan, B., Treebak, Jonas T., Rasmussen, M., Fritz, T., . . . Zierath, Juleen R. (2012). Acute Exercise Remodels Promoter Methylation in Human Skeletal Muscle. Cell metabolism, 15(3), 405-411.


Встречаются как-то психология и эпигенетика

Epigenetic Control of Gene ExpressionЗнаете старый анекдот про то, как встречаются в баре ковбой и лесбиянка? Вот и я думал, что занимаюсь психологией, а оказалось, я люблю эпигенетику. Подписался на курс от Университета Мельбурна Epigenetic Control of Gene Expression, (ведущая – Marnie Blewitt) на coursera.org, который начался вчера. Времени, понятно, нет, но как обычно, постараюсь отжать пару часов в неделю от других занятий. Вот, кстати, простое для понимания введение в тему – Courtney Griffins на ted.com:

В самом деле, это чрезвычайно итересно, как психологические факторы влияют на поведение человека, и активируют (или деактивируют) какие-то физиологические процессы, в том числе на генетическом уровне, и часть статей в этом блоге посвящена этому. Например, статья Как наши слова могут победить болезнь, или My milkshake is better than yours!  И сегодня, кстати, чуть позже опубликую еще одну статью на эту тему.


Немного об ожирении и статистике

Ожирение у отцов увеличивает вероятность ожирения у дочерейСуществует сильная корреляция между ожирением населения и плотностью ресторанов быстрого питания (Maddock, 2004). Сегодня, просто по Гугл-картам можно, оценив плотность макдональдсов, кунтуккифрайдчикенов и еже с ними, прикинуть ожирение населения того или иного города.

Исследования на крысах показали (Marsh, 2010), что самцы, страдающие ожирением, с большей вероятностью влияют на шансы возникновения диабета у дочерей.  Что касается матерей, то там уже понятно – плохая диета и ожирение матери ведет к нарушениям метаболизма у детей и риску ожирения.
Механизм передачи ожирения от отца, вероятнее всего, эпигенетический, что означает, что изменений в ДНК не происходит, но меняется экспрессия множества генов поджелудочной железы, отвечающей за выработку инсулина.

Остается непонятным, правда, когда и что именно происходит.  Тем, кто собирается заводить ребенка, стоит последить за весом, но пугаться не стоит. Во-первых, эти исследования сделаны только на крысах, и переносить их на людей безоговорочно нельзя. Кроме того, если вы поели шашлыков, пива и торта, и смогли как-то в ту же ночь зачать дочери, то это будет нечто невероятное, если это причинит какую-то дисфункцию у ребенка на клеточном уровне.

Картинка отсюда.

Maddock, J. (2004). The relationship between obesity and the prevalence of fast food restaurants: State-level analysis. American Journal of Health Promotion, 19, 137–143.

Marsh, G. (2010). Fat fathers affect daughters’ health. Scientific American.com, published online October 20, 2010.
http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=fat-fathers-affect-daughters-h


Послушай меня, сердце

Поврежденный кардиомиоцит

Поврежденный кардиомиоцит

Очень важное открытие, о котором сообщил журнал Nature (Smart et al., 2011): поврежденные в результате инфаркта или других причин ткани сердца могут быть заменены новыми путем действия стволовых клеток. На фото: кардиомиоциты – клетки, из которых сформированы сердечные мышцы, повреждаются в результате сердечного приступа. Для нормальной работы сердца они должны быть восстановлены, но активность стволовых клеток, которые создают все виды тканей сердца, у взрослого человека недостаточна для такой восстановительной работы. И вот исследователи придумали способ как их “подстегнуть”. Опыты с мышами показали, что если ввести инъекцию определенного протеина, thymosin β4 (Tβ4), который, кстати, присутствует в нашем теле в достаточном количества и так, то он активирует стволовые клетки, которые создают замену погибшим кардиомиоцитам.

Исследователи не знают пока, каким образом Tβ4 активирует стволовые клетки, но полагают, что это носит эпигенетический характер: травма, вероятно, включает программу стволовых клеток начать деление, и делать новые клетки сердечной мышцы. Осталось узнать, что это за сигнал травмы. Это сигнал – особый процесс, который может, при, пока неизвестных условиях, обеспечить регион сердца достаточным количеством протеина thymosin β4 и начать восстановление клеток сердечной мышцы. Разумеется, если мы научимся представлять себе эти процессы и “уговорить” свой организм в необходимости такой реакции, мы можем обойтись и без инъекции.

Ну, а пока есть надежда на то, что вскоре инъекции, или, как полагают другие исследователи, таблетки, содержание thymosin β4, в течение нескольких дней, могли бы начать восстановление сердца (Turner, 2011).

Фото: Thomas Deerinck, NCMIR/Science photo library (Smart et al., 2011).

Smart, N., Bollini, S., Dube, K. N., Vieira, J. M., Zhou, B., Davidson, S., Yellon, D., Riegler, J., Price, A. N., Lythgoe, M. F., Pu, W. T., & Riley, P. R. (2011). De novo cardiomyocytes from within the activated adult heart after injury. Nature, advance online publication. 10.1038/nature10188.

Turner, M. (2011). Stem cells patch up ‘broken’ heart. Nature News. Published online 8 June 2011. Retrived from http://www.nature.com/news/2011/110608/full/news.2011.355.html#B1.