Главная » Статьи » Эпигенетика над ДНК

Эпигенетика над ДНК

Эпигенетика – над ДНК

Еще в прошлом веке к эпигенетике относились с настороженностью, ведь наследование, не связанное с последовательностью нуклеотидов в ДНК, – а именно им и занимаются эпигенетики – шло вразрез с устоями эволюционной теории. Как из такого положения эпигенетика стала передовой наукой, как именно клетки передают наследственную информацию, не закодированную в ДНК, а также о том, как работают эпигенетические часы – читайте в этой статье.

Содержание

Из сомнительной теории в передовую науку

Многие знают еще со школы, что наследственная информация закодирована в ДНК, которую клетки и организмы передают из поколения в поколение. На этом основана теория эволюции: врожденные (закодированные в ДНК) признаки наследуются, а приобретенные, наоборот, не передаются потомству. По крайней мере, так считалось до середины прошлого века, пока не появилась эпигенетика – наука о наследовании признаков, не связанных с последовательностью ДНК.

Сейчас эпигенетика – одна из самых популярных областей биологических исследований. Доказано, что эпигенетические механизмы влияют на старение , развитие разных заболеваний и даже поведение . Однако когда эпигенетика только появилась, к ней относились настороженно – направление критиковали такие известные генетики как Ричард Докинз или Сергей Инге-Вечтомов. И их можно понять – ведь наследование вне ДНК не укладывается в синтетическую теорию эволюции. Кроме того, с появления в 1942 году термин «эпигенетика» даже не имел четкого определения: первые идеологи эпигенетики толком не могли объяснить, какие именно «негеномные факторы» могут наследоваться и влиять на работу организма.

2021-09-21-Dna-Books-1-

Книги о генетике для начинающих и продвинутых

Только через пару десятков лет после появления эпигенетики ее последователями удалось убедить все научное сообщество: эпигенетика – не лженаука, а последовательная и обоснованная теория. Одной из первых работ, подтверждающих эпигенетические эффекты, стало исследование Роберта Уотрелэнда и Рэнди Джиртла из университета Дюка. Они кормили мышей пищей, богатой метильными группами, и выяснили, что у их потомства шерсть другого цвета – коричневая вместо желтого. Однако мыши были генетически идентичными – то есть метил-обогащенная пища повлияла на внешний вид мышей в обход последовательности ДНК. Оказалось, во всем виновато метилирование так называемого гена агути, который и отвечает за желтый цвет.

Загадочные негеномные факторы

После работы Уотерлэнда и Джиртла, а также целой серии других исследований, наконец удалось определить загадочные «негеномные факторы» – ими оказались метилирование и другие химические модификации ДНК и ее структурных и регуляторных белков. ДНК метилируется ферментом метил-трансферазой и в строго определенных местах – CpG-островках. Фермент находит этот двухнуклеотидный сайт и навешивает на цитозин метильную метку — СН3. Существуют и другие ферменты, способные навешивать метки не на сами нити ДНК, а на упаковочные белки – гистоны. Эти белки нужны, чтобы «намотать» на них длинные нити ДНК как на катушку – и образовать сложную 3D-структуру клеточного генома.

Но как эти метки связаны с генами и наследованием? Оказывается, метильные и другие метки могут «сигнализировать» клетке об активности гена. Так, например, метилированные участки обычно неактивны – гены в них сохраняют свою структуру, но перестают работать. Считается, что ферменты транскрипции, которые и «считывают» гены, хуже распознают метилированные последовательности и не садятся на них. Но есть и активирующая метка – ацетилирование аминокислот в гистонах. Ацетильная метка «снимает» положительный заряд с поверхности белка, из-за чего комплекс дестабилизируется и закрытая компактная ДНК открывается и становится доступной для ферментов.

Таким образом, клетка способна делить участки ДНК на активные и неактивные, не вмешиваясь в саму последовательность, и генетически идентичные клетки или организмы начинают функционировать по-разному.

Эпигенетические часы

Одна из самых интересных областей эпигенетики – эпигенетика возраста. Показано, что эпигеном клетки – совокупность меток ДНК и модификаций гистонов – соответствует возрасту клетки. Впервые таким образом измерять возраст предложил в 2013 году Стив Хорват — биоинформатик из Калифорнийского университета. Он создал модель машинного обучения, которая предсказывает возраст по совокупности метильных меток. Он обучил ее на общедоступных данных о метилировании в тканях и определил участки генома, метилирование которых достоверно соответствует возрасту.

Сейчас начинают появляться и работы по изменению эпигенетического возраста через воздействие на эпигеном. Так, группа исследователей из Лос-Анджелеса попробовала «омолодить» иммунную систему девяти волонтеров. Участники регулярно принимали гормон роста для роста числа лимфоцитов, а также препараты для устранения побочных эффектов гормона: метформин от диабета и дегидроэпиандростерон от воспаления. Так удалось не только нарастить количество иммунных клеток и частично восстановить тимус, но и снизить эпигенетический возраст пациентов – согласно эпигенетическим часам, они стали даже моложе, чем во время начала эксперимента. Правда, пока рано говорить об эпигенетическом омоложении человека – ведь эксперимент длился всего около года и был нацелен только на иммунные клетки, а не на все тело.

Однако возраст – далеко не единственная область, тесно связанная с эпигенетическими механизмами. Эпигенетика влияет и на внутриутробное развитие, поведение, здоровье. Описать все эпигенетические механизмы в одной статье сложно, но одно сказать можно с точностью: переоценить их значение для наследования почти невозможно.

Как окружающая среда влияет на работу генов?

Казалось, что после расшифровки генома на большинство вопросов, касающихся здоровья человека и лечения заболеваний, вскоре будут найдены исчерпывающие ответы. Но оказалось, что гены проявляют себя по-разному, в зависимости от воздействия факторов окружающей среды. На научную сцену стремительно ворвалась эпигенетика и стала играть ведущую роль в современных представлениях о природе заболеваний и подходах к их лечению

Что такое эпигенетика?

Эпигенетика — это революционное направление в биологии и здравоохранении. В 2008 г. Национальный институт здоровья США объявил, что в течение следующих 5 лет на изучение этого направления будет потрачено 190 млн долларов. По мнению некоторых исследователей, эпигенетика может играть большую роль в лечении заболеваний человека, чем генетика, т.к. изучаются механизмы временного и пространственного контроля активности генов, которые не связаны с изменениями в последовательности ДНК. Это объясняет, почему в дифференцированных клетках многоклеточного организма экспрессируются только гены, необходимые для их специфической деятельности. Одинаковый генетический код считывается по-разному, в зависимости от клеточного контекста и молекул, меняющих порядок «включения» и «выключения» генов.

Эпигенетические факторы влияют на активность экспрессии определенных генов на нескольких уровнях, что приводит к изменению фенотипа клетки или организма. Окружение взаимодействует с нами на генетическом уровне и изменяет нас, иногда необратимо. Последствия этого для здоровья человека могут быть самыми разнообразными.

Трехмерный мир ДНК

Ошибочно думать о геноме исключительно в линейном измерении, представляя его только цепочкой оснований, которая может быть прочитана последовательно и без затей. В основе изменений генной активности лежит паттерн укладки ДНК в хроматин. Складываясь определенным образом под разными углами, каждый раз получаются новые эпигенетические модификации.

Кроме того, ДНК покрыта специфическими белками, которые также могут присоединять группы химических соединений и таким образом воздействовать на активность генов. Примерами эпигенетических изменений являются метилирование ДНК и деацетилирование гистонов. Принято считать, что метилирование ДНК репрессирует гены, а ацетилирование гистонов активирует их. При этом ни одна из таких молекулярных корректировок не приводит к изменениям базового генетического кода.

В отличие от мутаций эпигенетические изменения обратимы и большинство из них исчезает через несколько поколений, поэтому они могут носить характер лишь временных адаптаций. Однако это может вызвать изменения в экспрессии генов, которые влекут за собой изменения функций клеток.

Эпигенетическая терапия направлена на лечение наследственных нейродегенеративных заболеваний, в частности, ряда заболеваний посредством воздействия на эпигенетические процессы и коррекцию нарушений

Гистоновый код

epigenetics

Белковые структуры, расположенные вокруг ДНК, образуют в наследственном материале гистоновый код, который позволяет каждой клетке выбирать одну из множества различных программ генной регуляции, а также создавать новые программы и сохранять их на ближайшее будущее. Гистоновый код — разнообразный набор модификаций (ацетилирование, фосфорилирование, метилирование) «хвостов» гистонов, расположенных на поверхности
нуклеосом, в результате чего происходят изменения экспрессии генов.

Модификации гистонов влияют преимущественно на характер упаковки хроматиновой фибриллы, разрыхляя или, наоборот, уплотняя ее, что в свою очередь соответственно облегчает или затрудняет доступ к ДНК многочисленных регуляторных факторов и в значительной мере определяет функциональное состояние гена.

Гистоновый код служит одним из основных эпигенетических механизмов, контролирующих включение или выключение всех генов и передачу программы этого контроля по наследству от клетки к клетке. Таким образом, эпигенетический код может оказывать удивительно детальное, тонко дифференцированное и многоаспектное влияние на назначение и свойства клетки.

Эпигенетка и болезни

Эпигенетические явления оказывают значительное влияние на здоровье человека, поэтому эпигенетика имеет непосредственное отношение к самым разнообразным заболеваниям — от шизофрении до ревматоидного артрита, от рака до хронических болевых синдромов.

Обнаружено, что изменения в ацетилировании гистонов и метилировании ДНК приводят к развитию рака предстательной железы путем изменения активности различных генов. При этом на активность генов при данном виде рака могут влиять питание и образ жизни. Некоторые вещества имеют свойства эпигенетических канцерогенов: они приводят к повышению частоты возникновения опухолей, не проявляя при этом мутагенного эффекта: например, диэтилстилбестрола арсенит, гексахлорбензол, соединения никеля.

Если эпигенетические модификации происходят на важном этапе развития, то они могут оказывать влияние на организм в течение всей жизни. Многие тератогены и, в частности, диэтилстилбестрол, оказывают специфическое воздействие на плод на эпигенетическом уровне.

subscribe

Влияние питания на эпигенетические процессы

В Исландии были проведены любопытные статистические исследования по поводу того, как рацион может оказывать эпигенетическое влияние на заболевания.

Читайте также:  Цистит у мужчин определение особенности протекания

У пациентов с цистатин-С амилоидной ангиопатией, вызывающей преждевременную смерть в результате инсульта, была обнаружена генетическая мутация. Удивительно, что до 1820 г. люди с такой мутацией жили в среднем до 60 лет. Между 1820 и 1900 гг. продолжительность жизни пациентов с этим заболеванием резко снизилась примерно до 30 лет и с тех пор остается на таком уровне. Предполагается, что причиной этого стала замена рациона, традиционного для населения Исландии, на режим питания, принятый в континентальной Европе. Привычная для исландцев диета состояла в основном из сушеной рыбы и ферментированного масла, которое богато масляной кислотой. Это соединение является слабым ингибитором гистондеацетилазы, способным, в конечном счете, изменять структуру сосудистой стенки. Пока нет формальных доказательств, что именно сокращение приема с пищей этого вещества стало причиной ранней смертности, однако, гипотеза выглядит правдоподобно.

Ингибиторы гистондеацетилазы также могут играть важную роль в профилактике рака и других заболеваний. Маслянокислый натрий в сыре, сульфорафан в спаржевой капусте (брокколи) и диаллиловый дисульфат в чесноке — все это слабые ингибиторы гистондеацетилаз. Предполагают, что они влияют на экспрессию генов и способствуют пролиферации клеток в пищеварительном тракте, что теоретически может снижать риск развития дисплазии в толстой кишке.

Эпигеном и старение

DNA_monitore

Эпигенетические процессы играют важную роль на поздних этапах жизни, в частности, при старении происходят широкомасштабные изменения профилей метилирования. Уже доказана прямая связь активности ацетилирования / деацетилирования гистонов с продолжительностью жизни. Кроме того, предполагается, что эти процессы находятся под генетическим контролем.

Обычно наибольшее количество метилированых цитозиновых оснований наблюдается в ДНК, выделенной из эмбрионов или новорожденных животных, и это количество с возрастом постепенно уменьшается. Предполагается, что деметилирование с возрастом приводит к хромосомным перестройкам за счет активации мобильных генетических элементов, которые обычно подавляются с помощью метилирования ДНК. Систематическое возрастное снижение уровня метилирования может быть причиной возникновения многих комплексных заболеваний, которые нельзя объяснить с помощью классических генетических воззрений.

Эпигенетические способы лечения

Эпигенетическая терапия направлена на лечение наследственных нейродегенеративных заболеваний, в частности, ряда заболеваний посредством воздействия на эпигенетические процессы и коррекцию нарушений.

Уже разработаны лекарства, инициирующие эпигенетические процессы, которые успешно применяют для лечения некоторых разновидностей рака. Прежде всего это ингибиторы гистондеацетилаз и метилтрансфераз ДНК. Ингибитор гистондеацетилаз класса сиртуинов проходит клинические испытания для лечения болезни Хантингтона, тяжелого наследственного нейродегенеративного расстройства, при котором происходят изменения личности, в том числе когнитивных способностей и нарушение двигательных функций.

Огромное внимание сосредоточено на разработке лекарственных средств, способных подавлять узкоспециализированные эпигенетические ферменты. Однако появление новых препаратов, способных вмешиваться в эпигенетические процессы, может повлиять на перепрограммирование, которое происходит при образовании половых клеток. Теоретически это может привести к определенным последствиям не только для пациента, подвергающегося лечению, но также для его детей и внуков.

Читайте также: Интересные факты о ДНК

Эпигенетические препараты могут кардинально изменить подходы к лечению многих заболеваний. Однако процесс создания новых лекарств существенно усложняется необходимостью проведения трансгенерационных исследований, что к тому же многократно увеличивает расходы.

На первый взгляд дополнительные тестирования новых препаратов направлены на повышение безопасности лекарственных средств и поэтому подобные меры представляются вполне оправданными. Но как быть с пациентами, которых новые лекарства уже сегодня могли бы спасти от смерти? Решить эту проблему можно только при участии всех заинтересованных сторон — фармацевтических компаний, регулирующих органов и самих пациентов

Что такое эпигенетика и как она поможет нам жить дольше

Фото: Unsplash

Эпигенетика — раздел генетики, который изучает то, как наше поведение и окружающая среда влияют на работу наших генов. В отличие от генетических, эпигенетические изменения обратимы.

На практике это означает, что наша социальная среда, режим дня и питания, физические нагрузки меняют то, как организм воспроизводит клетки, влияющие на работу всех органов. И даже более того: эта информация может передаваться генетически.

Сам термин впервые ввел в 1942 году английский биолог Конрад Уоддингтон. Он впервые связал генетику и то, что Аристотель называл «эпигенезом» — учением о последовательном эмбриональном развитии. Философ разбивал куриные яйца, чтобы изучить процесс развития зародыша и порядок формирования его органов.

Уоддингтон сравнил развитие организма с течением реки, где исток — зачатие, а устье — зрелость. При этом важен и рельеф, по которому протекает река: он определяет ее протяженность, скорость и направление. По аналогии с этим внешние факторы влияют на наше развитие.

В 1960–1970-х годах ученые начали активно изучать гены, и столкнулись с тем, что не все они работают одинаково: некоторые включаются и выключаются под влиянием внешней среды.

В 1998 году группа швейцарских ученых во главе с Ренато Паро из Университета Базеля исследовала мух-дрозофил, у которых в результате мутации пожелтели глаза. Они выяснили, что, если содержать этих мух при более высокой температуре, то у потомства будут красные глаза, ч. Ученые пришли к выводу, что температура активировала хромосомный элемент в ДНК и запустила механизм, который наследуется генетически.

Позже новозеландские ученые Питер Глюкман и Марк Хансон смогли объяснить этот феномен. Они предположили, что в развивающемся организме происходит особая адаптация к предполагаемым условиям, которые ожидаются после рождения. Если прогноз оказался верным, и организм успешно адаптировался, информация об этом сохраняется на генетическом уровне как особо важная для выживания. Но если прогноз не сработал, вместо адаптации организм получает дисфункцию. Например, если во время внутриутробного развития эмбриону не хватало питательных веществ, он начинает активнее запасать их впрок. Если после рождения с едой по-прежнему туго, это оказывается полезным механизмом. Но если нет — у человека начинаются проблемы с метаболизмом, которые затем приводят к ожирению и диабету 2-го типа.

В 2003 году Рэнди Джиртл и Роберт Уотерленд из Дюкского университета (США) встроили мышам ген ожирения, а затем добавили в их корм фолиевую кислоту, витамин В12, холин и метионин. В результате мыши родили нормальное потомство, и даже несколько последующих поколений были абсолютно здоровыми.

В 2006-м их коллеги Эндрю Файер и Крейг Мелло получили первую Нобелевскую премию за исследования механизма формирования эпигенетической памяти клеток. С этого момента эпигенетика стала широко известна научному сообществу.

В 2020 году ученые доказали, что эпигенетика может участвовать в эволюции наравне с генетическими изменениями.

Как работает эпигенетика

Генетическая информация о нашем организме содержится в ДНК. Совокупность генов ДНК — это генотип, который наследуется при рождении и передается в неизменном виде потомству. Но у нас есть также фенотип — внешний вид клетки, который определяется генотипом и внешней средой.

Эпигенетические модификации — то есть те, которые происходят под влиянием внешних факторов, — не меняют генотип, но могут изменить фенотип. В результате изменится то, как ваш организм считывает последовательность генов в ДНК. Процесс считывания является одним из этапов экспрессии генов: в ходе нее наследственная информация из ДНК преобразуется в РНК, а затем в белок.

От экспрессии зависит, как часто и какие в нашем организме образуются белки, отвечающие за все жизненно важные процессы. Эпигенетические изменения могут включать и выключать те или иные гены в ходе экспрессии.

Этот приобретенный механизм (фенотип) наследуется вместе с генотипом, но может быть выключен под влиянием новых воздействий. К примеру, у однояйцевых близнецов один генотип, но фенотипы могут быть разные. В результате их масса тела, рост и вес будут отличаться, потому что у клеток разная программа экспрессии генов.

Александр Панчин, кандидат биологических наук, научный журналист и популяризатор науки:

«У человека около 200 разных типов клеток. Во всех этих клетках — одинаковая ДНК, но внутри нее работают разные участки — гены. За это в значительной степени и отвечают эпигенетические модификации. К молекулам ДНК — в зависимости от условий, типа клетки и даже времени суток — могут приклеиваться различные молекулы. Некоторые из этих модификаций могут активировать или усиливать работу тех или иных генов, а иные — подавлять. Поэтому даже при одинаковой ДНК две клетки могут выглядеть и функционировать совершенно по-разному: например, нейрон и клетка скелетной мускулатуры».

Фото:netflix.com

Важные факты об эпигенетике

  • Эпигенетика — это то, что делает нас уникальными. Например, у детей из одной семьи могут быть разные оттенки кожи и волос, разное строение тела и пищевые аллергии. Именно благодаря эпигенетическим процессам мы так отличаемся от шимпанзе, хотя наши ДНК совпадают на 99%. эпигенетических изменений — это природные и климатические условия, а также социальная среда и воспитание. Но есть множество других: физические нагрузки, образ жизни, питание, уровень стресса, особенности старения. Такие заболевания, как болезнь Альцгеймера, способны переключать гены из нормального в нездоровое состояние даже в глубокой старости, и это может стать наследуемым признаком.
  • Эпигенетические процессы начинаются еще до рождения и продолжаются на протяжении всей жизни человека. При этом в старости на нас гораздо больше влияют эпигенетические механизмы, заложенные при внутриутробном развитии, чем наш собственный образ жизни.
  • К эпигенетическим изменениям относятся только те, которые выходят за рамки нормальных процессов в организме. Например, приобретение загара таковым не является.
  • Перенесенные инфекции тоже влияют на эпигенетику. Бактерии и вирусы способны подорвать иммунную систему, и это унаследуют ваши дети. — результат и генетических, и эпигенетических процессов. Точнее, накопления генетических и эпигенетических мутаций, которые запускают неконтролируемое деление клеток и отвечают за то, какие органы они поражают.
  • Паттерны экспрессии меняются в нашем мозгу каждый раз, когда мы сталкиваемся с новой информацией, а нарушение синтеза белков стирает память о недавнем событии.
  • Эпигенетические изменения обратимы. Вы можете изменить режим питания и нагрузок, и это повлияет на ваш врожденный метаболизм.
Читайте также:  Плохой аппетит у пожилого человека

Самый хорошо изученный эпигенетический механизм — это процесс метилирования. К цитозиновым основаниям (один из элементов ДНК) добавляется метильная группа: один атом углерода и три атома водорода. Результат может быть разным. Это вызывает различные изменения в активности генов. Например, инактивация Х-хромосом у эмбриона, которые отвечают за пол будущего ребенка.

Так выглядит процесс метилирования в ДНК

Так выглядит процесс метилирования в ДНК (Фото: Christoph Bock, Max Planck Institute for Informatics )

Метилирование отвечает за то, как будут развиваться ткани и органы, а еще влияет на подавление онкогенов и некоторых вирусов.

Одни из поставщиков метильных групп, которые запускают метилирование — фолиевая кислота и витамин В12, которые часто принимают женщины во время беременности. Если этих веществ окажется недостаточно, у ребенка могут возникнуть лишние хромосомы, что приведет к развитию синдрома Дауна.

В последние годы эпигенетические изменения происходят под влиянием токсичных веществ, которые производят промышленным способом. Например, бисфенол-А, который используют при изготовлении пластиковых бутылок и контейнеров. Он уничтожает метильные группы и подавляет ферменты, которые прикрепляют их к ДНК.

Александр Панчин:

«Эпигенетические метки, в своем большинстве, стираются на ранних этапах развития эмбрионов. Хотя существуют отдельные работы о влиянии факторов среды на эпигенетические особенности потомства и даже их наследственную передачу (пусть и весьма ограниченную). Подобные работы, на мой взгляд, иногда некорректно используют для обоснования проблем со здоровьем или психикой у людей, чьи предки были подвержены неблагоприятным условиям: войнам или голоду. У меня есть ощущение, что это политизировало тему эпигенетики и мешает ее беспристрастному изучению».

Можно ли продлить жизнь с помощью эпигенетики?

Управление эпигенетическими процессами открывает перед нами огромные перспективы. С помощью направленной экспрессии генов мы могли бы получить физические и ментальные суперспособности, бесконечно регенерировать органы и существенно продлить себе жизнь. К сожалению, пока это только теория.

Но уже сегодня ученые исследуют возможности остановить развитие раковых клеток, модифицируя экспрессию генов. А мы сами можем изменить свой организм к лучшему, поменяв режим на более здоровый и передать эти изменения по наследству.

К примеру, отказ от курения может запустить повышенное метилирование ДНК. Прием фолиевой кислоты во время беременности может снизить риски множества врожденных заболеваний и отклонений у ребенка. Регулярное употребление сои, куркумы и зеленого чая, а также разнообразное питание тоже стимулируют позитивные эпигенетические изменения. Таким же эффектом обладают мягкий климат, регулярные нагрузки и свежий воздух.

Совсем недавно было опубликовано исследование о новой системе изменения активности генов, которая называется CRISPRoff. У ученых уже есть инструмент для редактирования ДНК CRISPR/Cas9 — это «молекулярные ножницы», которые могут искать конкретные гены в геноме. Достаточно указать им, какие 20 «букв» (нуклеотидов) в ДНК нужно распознать и где их разрезать, и они это сделают. Теперь систему модифицировали, чтобы она не разрезала ДНК, а приклеивала в нужном месте метильные группы, выключая тот или иной ген. Это может помочь в борьбе со старением, онкологическими заболеваниями и многими другими.

Что такое наследственные заболевания и как с ними быть?

Что такое наследственные заболевания и как с ними быть?

Наследственные заболевания передаются от одного или обоих родителей детям. Они вызываются генетическими мутациями, но далеко не все генетические заболевания являются наследственными. Как в этом разобраться, какие виды заболеваний бывают, как их лечить и как диагностировать — рассказываем в нашей статье.

Содержание

Что такое наследственные заболевания?

Наследственные заболевания — это заболевания, обусловленные генными или хромосомными мутациями. У людей от 20 000 до 25 000 генов. Генетическая мутация возникает, когда изменяется один или несколько генов. Если это генетическое изменение передается детям, то это наследственное генетическое заболевание.

При совпадении у партнеров статусов носительства определенных болезней есть высокий риск рождения ребенка с наследственным заболеванием. Если у вас не проявляются симптомы заболевания, вы по-прежнему можете быть носителем и передать мутации своим детям.

2021-05-11-2--Client-interview1

«Когда я сдала тест, жить стало спокойнее»: чем анализ генов полезен нашим клиентам

Многие генетически обусловленные заболевания проявляются не сразу после рождения, а спустя некоторое время. От наследственных заболеваний следует отличать врожденные заболевания, вызванные внутриутробными повреждениями, например, инфекцией или внешними воздействиями.

Чем отличаются наследственные заболевания от врожденных нарушений?

Генетические заболевания являются результатом изменения одного или нескольких генов и могут передаваться в поколениях или нет.

Все наследственные заболевания имеют генетическое происхождение, т. е. являются результатом изменения одного или нескольких генов и передаются из поколения в поколение. Симптомы могут не проявляться с самого рождения.

Врожденные нарушения могут быть наследственными или нет, а симптомы могут проявляться с рождения. Но их появление не обязательно связано с генетикой.

Виды наследственных заболеваний

Наследственные заболевания разделяются на хромосомные, генные и митохондриальные.

Хромосомные заболевания

В настоящее время описано около 1000 форм хромосомных заболеваний. Хромосомные заболевания возникают в результате изменения числа или структуры хромосом. Они характеризуются общими признаками: маленькая масса и длина тела при рождении, отставание в умственном и физическом развитии, задержка и аномалии полового развития и прочее.

Хромосомные заболевания наследуются редко. И более чем в 95% случаев риск повторного рождения в семье ребенка с хромосомной патологией не превышает общепопуляционного уровня. Хромосомные заболевания с аномалиями числа хромосом включают: синдром Патау, синдром Эдвардса, синдром трисомии хромосомы 8. А хромосомные заболевания с аномалиями структуры хромосом — синдром Ди Джорджи, синдром Вольфа-Хиршхорна, синдром «кошачьего крика», синдром Альфи, синдром Орбели.

Моногенные заболевания

Моногенные заболевания возникают в результате повреждения ДНК на уровне гена. Количество моногенных заболеваний по некоторым оценкам достигает 5000.

Среди признаков моногенных болезней можно выделить: различные формы умственной отсталости, дефекты органов слуха, зрения, скелетные дисплазии, болезни нервной, эндокринной, иммунной и других систем. К числу наиболее известных моногенных болезней относятся муковисцидоз, гемофилия А и В, болезнь Гоше, миодистрофия Дюшенна/Беккера, спинальная мышечная атрофия, дальтонизм.

Выявить тяжелые моногенные заболевания можно с помощью пренатальной диагностики, а также, определив наличие мутаций у родителей с помощью генетического теста.

Интереснее всего мне было узнать об особенностях метаболизма. Именно поэтому я выбрала Атлас: только тут есть достаточно объемный раздел на эту тему. Например, всю жизнь я борюсь с весом, мигренью, болями в шее и спине, анемией.

2020-07-08-Hack-health-with-tech

Что можно узнать из генетического теста?

Митохондриальные заболевания

Митохондриальные заболевания обусловлены генетическими, структурными, биохимическими дефектами в функционировании митохондрий, которые приводят к нарушению тканевого дыхания.

Митохондрии содержат свою собственную ДНК. А болезни, вызванные мутациями в митохондриальной ДНК, наследуются исключительно по материнской линии. Если именно таким образом было унаследовано митохондриальное заболевание, существует 100% вероятность того, что каждый ребенок в семье его унаследует.

Симптомы могут включать в себя: нарушение роста, слабость мышц, аутизм, ментальные расстройства, проблемы с дыханием, слухом и зрением. Примеры митохондриальных заболеваний: синдром Лея, синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта, наследственная оптическая нейропатия Лебера и другие.

Полигенные или мультифакториальные заболевания

Существуют также болезни с наследственной предрасположенностью, которые называют мультифакториальными или полигенными заболеваниями.

Мультифакториальные заболевания обусловлены наследственными факторами риска, и в значительной степени — неблагоприятным воздействием среды. К мультифакториальным заболеваниям относятся большинство хронических заболеваний, включая сердечно-сосудистые, эндокринные, иммунные, нервно-психические, онкологические и др. Например, бронхиальная астма, сахарный диабет, ревматоидный артрит, гипертоническая болезнь сердца и т.д.

Как передаются наследственные заболевания?

Организм человека состоит из триллионов клеток. Каждая клетка имеет ядро, которое содержит хромосомы. Каждая хромосома состоит из плотно свернутых нитей дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

Гены — это инструкции по сборке белков в нашем организме, которые определяют специфические черты каждого человека, например, цвет глаз или волос. Большинство клеток в организме обычно содержат 46 хромосом, организованных в 23 пары. В каждой из этих 23 пар есть одна унаследованная хромосома от отца и одна — от матери. Из 23 пар 22 пары одинаковые у женских и мужских организмов, а одна оставшаяся определяет, являетесь вы мужчиной (XY) или женщиной (XX).

Мутации, из-за которых возникают наследственные заболевания, могут иметь доминантный или рецессивный характер наследования.

Доминантное наследование означает, что только одна копия гена — от матери или отца — должна иметь мутацию (или патогенный вариант гена) для проявления признака или заболевания. А при рецессивном типе человек наследует две измененные копии одного и того же гена.

Аутосомно-доминантный паттерн наследования

При аутосомно-доминантном наследовании заболеваний генетически обусловленная болезнь проявляется в том случае, если у человека есть хотя бы один мутированный ген, и этот ген не расположен на половых (Х и Y) хромосомах.

Болезнь Хантингтона и синдром Марфана — два примера аутосомно-доминантных болезней. Мутации в генах BRCA1 и BRCA2, которые также связаны с раком молочной железы, передаются по этой схеме.

Аутосомно-рецессивный паттерн наследования

При аутосомно-рецессивном наследовании мутируют обе копии генов. Чтобы унаследовать аутосомно — рецессивное заболевание, такое как муковисцидоз, спинальная мышечная атрофия, или фенилкетонурия (ФКУ), оба родителя должны быть носителями. Ребенок наследует две копии дефектного гена — по одной от каждого родителя. Например, люди, имеющие одну копию гена с мутацией, а вторую — без мутации, называются носителями, потому что сами они здоровы.

Читайте также:  Ишемическая болезнь сердца ИБС

Х-сцепленное рецессивное наследование

В Х-сцепленном рецессивном наследовании мутированный ген находится на Х-хромосоме. Болезнь проявляется только в случае, если другой Х-хромосомы с нормальной копией того же гена у человека нет.

Мышечная дистрофия Дюшенна, некоторые виды дальтонизма и гемофилия А — примеры рецессивных заболеваний, связанных с X-хромосомой. Мужчина с рецессивным заболеванием, связанным с X-хромосомой, передаст свою нетронутую Y-хромосому сыновьям, и ни один из них не пострадает. Если он передаст свою Х-хромосому (с дефектным геном) своим дочерям, то все они будут носителями болезни. У его дочерей может не быть симптомов или только легкие признаки заболевания, но они могут передать мутированный ген своим детям.

Женщины-носители рецессивного заболевания, связанного с X-хромосомой, часто имеют лёгкие признаки заболевания или вообще не имеют симптомов. Это связано с тем, что у женщин-носителей есть одна нормальная копия гена и одна мутированная копия. Нормальная копия обычно компенсирует дефектную копию в женском организме, в отличие от мужчин, у которых только одна X-хромосома.

Женщины, имеющие только один патологический ген, передают заболевание в среднем половине своих детей вне зависимости от пола. Женщины же, имеющие два патологических гена, передают заболевание всем своим детям. К таким заболеваниям относятся гемофилия А и дальтонизм.

2020-09-10-Family-planning-200813-

Как генетическое тестирование помогает при планировании семьи

Если вы знаете или предполагаете, что у вас или вашего партнера в семейной истории есть какое-либо генетическое заболевание, вы можете определить это с помощью Генетического теста Атлас. Генетическое консультирование поможет вам узнать о методах лечения, профилактических мерах и репродуктивных возможностях.

Как лечить наследственные заболевания и как с ними жить?

Раньше наследственные заболевания были неизлечимы. Сейчас это по-прежнему остаётся проблемой для многих заболеваний, но для некоторых из них методы лечения уже найдены. Например, это касается болезней, связанных с нарушением метаболизма.

При большинстве наследственных нарушений обмена веществ один фермент либо вообще не вырабатывается организмом, либо вырабатывается в форме, которая не работает. Например, при отсутствии какого-либо фермента в организме могут накапливаться токсичные вещества или может не синтезироваться необходимый продукт — как при гемохроматозе 1 типа.

При этом заболевании организм поглощает слишком много железа из пищи и не может естественным образом избавиться от избытка. Это может привести к чрезмерному накоплению железа в сердце, поджелудочной железе и печени.

Лечение генетических нарушений обмена веществ следует двум общим принципам:

  • Необходимо сократить или исключить прием любой пищи или лекарств, которые не усваиваются организмом.
  • Заменить или восполнить отсутствующий или неактивный фермент для восстановления метаболизма с помощью диеты и/или лекарств.

Есть более серьезные и распространенные наследственные заболевания, которые не лечатся. Например, мековисцидоз — скопление слизи в лёгких и в пищеварительной системе. От муковисцидоза нет лекарства, но разные методы контроля симптомов помогают предотвращать или уменьшать осложнения и облегчать жизнь с этим заболеванием.

Со временем муковисцидоз прогрессирует и может привести к летальному исходу, особенно при наличии сопутствующих инфекций. Сегодня благодаря достижениям медицины около половины людей с муковисцидозом доживают до 40 лет. Дети, рожденные с этим заболеванием в наши дни, смогут прожить ещё дольше.

Одно из самых тяжелых наследственных заболеваний, спинальная мышечная атрофия, также с недавнего времени поддается лечению с помощью генной терапии. Но доступен этот метод далеко не каждому. Препарат для лечения СМА — самый дорогой лекарственный препарат в мире.

Лечение или купирование генетических заболеваний стало возможным благодаря международному проекту «Геном человека» по изучению и картированию генов человека, произошел прорыв в диагностике и лечении наследственных заболеваний. Результаты проекта помогают не только находить гены, мутации в которых приводят к заболеваниям, но и диагностировать их с максимальной точностью.

Как я могу узнать, что являюсь носителем генетического заболевания?

Наши гены содержат инструкции, которые сообщают организму, как правильно функционировать. При изменении этих инструкций развиваются различные заболевания. Во многих случаях симптомы впервые проявляются в зрелом возрасте, поэтому иногда мы не знаем, что являемся носителями. Предупредить риски развития и передачи наследственного заболевания можно с помощью Генетического теста Атлас.

Эпигенетическая косметология: объясняем, советуем…рекомендуем!

Не спешите искать вынесенный в заголовок термин в Яндекс – что-то конкретное об этом направлении сразу вы точно не найдете. В этой статье мы поможем вам разобраться в том, что такое эпигенетическая косметология.

Эпигенетика – это наука, изучающая активность человеческих генов, которые не затрагивают структуру ДНК. Эта научная дисциплина направлена на то, чтобы доказать – внешний вид нашей кожи определяется генетикой лишь на 20-30%. А с остальными 80% или 70% генами человек может работать самостоятельно, по сути, продлевая молодой вид своей кожи.

Скажете, что это фантастика? Возможно. Но в современной косметологии с каждым днем не остается ничего невозможного.

Эпигенетическая косметология

Механизм взаимодействия внешних факторов и изменений в организме

Предмет изучения эпигенетики – любые внешние факторы, влияющие на наши гены. Например, это постоянные стрессы, отражающиеся на состоянии нашей кожи. Или хронический недосып, который тоже не добавляет преимуществ нашему внешнему виду.

Так вот, недосып, стрессы или другие внешние факторы влияют на обменные процессы в нашем организме, на функции клеток и тканей в целом. Это нарушает различные функции и вызывает сбои в работе клеток, тканей и органов.

Но внешние факторы могут оказывать разное воздействие – как негативное, так и благоприятное. Простой пример. Многие согласятся, что современные подростки 14-16 лет выглядят весьма «взросло» для своего возраста. Это вызвано тем, что в современном мире отсутствуют многие внешние факторы, ранее считавшиеся очень опасными, например, различные инфекции и детские заболевания, которых сегодня можно избежать путем своевременной вакцинации. Изменились условия жизни – в сторону большей комфортности, появились возможности вести здоровый образ жизни. Наконец, стала куда более доступной энергетически ценная пища, витамины. Совокупность этих факторов позволила генам, отвечающим за высокий рост и более активное развитие многих систем организма, «проснуться» и начать действовать.

Но внешние факторы могут пробудить к жизни и гены с отрицательным воздействием. Например, это может произойти еще до рождения ребенка. Предположим, что в процессе внутриутробного развития плод получает мало пищи и автоматически запасает еду «впрок». После рождения, если питание вновь недостаточное, организм родившегося ребенка выживает за счет накопленных запасов. Если же нет, то «запасливый» метаболизм может спровоцировать ожирение или диабет на дальнейших этапах жизни.

Омоложение с помощью эпигенетики

Вернемся к косметологии. За последнее время выявили массу генов, ответственных за выработку коллагена и эластина в коже, как положительные, так и отрицательные. Именно отрицательные гены ухудшают способности к регенерации кожи, удержанию влаги, сохранению эластичности. Иными словами – приводят к старению кожи.

И как раз благодаря эпигенетической косметологии внешность реально улучшать не только с помощью мезотерапии или пластических операций, но и с помощью препаратов, состав которых максимально напоминает строение человеческих клеток.

Какие же вещества сегодня используют косметологи в качестве эпигенетических модуляторов?

  • Ресвератрол – полифенол из красного винограда, обладающий профилактическим эффектом против опухолей.
  • Флавоноиды – кверцетин из ягод, фруктов, сои.
  • Полифенолы зеленого чая.

Укрепляют эпигенетический профиль и пептиды, в частности, трипептид GHK-Cu, который также называют «медным» или «медьсодержащим». Он помогает «усмирять» ряд генов возникающих у людей с метастатическими опухолями, повышает активность гена, отвечающего за выработку коллагена и декорина, улучшает генетическую активность стволовых клеток кожи. Сегодня пептиды присутствуют во многих препаратах – масках, кремах, сыворотках, мезотерапевтических препаратах.

В эпигенетической косметологии не обойтись и без ретиноидов. Они активируют гены, отвечающие за деление клеток и омоложение кожи.

Какие препараты используют в клинике «МАК»?

Определение эпигенетических механизмов, от которых зависит изменение кожи, дает современным производителям косметологических препаратов массу возможностей. Сегодня на рынке есть масса средств, в составе которых есть ингредиенты, обладающие позитивным эпигенетическим эффектом. Многие из таких препаратов используют и врачи клиники «МАК».

Во-первых, это линейка препаратов PremierPharm – наружные и инъекционные средства, а также БАДы:

PremierPharm

  • Kane NY Primer – филлер против морщин.
  • Uvenox® AP2 – сыворотка (топический миорелаксант).
  • Post-Treatment Mask – маска для восстановления.
  • Sculpt Secret™ Facial Sculpting Serum – липомоделирующая сыворотка для лица.
  • Sculpt Secret™ Body Slimming Serum – липомоделирующая сыворотка для тела.
  • Sculpt Secret™ Eye Sculpting Serum – скульптурирующая сыворотка для лица.
  • Meso-Wharton P199™ Facial Renewal Serum и Cream – сыворотка и крем с омолаживающим эффектом.

К инъекционным препаратам относятся:

  • MesoEye C71™ – для коррекции периорбитальной области.
  • MesoSculpt C71™ – для перепрограммирования жировых клеток.
  • Meso-Wharton P199™ – средство для реструктуризации и биорепарации кожи.
  • Meso-Xanthin F199™ – для эпигенетической «клеточной» терапии кожи.

Что касается биодобавок, то это препарат Epi-Oral F199™ – противовозрастная биологическая добавка эпигенетической направленности.

Препарат Epi-Oral F199™

Наши специалисты активно применяют и инъекционные препараты немецкого бренда Leistern Pharmaceuticals, направленные на профилактику старения, борьбу с симптомами угревой болезни, коррекцию дисхромий.

Leistern Pharmaceuticals

Данные средства активно используются в комплексных программах омоложения кожи. Препараты этого бренда помогают восстановить иммунитет кожи, повысить активацию обменных процессов в ней и стимулировать активность фибробластов, что предотвращает старение кожных покровов.

Подведем итог. Сегодня эпигенетическую косметологию можно назвать очередным шагом в развитии биохолистического подхода к профилактике старения и лечению заболеваний кожи. Преимущество эпигенетики в том, что она, выражаясь простыми словами, помогает «зрить в корень», исследуя глубинные структуры кожи и устраняя причины ее плохого состояния там, где «традиционные» лекарства подчас оказываются бессильны.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.