Токсины окружающей среды и эпигенетика

Сейчас мы сосредоточились на генетических компонентах риска развития заболеваний, но существует одна большая проблема, на которую не обращают внимания, – влияние токсинов окружающей среды на наши гены и эпигеном. Специалисты Центра по контролю и профилактике заболеваний нашли 148 различных химических веществ в крови и моче жителей США. Находится все больше подтверждений тому, что вредные для окружающей среды вещества могут вызывать заболевания, провоцируя эпигенетические изменения в нашем геноме, из-за чего изменяется активность определенных генов. Например, содержание в воде мышьяка оказывает сильное влияние на процесс метилирования и ведет к формированию опухолей мочевого пузыря. Воздействие высокой концентрации других тяжелых металлов (никель, ртуть, хром, свинец и кадмий) в воде и пищевых продуктах также может повлиять на процесс метилирования и вызвать изменения в генах, что ведет к различным видам рака, в том числе раку печени и легких. В конечном итоге по всему миру количество смертей от воздействия вредных для окружающей среды веществ, многие из которых связаны с эпигенетическими изменениями, оценивается в 13 миллионов.

Мы не хотим сеять панику, но важно следовать за наукой. Пожалуй, никто не продвигал нашу информацию по этому вопросу так активно, как д-р Майкл Скиннер, специалист по биологии развития из Вашингтонского университета. В ходе одного из исследований Скиннер подвергал беременных крыс воздействию химического вещества, известного своей способностью влиять на развитие эмбриона, – фунгицида под названием винклозолин, который используют для обработки виноградников от плесени, а также для предотвращения гниения и других болезней фруктов и овощей. Было уже доказано, что винклозолин снижает фертильность самцов мышей. Скиннер обнаружил, что у потомства мышей, которые подверглись воздействию химикатов, вплоть до четвертого-пятого поколения отмечалась низкая численность сперматозоидов. Этот результат успешно повторился 15 раз.

Причиной уменьшения численности сперматозоидов, обусловленного воздействием винклозолина, были не мутации в ДНК, а эпигенетические изменения у взрослых мышей (через метки метилирования), которые потом перешли по наследству к следующему поколению. (Это отличается от того, что мы привыкли слышать, когда мутантные гены, которыми обусловлено то или иное заболевание, передаются от родителей к детям, как при серповидно-клеточной анемии.) Таким образом, появился еще один ключ к существованию «межпоколенной генетики».

Кроме того, Скиннер и его коллеги обнаружили, что существует определенный профиль, при котором метильные метки присоединялись к генам после того, как мышей подвергали воздействию различных токсичных химических веществ. Каждый токсин, был ли это инсектицид или реактивное топливо, оставлял собственный отчетливый след. В некоторых случаях изменения в активности генов могли передаваться по наследству и создавать у потомства предрасположенность к определенным заболеваниям. Например, инсектицид ДДТ, использование которого в США долгое время было запрещено из-за губительного влияния на пищевые цепочки животных и птиц, также действует и на эпигенетическом уровне. Воздействие ДДТ на мышей создало у последующих поколений животных предрасположенность к ожирению и всем болезням, которые им обусловлены, – сердечно-сосудистым заболеваниям и диабету.

Широкий спектр вредных эпигенетических изменений обусловлен воздействием пестицидов. Метоксихлор, который используют для обработки скота от блох, комаров и других насекомых, вызвал у мышей дисфункцию тестикул и яичников. Другой пестицид, диэльдрин, серьезно влияет на эпигенетические изменения (ацетилирование) гистонов, что привело к отмиранию у мышей нервных клеток, результат которого – болезнь Паркинсона. Эксперименты Скиннера на мышах также показали, что воздействие диоксина, канцерогенного химического соединения, которое содержится в промышленных отходах, способствует эпигенетическому наследованию заболеваний предстательной железы, заболеваний почек и поликистоза яичников.

Один из лучше всего изученных токсинов окружающей среды, который может стать причиной аномальных эпигенетических изменений, – бисфенол, или БФА. Он применяется в производстве пластмасс, из которых делают контейнеры для еды и напитков, в том числе и детские бутылочки. Известно, что БФА вызывает эпигенетические изменения. Мы приведем пример из компетентного исследования. Проведенное в Университете Тафтса исследование показало, что БФА может изменить активность генов в молочных железах крыс, которые подверглись воздействию химикатов в утробе матери, а позже у этих животных обнаружилась более высокая степень предрасположенности к раку молочных желез. До этого выяснилось, что БФА повышает риск рака предстательной железы. В ходе других исследований эпигенетические изменения, вызванные БФА, были связаны с пожелтением шерсти у определенной породы мышей, а также с повышением риска развития рака. (Обратите внимание: единственный способ уберечь детей от воздействия БФА – использовать стеклянные бутылочки и контейнеры или искать на них маркировку «не содержит БФА».)

И наконец, диэтилстилбестрол, который использовали в 1940–1960-х гг. для профилактики выкидышей у беременных женщин, повышает риск развития рака груди. Теперь мы знаем, что это связано с эпигенетическими изменениями. Стоит задать себе вопрос, передаются ли они следующим поколениям вместе с повышенным риском.

Загрязнение воздуха, особенно транспортными выхлопами, также ведет к эпигенетическим изменениям, которые могут вызывать воспаление по всему организму. Бензол, который содержится в бензине и других видах топлива на основе нефти, ведет к метилированию ДНК, из-за которого развивается лейкемия. Хлорирование водопроводной воды ведет к образованию побочных продуктов – тригалометанов, триэтилтина и хлороформа, все они могут вызвать эпигенетические изменения. В ходе исследований удалось получить доказательства вредного воздействия этих веществ на здоровье. Крысы, в питьевой воде которых содержался триэтилтин, страдали от частых воспалений мозга и отеков, возникавших из-за метилирования. Хлороформ и тригалометан, известный под названием бромдихлорметан, были причиной повышенного метилирования в клетках печени и генах, которыми обусловлены заболевания печени.

Даже у безопасных веществ, не связанных с подобными рисками, есть множество подводных камней.

Тревожный факт: многие пряности, завезенные из Индии, содержали тяжелые металлы. Причина кроется в близком расположении плантаций с пряностями к шахтам и металлургическим комбинатам, в результате такого соседства для орошения плантаций используется загрязненная вода. Только в 2013 г. Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами запретило импорт более 850 партий пряностей со всего мира. Чтобы свести к минимуму подобный риск, можно безопасно использовать органические пряности, выращенные в США, и с осторожностью покупать пряности из Индии и Китая. Покупать стоит продукты известных торговых марок в магазинах с хорошей репутацией. Особенно осторожно следует покупать пряности неизвестных поставщиков в небольших местных магазинах или заказывать через интернет. Во многих случаях в мелкие магазинчики этнической направленности завозят товары от поставщиков, которые обходят проверку Управления по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами. Притом что загрязненными считаются лишь 2 % импортных пряностей, вы сильно рискуете, приобретая их у неизвестных зарубежных продавцов.