Connect with us

Здоровье

Как ДНК играет в испорченный телефон: мутации возникают в мозге человека еще до рождения

Опубликовано

,

Коллектив американских ученых провел тонкую и кропотливую работу: они извлекали ДНК из отдельных нейронов эмбрионов человека и искали в них мельчайшие, «однобуквенные» отличия. Оказалось, что больше половины точечных мутаций появляются уже на ранних стадиях развития эмбриона, что возникают они гораздо быстрее, чем у взрослых людей, и что некоторые из них похожи на мутации в раковых клетках

Не все клетки одинаково полезны

Принято считать, что все неполовые клетки в организме здорового человека генетически идентичны. Грубо говоря, это значит, что если взять две клетки кожи, то мы обнаружим в них одинаковые последовательности ДНК. Однако это утверждение верно лишь до некоторой степени. Если бы инопланетяне, впервые попавшие на Землю, посмотрели на толпу людей, то тоже, вероятно, решили бы, что все люди одинаковы. Но мы-то знаем, что это не так.

Читайте по теме:
Что прививки делают с организмом: ученые раскрыли главный секрет вакцинации

Вот и с клетками так же. Клетки нашего организма в течение жизни накапливают генетические различия. Это явление называют мозаицизмом. Различия могут быть глобальными — например, если в клетке в результате неудачного деления остаются лишние хромосомы. Бывают различия поменьше — например, перемещение подвижных частей ДНК (мобильных элементов) из одной области генома в другую. Но некоторые изменения настолько малы, что их не каждый раз удается обнаружить. Это однонуклеотидные вариации — отличия в одной-единственной букве (нуклеотиде) среди большого текста ДНК. Их относят к точечным мутациям.

Даже минимальное изменение последовательности гена может привести к нарушению его работы. Самый известный пример — серповидноклеточная анемия, при которой замена одного(!) нуклеотида в гене глобина сказывается на последовательности белка гемоглобина. Гемоглобин неправильно сворачивается, отчего несущие его эритроциты принимают форму серпа и хуже переносят кислород. По такому же принципу может происходит опухолевая трансформация: изменение одного нуклеотида может привести к тому, что белок станет работать хуже или, наоборот, лучше. А если этот белок контролирует, скажем, деление клетки, то это может стать причиной развития опухоли.

Читайте по теме:
В Кремниевой долине бум на биохакинг: как люди пытаются «взломать» себя, чтобы стать гениями

Испорченный телефон

Откуда берутся эти микроскопические ошибки? Во-первых, они неизбежно возникают при копировании ДНК. Представьте, что перед вами положили последовательность длиной в три миллиарда букв (именно столько нуклеотидов составляют геном одной клетки) и предложили к каждой подписать пару (А напротив Т, Г напротив Ц и наоборот) за ограниченное время. Сколько ошибок вы допустите по невнимательности? ДНК-полимераза, занимающаяся репликацией ДНК, ошибается в среднем 6 раз на 10 миллиардов нуклеотидов. То есть при каждом делении клетки возникают одна-две ошибки.

Кроме того, в ДНК могут возникать повреждения под действием других веществ, например активных форм кислорода (эти агрессивные молекулы накапливаются в клетке при окислительном стрессе). С этими повреждениями призваны справляться белки системы репарации. Как правило, они вырезают поврежденный нуклеотид и достраивают новый, ориентируясь на вторую, нетронутую цепь ДНК. Но иногда ошибки могут быть в обеих цепях, так что мутация так и остается в геноме.

Передача наследственной информации чем-то напоминает игру в испорченный телефон. Передавая одно и то же сообщение длиной в миллиарды нуклеотидов из поколения в поколение, клетки стремятся сохранить его нетронутым. Но те, кто играл в испорченный телефон, помнят, что самое увлекательное в этой игре — сверять то, что получилось на выходе, с тем, что было на входе. Этим и занималась группа ученых из клиники Мэйо, Стэнфордского и Йельского университетов: они решили посмотреть, как быстро накапливаются ошибки в развивающемся мозге человека. Их результаты опубликованы в журнале Science, и там можно обнаружить много неожиданных фактов.


Диаграмма, на которой демонстрируется пример мутации, в результате которой цитозин заменился тимином
Изображение: NHS National Genetics and Genomics Education Centre / wikimedia commons / CC BY 2.0

Старение начинается еще до рождения

Исследователи работали с мозгом зародышей человека возрастом от 15 до 21 недели (абортивный материал). Они выделяли клетки-предшественники нейронов из коры больших полушарий эмбрионов и выращивали из каждой отдельную колонию (клон). Дальше выделяли из каждого клона ДНК, секвенировали и сравнивали их друг с другом. Оказалось, что к 20-й неделе развития эмбриона в каждом его нейроне уже накапливается по 200—400 однонуклеотидных вариаций (ОНВ). В том же выпуске Science другая группа исследователей публикует данные подсчета ОНВ в нервных клетках людей в течение жизни. Для сравнения: в нервных клетках новорожденных находят примерно 1000 ОНВ, у взрослого человека (около 45 лет) — 1500 ОНВ, а к старости (80 лет) их число достигает примерно 2500.

Читайте по теме:
Медицина будущего, которое наступило: как в Украине выращивают органы и ткани

Эти результаты переворачивают наши представления о накоплении ошибок в геноме. Вопреки бытующему мнению, согласно которому большинство ошибок в ДНК появляются в течение жизни человека и приводят к неизбежному старению, оказывается, что не менее трети точечных мутаций возникает еще в зародышевом периоде. Теперь же у нас есть основания считать, что все мы появляемся на свет уже в некотором роде подпорченными, а стареть начинаем с самого первого деления оплодотворенной яйцеклетки.

Теперь же у нас есть основания считать, что все мы появляемся на свет уже в некотором роде подпорченными, а стареть начинаем с самого первого деления оплодотворенной яйцеклетки.

Сравнивая наборы ОНВ в клетках, можно сделать вывод о том, насколько рано в ходе развития они возникли. Так, авторы исследования решили сравнить обнаруженные ОНВ в нейронах с «опечатками» в клетках селезенки. Почему именно селезенки? Дело в том, что расхождение предшественников нервной ткани и селезенки происходит довольно рано — примерно на 12-й день развития. Это событие, в ходе которого нейроны и клетки селезенки «расстаются», называется гаструляцией. А предшественники нервной ткани остаются в наружном слое. Среди однобуквенных ошибок в геномах нейронов и клеток селезенки всего 1,4% оказались общими. То есть примерно четыре ОНВ встречалось в каждой клетке до гаструляции. С одной стороны, это не так много. С другой стороны, эти ошибки появились за первые 12 дней развития! То ли еще будет.

А дальше ситуация развивается еще интереснее. Если сразу после оплодотворения ошибки возникают со средней скоростью 0,33 ОНВ в день (4 ошибки за 12 дней), то после гаструляции — уже 1,3 ошибки в день. В период с 15-й по 20-ю неделю в эмбрионе идет активный нейрогенез, то есть предшественники нейронов делятся часто. И здесь скорость появления ошибок достигает уже 5,1 ОНВ в день. Такими темпами к моменту рождения и набегает по тысяче ошибок в каждом нейроне. Затем, к счастью, процесс замедляется, потому что предшественники нейронов делятся все реже и реже. С момента рождения и до старости ошибки копятся равномерно, по разным подсчетам — около 23—36 в год, то есть 0,06—0,1 ОНВ в день.

Инфографика: Анатолий Лапушко / chrdk

Интересно подумать, чем вызван скачок появления точечных мутаций после четвертого месяца развития. Авторы исследования полагают, что причиной тому может быть окислительный стресс: в развивающийся мозг активно прорастают сосуды. Следовательно, возрастает концентрация кислорода. А вместе с тем больше и активных форм кислорода, которые атакуют ДНК. Вероятно, клетки мозга оказываются не готовы к окислительному стрессу и запускают свои системы защиты от него медленнее, чем следовало бы. Также стоит отметить, что данные о числе ошибок в ДНК нейронов у новорожденных похожи на ранее полученные другими группами исследователей данные про ошибки в ДНК других клеток, например стволовых клеток кишечника. Так что нейроны не единственные накапливают в себе ошибки в таком количестве. В других органах, вероятно, происходят те же процессы, что и в мозге.

Эффект бабочки

Область применения этих открытий нам еще предстоит осознать. Большинство детей появляются на свет неврологически здоровыми. Означает ли это, что 1000 ошибок, которые несет каждый их нейрон, абсолютно безвредны? К сожалению, нет. Некоторые из обнаруженных ОНВ оказались похожи на мутации, встречающиеся в раковых клетках. Их около 3%, то есть в каждой клетке-предшественнике нейрона у пятимесячного эмбриона может быть до 12 злокачественных ошибок. Понятно, что не все они потом неминуемо приведут к образованию опухолей — какие-то окажутся непригодны для выживания, какие-то погибнут под натиском иммунитета, но так или иначе, все они представляют угрозу.

Кроме того, не так давно было обнаружено, что некоторые наборы ОНВ коррелируют с развитием аутизма, шизофрении и биполярного расстройства. С одной стороны, из этого открытия пока рано делать выводы, так как для каждого ОНВ в отдельности корреляции слишком слабые. И мы не можем однозначно утверждать, что нашли тот самый нуклеотид, замена которого приводит к аутизму и шизофрении. Но с другой стороны, не стоит забывать, что поиск ОНВ у живых людей проводится на клетках крови, а не мозга. То есть таким способом можно выявить только те ОНВ, которые возникли на самых ранних этапах развития, до гаструляции, когда еще не было разделения на клетки нервной и кровеносной систем. Иными словами, наша кровь не всегда позволяет судить о том, что происходит у нас в голове. И, по результатам последних исследований, наш внутренний мир — во всех смыслах этого слова — предстает гораздо богаче и разнообразнее, чем казался до сих пор.

По материалам chrdk.ru

Woman

Известный диетолог раскрыла 10 правил, которые помогают худеть ежедневно

Опубликовано

,

Автор:

Известный украинский диетолог и нутрициолог Даниэлла Харатин, которой самой ее знания помогли похудеть на  60 килограммов, дала 10 советов на каждый день, которые помогут худеть и не набирать вес в разных обстоятельствах: на работе, в кругосветном путешествии и даже во время праздничного банкета.

Если вы хотите худеть не только во время диеты, через несколько месяцев или лет возвращаясь в старую форму, нужно навсегда освободить место в своей жизни для здоровой еды. Есть несколько секретов, которые помогут держаться в форме, даже если вы завсегдатай фестивалей уличной еды, заядлый путешественник или трудоголик, который пропадает в офисе допоздна.

1.Куда бы вы ни собирались — на работу или в путешествие, всегда берите с собой какой-то фрукт или овощ для перекуса.

2.Овощи — короли. Вы должны иметь гору из них на тарелке при каждом приеме пищи.

3.Овощи не обязательно должны быть свежими. Замороженные овощи тоже подходят для идеальной диеты. Главное придерживать двух правил: следить, чтобы в пачке с овощами не было других добавок (рис или другие углеводы), и стараться заготавливать их самостоятельно.

4.Помните, что специи сделают вашу еду разнообразнее. Например, две куриные грудки можно приготовить совершенно по-разному, если одну замариновать и запечь в специях, а вторую приготовить с медом и тимьяном.

5.Всегда старайтесь употреблять натуральные продукты. Например, выбирайте филе рыбы вместо рыбных палочек, или картофель вместо замороженных крокетов

6.Если вам нужно поесть вне дома, всегда выбирайте наименее обработанные продукты. Например, на завтрак покупайте натуральный йогурт вместо ягодного, и берите овсянку вместо хлопьев или мюслей. В пекарне возьмите сэндвич с цельнозерновым хлебом и индюшкой вместо круасана со свиным балыком, и всегда отдайте предпочтение фрукту вместо шоколадки!

Читайте по теме:
Почему вы не можете сбросить вес. Диетолог назвала 10 неочевидных врагов похудения

7.Микс орехов и сухофруктов – идеальное меню для трапезы в самолете или поезде .

8.Фрукты или ягодные смузи — всегда будут лучшим выбором, нежели десерт.

9.Протеиновый батончик без сахара и добавок — это то, что всегда должно находиться в вашей сумке, потому что им можно заменить любой прием пищи, когда нет возможности нормально покушать.

10.Купите себе красивый ланч-бокс. Выберете себе такую посуду, которая будет вызывать желание брать ее собой, куда бы вы ни собрались: на пикник, в офис, в дорогу. Обычный пластиковый короб не выглядит очень аппетитно, так почему же не порадовать себя красивым цветным боксом или посудой для ланча в ретро стиле?

Читать дальше

Здоровье

Найден новый способ диагностики рака простаты на ранней стадии

Опубликовано

,

Специалисты Университета Данди разработали новый способ диагностики рака простаты на ранней стадии, который, по их мнению, может стать настоящим прорывом в выявлении и последующем лечении смертельной болезни.

Технология, разработанная шотландскими учеными — эластография сдвиговой волны, при которой  твердость или жесткость ткани измеряется на основании скорости передвижения сдвиговой волны,генерирующейся мощным ультразвуковым импульсом в фокальной точке, уже используется в медицине (в частности, в маммологии, при исследовании щитовидной железы, а также в диагностике заболеваний костно-мышечной системы), однако она впервые применена при диагностики рака простаты. По мнению авторов исследования, данный момент это не только более точный, но и значительно более дешевый метод исследования, пишет Daily Mail.

Читайте по теме 
Врач назвал опасные симптомы, который должен знать каждый мужчина

Поскольку раковые ткани жестче обычных, ультразвук позволяет точнее определить заболевание и лучше подходит для диагностики.

В исследовании приняли участие около 200 человек, и, по словам, руководителя проекта профессора Гуляма Наби, его команда планирует продолжить тестирование своей разработки. «Мы продемонстрировали существенную разницу в результатах между нашей технологией и существующими методами диагностики, как, например, МРТ. Нам удалось выявить опухоли, которые не были обнаружены в результате МРТ. Теперь мы с более высокой точностью видим, какой участок ткани поражен раком и в каких методах лечения нуждается пациент. Это значительный шаг вперед», — заявил ученый.

Читайте по теме 
«Венеция» внутри: ученые нашли новый орган в теле человека, который важен в борьбе с раком

Отметим, что на данный момент не существует единого теста для для выявления рака предстательной железы. МРТ, различные биопсии и другие обследования помогают определить лишь уровень развития болезни, а также концентрация простатического специфического антигена в крови.

Читать дальше

Здоровье

Гуру нейробиологии о способности людей самоисцеляться: «То, что раньше считалось чудом, сейчас является нормой»

Опубликовано

,

О том, как силой мысли можно влиять на продолжительность жизни и качество здоровья, Proman Ukraine узнал от выдающегося нейробиолога, коуча с мировым именем, автора популярных бестселлеров по версии New York Times Джо Диспензы

Согласно статистике лишь 10 % ученых исследуют особенности человеческого мозга и только 2 % из них имеют дело с такой тонкой категорией, как подсознание. Джо Диспенза, несмотря на ироничные улыбки в свой адрес, говорит о силе подсознания и возможности каждого человека изменить собственную реальность. На протяжении последних нескольких лет он исследует мозг человека в разрезе памяти и феномена силы подсознания. «То, что раньше считалось чудом, сейчас является нормой», – утверждает нейробиолог. Об этом он заявил во время своей лекции-интенсиве, прошедшей в Киеве и ставшей платформой, объединившей интеллектуальную элиту страны.

Читайте по теме:
Нейрохирург Игорь Курилец о тайнах мозга, самых сложных операциях и звездной болезни врачей

Примечательно, что Киев стал единственным городом на постсоветском пространстве, который посетил нейробиолог. А все потому, считают организаторы, что сейчас украинцы как никогда ранее открыты к изменениям и готовы работать над собой, чтобы создавать новую личностную реальность.

«Используя знания в таких дисциплинах, как генетика, нейробиология, прикладная физика, каждый из нас может стать создателем программного обеспечения собственного мозга, его пилотом и выйти за пределы своей физической реальности»

Джо Диспенза представил результаты собственных исследований, подтверждающих, что человеческое подсознание как и квантовое поле имеет бесконечные возможности. Используя знания в таких дисциплинах, как генетика, нейробиология, прикладная физика, каждый из нас может стать создателем программного обеспечения собственного мозга, его пилотом и выйти за пределы своей физической реальности.

«Человеческий мозг может за считанные дни проходить процесс трансформации, при этом каждый человек способен регулировать свое состояние и даже выработать навык «правильных» мыслей. Иными словами, с легкостью жонглировать эмоциями, меняя гнев и страх на радость и благодарность»

«Люди – это чудеса адаптации и изменений», – анонсирует нейробиолог. Его исследования, в которых приняло участие порядка 10 тыс. человек из разных стран, подтверждают, что человеческий мозг может за считанные дни проходить процесс трансформации, при этом каждый человек способен регулировать свое состояние и даже выработать навык «правильных» мыслей. Иными словами, с легкостью жонглировать эмоциями, меняя гнев и страх на радость и благодарность. Когда это происходит, человек может укрепить свою иммунную систему и повлиять на глюкокортикоидный гормон – кортизол, отвечающий за сохранение энергетических ресурсов организма. Более того, на основе навыка влияния на собственное мышление вырабатывается способность регулировать рост новых нейронов, раковых клеток и даже возможность изменить свой генетический возраст. «Обычные люди уже совершают необычные вещи!» – заявляет ученый.

Читайте по теме:
Мозг помнит боль, которой не существует – нейрохирург

В качестве примера он приводит историю одной немки, матери-одиночки, поборовшей рак на его поздней стадии развития вопреки прогнозам медиков. По прогнозам врачей, женщине было отведено не более 3 – 6 месяцев жизни. Когда стандартные методы лечения оказались бессильными, она решила взять ситуацию в свои руки, определив новое видение самой себя и перестав жаловаться на прошлое, «застревая» в деструктивных эмоциях. Иногда она теряла силы и не хотела продолжать заниматься медитацией, мешал страх, осуждение со стороны докторов и близких. Но, превосходя саму себя каждый день, она добилась трансформации собственной личности и победила болезнь. Данный опыт, по словам Джо Диспензы, подтверждают научные факты, согласно которым гены сами по себе не способны провоцировать болезни.

В 99 % случаев это происходит из-за стиля жизни, неверной линии поведения и тех сигналов, которые подает наш мозг генам, реагируя на проявления внешней среды.

Следует отметить, что началу исследований Джо Диспензы послужил его собственный трагический опыт.  После страшной автомобильной аварии единственным шансом на возвращение ученого к нормальной жизни, по мнению врачей, было скрепление поврежденных позвонков с помощью импланта. Но Диспенза решил пойти альтернативным путем и восстановиться, используя силы мысли, тем самым бросив вызов традиционной медицине. 9 месяцев ежедневных практик привели его к цели, после чего он стал первопроходцем в исследовании возможностей человеческого сознания. Чтобы перейти от сухих научных терминов и понятий, как проведенные исследования работают на практике, Джо Диспенза представил столичной публике несколько лайфхаков, способных помочь любому человеку вне зависимости от возраста, религиозных взглядов и политических убеждений выйти на принципиально новый уровень своей жизни.

Читайте по теме:
Нейробиолог рассказал, как «прошить» мозг на ошеломляющий успех

Итак, шагом № 1 на пути к трансформации сознания должно стать принятие решения – какая часть вашей жизни переходит в будущее, а какую – следует оставить в прошлом? Ответ на этот вопрос, по мнению ученого, даст медитативная практика, способная отключить человека от окружающей среды и всех внешних факторов, что, в свою очередь, позволит проанализировать деструктивные эмоции, полученные в детстве, и обрести сознательность – в мыслях, делах, убеждениях. Но здесь всё же есть возрастная ремарка: обрести эту самую сознательность гораздо проще до 35 лет, поскольку после преодоления данного возрастного рубежа будет крайне сложно побороть уже сформировавшиеся привычки, вкусы, реакции и убеждения.

Шаг № 2 – это анализ линии поведения, демонстрируемой вами каждый день. «Самая большая глупость – это делать то же самое и надеяться на другой результат», – сказал в свое время Альберт Эйнштейн. Говоря языком сегодняшних реалий, совершая ежедневный путь от постели к кофеварке, душевой кабине, рабочему кабинету, дому (с учетом изнурительного городского трафика) и обратно, наш мозг «застревает» в привычной рутине, когда всё – чувства, эмоции, реакции на происходящее – известно наперед. Предлагая мозгу альтернативные варианты решений, мы запускаем цепочку: новая линия выбора – новый опыт – новые эмоции – новые мысли.

«Предлагая мозгу альтернативные варианты решений, мы запускаем цепочку: новая линия выбора – новый опыт – новые эмоции – новые мысли»

Шаг № 3 заключается в «подключении» своего тела к эмоциям будущего. «Почувствуйте то, что хотите, уже сейчас, призывает Джо Диспенза, – и вы получите желаемое». Это реально, поскольку клетки мозга, как показывают результаты научных исследований, не отличают реальные вещи от воображаемых. Иными словами, наше серое вещество умеет ставить знак равенства между материальным миром и фантазиями (мыслями).

«Сердце организма, пребывающего в режиме созидания, бьется более ритмично, мозг становится высокоорганизованным и генерирует новую энергию»

Шаг № 4 – минимизируйте уровень стресса в повседневной жизни. Наш мозг вынужден принимать огромное количество мелких решений каждый день, и эффективность этих решений зависит от того, в каком состоянии мы пребываем – в режиме созидания или режиме выживания. Последний слишком энергозатратный для каждого из нас: когда энергия трансформируется в определенные химические реакции, организм не может этому долго противостоять, что имеет следствием ухудшение мозговой деятельности и болезненность. В свою очередь, сердце организма, пребывающего в режиме созидания, бьется более ритмично, мозг становится высокоорганизованным и генерирует новую энергию. Следовательно, нужно учиться вырабатывать навык переключения внимания от фактора стресса на другие вещи. «Куда вы концентрируете свое внимание – туда вы и направляете свою энергию», – утверждает Джо Диспенза.

Читайте по теме:
Профессор нейропсихологии о том, что происходит с мозгом и телом при нехватке сна

И, наконец, шаг № 5. На пути к достижению цели, а именно – трансформации подсознания, нейробиолог призывает не жалеть такой ценный ресурс, как время. Всего 10 минут в день регулярных тренировок мозга, по убеждению ученого, позволят вам подключиться к новому «я», оставить в прошлом весь приобретенный деструктивный опыт, стать гармоничной и счастливой личностью. «Лучший способ предусмотреть свое будущее – это создать его!» – резюмирует Джо Диспенза.

Читать дальше
Реклама

Trending

Все материалы сайта и журнала PROMAN Ukraine защищены украинскими и международными законами о соблюдении авторских прав. Любое использование материалов журнала возможно лишь после согласования с редакцией. При использовании материалов с сайта proman.com.ua прямая открытая гиперссылка на ресурс не ниже второго абзаца текста обязательна