Известно, что различные сигналы, которые поступают из внешней среды (от экологических факторов или факторов образа жизни) могут «включать» в работу одни гены и «выключать» другие. Это осуществляется путем перераспределения так называемых метильных групп — молекул, которые прикрепляются к ДНК специальными ферментами и влияют на то, будет ли ген активирован или деактивирован. Такие изменения в экспрессии генов называются эпигенетическими. Саму последовательность ДНК эти сигналы не меняют, все генетические буквы (азотистые основания) остаются на месте — почему и говорят, что эпигенетический механизм работает «над генами», а не внутри них. Изменения в активности генов, произошедшие под влиянием внешних сигналов, могут влиять на здоровье и жизнь человека, а также передаваться по наследству. Так, изменить эпигенетический «ландшафт» могут, например, качество вдыхаемого воздуха, стиль жизни, вредные привычки, диета или занятия спортом. О последнем и поведем речь.

Команда исследователей из Каролинского института в Швеции решила выяснить, какие эпигенетические метки на человеческой ДНК могут оставить физические упражнения. Для этого авторы отобрали группу мужчин и женщин, которые должны были три месяца заниматься на велотренажере, но с одним условием — им сказали тренировать только одну ногу. Зачем это было нужно? Дело в том, что эпигенетический механизм очень чувствителен к различным сигналам, посылаемым извне, поэтому всегда довольно сложно определить, что изменения произошли именно в результате тренировки, а не по каким-либо другим причинам. Зато это можно легко проверить, если сравнить одну ногу с другой: прошлые эпигенетические модификации у обеих ног одинаковые, и обнаружить новые после упражнений только на одну из них не составит труда. До и после трехмесячных занятий участникам делали биопсию мышц ноги. Разумеется, к концу исследования одна нога стала явно сильнее другой. Однако анализ также показал, что в тренированной ноге изменилась активность ряда генов, большинство из которых регулировало энергетику клетки, воспалительные процессы и клеточную реакцию на инсулин. В нетренированной ноге ничего подобного не произошло. Таким образом, можно с уверенностью сказать, что занятия спортом влияют на ДНК, а значит в нашей физиологии и нашем самочувствии тоже могут происходить изменения.

Эпигенетический «эффект» могут дать даже непродолжительные занятия спортом, выяснили исследователи из шведского Лундского университета. Они проводили эксперимент с участием молодых мужчин, которые имели небольшое превышение показателя индекса массы тела, но в целом были здоровы. Согласно условиям, в течение шести месяцев добровольцам необходимо было три раза в неделю заниматься аэробикой или велоаэробикой. Однако мужчины частенько прогуливали тренировки (в среднем, они ходили туда 1,8 раз в неделю). Тем не менее, проведя генетический анализ, ученые увидели, что даже при такой незначительной физической активности у участников произошли положительные изменения в 7000 генов. Причем модификации случились и в экспрессии тех генов, которые были связаны с диабетом второго типа и ожирением.

Ученые из Бельгии, Нидерландов и Великобритании обнаружили, что у людей, которые занимаются такими практиками, как йога, медитация, цигун и тайцзи, изменяется работа генов, связанных со стрессом. Они провели метаанализ 18 исследований, охвативших данные около 900 человек, которые занимались одной из перечисленных практик. Анализ экспрессии генов показал, что при регулярных занятиях происходит снижение активности транскрипционного фактора NF-kВ — он играет ключевую роль в развитии воспаления, связанного с ответом организма на стресс. Когда человек испытывает стресс, у него в организме активируется симпатическая нервная система и происходит увеличение производства молекул NF-kВ, которые регулируют экспрессию генов, участвующих в синтезе воспалительных белков цитокинов. При затяжном стрессе производится много цитокинов, и это вызывает немало проблем: например, приводит к развитию болезней и ускоряет старение. Обзор исследований показал, что 81% людей, которые практиковали йогу, медитацию, цигун или тайцзи, уровень NF-kВ был снижен. Из-за этого снижалась и экспрессия генов, ответственных за производство цитокинов, а значит — воспаление в организме уменьшалось. С этим и был связан благотворный эффект таких практик.

Спорт способен помочь даже тем, у кого есть генетическая предрасположенность к ожирению. Международная команда специалистов провела метаанализ 60 исследований, охвативших данные более 200 000 человек, и установила, что регулярная физическая нагрузка снижает активность по крайней мере 11 генов, связанных с набором избыточной массы тела, и среди них — ген FTO, который повышает вероятность ожирения почти на 30%.

Эксперты из Массачусетской больницы доказали, что увеличение физической активности может снизить риск развития депрессии среди людей, которые предрасположены к данному расстройству. Для каждого из 8000 участников исследования они рассчитали генетический риск, а после провели опрос среди них о том, сколько времени у них уходит на выполнение упражнений и какими видами спорта они занимаются. Затем в течение двух лет наблюдали за состоянием здоровья испытуемых. Обнаружилось, что у людей, которые были активны более всех, наблюдалась меньшая склонность к развитию депрессии, хотя у них и был высокий генетический риск. Вероятность возникновения нового случая депрессии для них снижалась на 17%. По мнению ученых, четырех часов в неделю будет достаточно, чтобы защититься от повторных случаев депрессии. При этом неважно, каким видом физической деятельности заниматься: будут полезны как высокоинтенсивные упражнения (аэробика, тренажеры, танцы), так и с умеренной нагрузкой (йога или пилатес).

Сидячий образ жизни способен снизить активность генов, которые отвечают за нормальное функционирование митохондрий — «энергетических станций» клеток. Ученые из Миланского университета выяснили, что отсутствие упражнений снижает активность одного из таких важных генов CDK5Rap1, что ведет к нарушению митохондриальной функции. А это, в свою очередь, чревато развитием недостаточности энергообеспечения клеток, нарушений обменных процессов, дальнейшему клеточному повреждению вплоть до гибели клетки.

Все подобные опыты показывают: даже если от родителей вам достались «прекрасные» гены, их можно легко испортить неправильным малоподвижным образом жизни. И, наоборот, «плохие» гены, обнаруженные в роду, можно выключить с помощью спорта. Упорные регулярные тренировки (особенно в сочетании с правильным питанием и отказом от вредных привычек) — ключ к «исправлению» неправильной работы генов, а значит — к долгой жизни и молодости организма.