Еще один пример того, как гены влияют на поведение и привычки человека приводится в статье, опубликованной в журнале Molecular Psychiatry, входящий в группу изданий Nature. На этот раз речь идет об употреблении кофе. Авторы работы исследовали геномы 120 000 любителей кофе и обнаружили несколько SNP (последствий точечных мутаций), связанных с любовью к кофе.
Основное вещество, содержащееся в кофе и оказывающее влияние на организм – это алкалоид кофеин. Кофеин оказывает разноплановое действие на организм человека. Во-первых, кофеин блокирует цАМФ-фосфодиэстеразу. Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) – это сигнальная молекула, которая руководит, в первую очередь, секрецией адреналина. Фософдиэстераза должна разрушать выполнивший свое дело цАМФ, и, когда она заблокирована, цАМФ накапливается в организме и вызывает повышение уровня адреналина.
Механизм действия кофеина в головном мозге основан на том, что кофеин по своей структуре похож на нуклеозидный нейромедиатор аденозин. В головном мозге есть аденозиновые рецепторы, при взаимодействии этих рецепторов со своим лигандом аденозином запускается процесс торможения. Из-за неполного сходства кофеин может связаться с рецептором, но не может передать дальше в клетки мозга сигнал о торможении. Из-за этого кофеин оказывает стимулирующее воздействие. У людей, пьющих много кофе, может возникать компенсаторный эффект: в мозге появляются дополнительные аденозиновые рецепторы. Это приводит к тому, что, когда кофе выпить не удается, у таких людей без видимых причин появляются сонливость, усталость и депрессия.
Благодаря этим двум механизмам после употребления кофеина повышается давление (особенно актуально для гипотоников по утрам), увеличивается частота сердцебиения, улучшаются когнитивные способности, иногда настроение. Спустя несколько часов эти для кого-то позитивные эффекты проходят и сменяются усталостью и снижением трудоспособности. Это обычно расценивается заядлыми любителями как сигнал выпить еще кофе.
Менее приятные эффекты заключаются в том, что накопление цАМФ в клетках желудочного эпителия вызывает повышенную секрецию кислоты, а также в повышенном диурезе.
Сформируется ли у человека пристрастие к кофе, зависит, по-видимому, от того, насколько у него выражены те или иные последствия употребления кофе, а это может быть обусловлено генетически. Например, любителей кофе много среди гипотоников, а пить кофе, если приятные эффекты слишком быстро сменяются неприятными, нет никакого смысла. Но если стимулирующий эффект наоборот будет проходить медленно, то не будет возникать желания выпить следующую чашку.
Похожая история с алкоголем. За метаболизм алкоголя у человека отвечают два фермента: первый – алкогольдегидрогеназа превращает этиловый спирт в альдегид, а второй – альдегиддегидрогеназа альдегид в карбоновую кислоту, которая выводится из организма. Почти всеми приятными эффектами опьянения мы обязаны спирту, а неприятными – альдегиду. У обоих ферментов есть генетически обусловленные варианты, связанные с более быстрой или более медленной работой фермента. И если у человека спирт медленно превращается в альдегид, а альдегид быстро превращается дальше, то человеку долго хорошо, а плохо недолго, и риск злоупотребить алкоголем растет. Зато когда легко и весело – полчаса, а плохо всю ночь и все утро – шансов спиться почти нет.
SNP - это однонуклеотидный полиморфизм. Они возникают из-за точечных мутаций. Изменения в одном нуклеотиде могут иметь самые разные последствия: иногда такая замена в последовательности кодирующей белок делает ген совершенно не функциональным, но часто только немного влияет на его активность или способность связываться с другими белками. Часто замены происходят не в кодирующих белок, а в регуляторных областях – тогда замена еще меньше влияет на фенотип, но некоторое влияние может оказывать. Такие полиморфизмы довольно активно изучаются, поскольку именно в них кроется значительная часть разницы между людьми, и есть надежда, изучая их, выяснить причины некоторых заболеваний и особенностей и научится их корректировать.
Раньше были известны два полиморфизма, связанных с постоянным употреблением кофе. Это мутации в регуляторной области гена цитохрома P450 и белка, непосредственно регулирующего синтез цитохрома 450 (aryl hydrocarbon receptor). Цитохром P450 метаболизирует (окисляет) множество экзогенных и эндогенных веществ, в том числе кофеин.
В новом исследовании обнаружено еще восемь мутаций, связанных с любовью к кофе.
Среди этих мутаций как раз еще одна обнаружена в регуляторной области цитохрома P450, и еще одна – в AHR рецепторе. Вариант, связанный с большим употреблением кофе, связан с более быстрым метаболизмом кофеина и более низким содержанием кофеина в плазме крови. Видимо, у людей с медленным метаболизмом кофеина реже возникает желание выпить его снова.
Еще две мутации найдены в генах и регуляторных областях генов, связанных с метаболизмом ксенобиотиков, которые раньше не ассоциировались с повышенным употреблением кофе. Это гены POR и ABCG2. Первый ген кодирует еще фермент, участвующий непосредственно в метаболизме, второй – за транспорт ксенобиотиков, которым является кофеин.
Еще две мутации затрагивают нервную систему. Одна из них в гене, кодирующем нейротрофичесчкий фактор мозга (BDNF) Этот белок стимулирует рост и развитие нейронов, регулирует синтез нейромедиаторов, связанных с настроением. Возможно, из-за мутации в этом белке положительный эффект, оказываемый кофеином на настроение и работоспособность особенно силен. Другая мутация – в регуляторной области гена SLC6A4, кодирующего транспортер нейротрансмиттера серотонина. Серотонин активно участвует в формировании эмоций и поведения, в особенности, пищевого поведения.
Еще про два гена – GCKR и MLXIPL, в которых обнаружены мутации, связанные с повышенным употреблением кофе. Но как именно они связаны с кофе, пока непонятно.
Эта работа еще раз демонстрирует, что многие особенности поведения имеют генетическую составляющую. Это не значит, разумеется, что гены не оставляют человеку выбора. Выбор всегда остается, но при анализе большого количества людей становится видно, что люди с определенным генотипом чаще приобретают привычку пить кофе.
