[Перевод] Человеческий организм различает только две поры года
Новое исследование показало, что биологически человек различает только зиму и весну.
Осенью желтеют листья, зимой выпадает первый снег, с началом весны зацветают нарциссы, летом дни долгие и жаркие — в умеренных широтах Европы и Америки четыре поры года в существенной степени определяют жизнь людей. Но оказывается, что у человеческого организма график другой.
Стэнфордский генетик Майкл Снайдер в своем недавнем исследовании, опубликованном в научном журнале Nature Communications, изучал изменение биологических показателей человека в течение года. Огромное количество данных — более 1000 измерений от более чем 100 человек с оценкой генов, белков, метаболических маркеров, маркеров иммунной системы и микробиома — позволило выяснить, что наш организм различает не четыре поры года, а всего две: первая начинается с наступлением зимы, вторая — в середине весны.
Издание Elemental обсудило со Снайдером это исследование и попыталось разобраться, как можно объяснить наличие биологических времен года и какое значение они имеют для здоровья. Вашему вниманию предлагается слегка отредактированная (для большей ясности и краткости) версия этого интервью.
Elemental: Почему вы заинтересовались сезонными изменениями в организме?
Майкл Снайдер: Я как-то задумался, почему мы считаем, что есть четыре поры года? Это же, по сути, произвольное число: может, их всего три, а может, вообще 15 — неизвестно. Поэтому я решил получить данные, которые могли бы показать, сколько времен года есть на самом деле — по крайней мере, с точки зрения человеческой биологии. Хотелось понять, удастся ли обнаружить закономерности, которые указывают на сезонные изменения? Так что поводом для исследования послужило сочетание двух факторов: желание понять закономерности работы человеческого организма, относящиеся к здоровью, и понимание того, что времена года — довольно условное разделение, если задуматься.
Что вы обнаружили?
Мы в течение нескольких лет наблюдали группу из 109 человек и всего провели более тысячи измерений. В полученных данных мы искали биологические закономерности. Мы начали с отдельных молекул и увидели [закономерности], которые уже были известны: например, что уровень гемоглобина A1c [показатель, отражающий среднее содержание сахара в крови] достигает пика весной. Но, конечно, обнаружилось и много новых [закономерностей], поскольку были изучены данные по множеству молекул. Например, было известно, что [экспрессия] гена циркадного ритма CIR1 колеблется в течение дня. Но мы обнаружили, что есть и сезонная закономерность с пиками в конце апреля — начале мая. Кроме того, изменения были и в различных цитокинах [белки иммунной системы], которые участвуют в борьбе с вирусными заболеваниями. Также нас очень интересовал микробиом, который ранее был уже немного изучен, но, опять же, не так широко, как в нашем исследовании, — и в нем тоже было обнаружено немало изменений.
Отметив изменения в отдельных молекулах, мы задались вопросом: «Если объединить данные по всем молекулам, получится ли вывести основные закономерности?» Оказалось, такие закономерности и правда есть. Мы обнаружили два биологических «сдвига» [по данным 109 человек]. Первый — вполне ожидаемое изменение в конце декабря — начале января: это, можно сказать, начало биологической «зимы». Можно было бы подумать, что второе изменение должно быть в июле или августе, когда очень жарко, — то есть, в конце лета. Но это не так: второе изменение приходится на конец апреля — начало мая, и это, по крайней мере для меня, оказалось неожиданностью.
В исследовании участвовали жители Северной Калифорнии — понятно, что времена года там не такие, как в Новой Англии или на юго-востоке. Как вы думаете, обнаруженная вами двухсезонная закономерность так же проявится и в других географических регионах или она определяется местными погодными условиями и изменениями температуры?
Не знаю. Думаю, использованный нами подход можно применить в любой точке мира — нужно просто получить данные. Нет причин, по которой биологический год должен разделяться именно на две части: в одном месте их может быть три, в другом — и все 10. Кто знает? Думаю, это было бы очень интересно выяснить.
На какие молекулы вы обращали внимание? В предыдущих исследованиях вы анализировали геном, метаболом и микробиом. В этом исследовании самые большие различия были в каких данных?
Мы старались измерить показатели как можно большего числа молекул. Некоторые из них — клинические маркеры, но в основном это РНК — транскрипты, белки и метаболиты. Их мы и измеряли — всего это около 20 000 молекул, плюс бактерии.
Мы наблюдали изменения во множестве бактерий, которые живут в носовой полости, а также некоторые изменения в кишечнике. Вполне логично, учитывая физическую активность людей и потребляемую пищу [которые меняются в зависимости от времени года], что некоторые изменения должны были быть в микробиоме кишечника. И в носовой полости тоже — опять же, мы вдыхаем окружающий воздух, состав которого меняется в течение года.
Очень интересно. Как думаете, что объясняет эти сезонные закономерности? Они обусловлены биологией или окружающей средой?
Переход организма в зимний «режим» вполне можно было ожидать — из-за распространения вирусных инфекций и подобного [и изменения биологических показателей]. Но есть и еще кое-то интересное [особенно в отношении микробиома]. Например, на зиму приходится пик численности бактерий, вызывающих акне. Конец весны (начало апреля) — время проявления симптомов астмы и аллергии [которые вызывают множество молекулярных изменений], и это тоже вполне ожидаемо. Но есть и много метаболических изменений, которые оказались для меня неожиданными. Мы объясняем эти закономерности тем, что калифорнийцы в сезон дождей как бы «впадают в спячку»: физическая активность у них становится меньше, чем летом. Соответствующие изменения накапливается до марта и апреля, и когда люди выходят из «спячки», начинают чаще заниматься физической активностью, их метаболические показатели и состояние сердечно-сосудистой системы улучшаются. Если подумать, то в этом есть смысл.
Расскажите подробнее о взаимосвязи между окружающей средой и здоровьем. Например, наблюдаемые изменения в иммунной системе и воспалительные процессы вызваны исключительно увеличением числа вирусных инфекций зимой — или что-то делает людей более восприимчивыми к инфекциям?
Это хороший вопрос. Думаю, отчасти причина в вирусных инфекциях — поскольку мы наблюдаем рост цитокинов. Мы видим только взаимосвязь и не можем доказать, что является причиной, а что следствием, но, скорее всего, дело именно в росте вирусных инфекций. Правда, и организм зимой становится более ослабленным, что наверняка делает его более восприимчивым к инфекциям. Так что, судя по всему, оба процесса идут параллельно.
Весенний переход объяснить намного сложнее. В нем определенно есть признаки вклада аллергии и астмы, но мы видим изменения и в метаболических маркерах — например, в гемоглобине A1c, связанном с диабетом и инсулинорезистентностью. Некоторые маркеры диабета 2-го типа показывают высокий уровень именно весной — то же относится к маркерам сердечно-сосудистых заболеваний. Думаю, это также связано с внешней средой — в данном случае мы можем соотнести эти изменения с наличием пыльцы. Согласно данным, которые мы еще не опубликовали, есть корреляция между внешним воздействием и некоторыми внутренними метаболитами — то есть, внешние факторы (например, пыльца), могут коррелировать с метаболическими изменениями внутри организма. Поэтому мы считаем, что определенные маркеры коррелируют с изменениями окружающей среды, а другие — с образом жизни.
Что дает нам знание о «биологических временах года»?
Думаю, на это можно посмотреть с двух сторон. Во-первых, в медицине лонгитюдные данные [полученные за длительный промежуток времени] используются не очень активно. Меня расстраивает, что в кабинете врача данные пациента будут сравнивать с характеристиками популяции: тенденции никто не определяет, а я считаю, что это как раз очень важно. Например, если гемоглобин A1c повышается, за этой тенденцией важно проследить. Но полезно и знать, какое влияние оказывают сезонные изменения. Так, если какой-то показатель немного повышается в конце апреля — начале мая, можно сказать: «Это может быть сезонным сдвигом из-за снижения физической активности — к лету всё вернется в норму». Но если что-то начинает существенно изменяться зимой, это укажет на то, что в организме что-то происходит — и хорошо, если вы это заметили. Так что полученные нами данные можно принимать во внимание, оценивая показатели, относящиеся к состоянию здоровья.
Во-вторых, можно сделать, например, вывод, что в конце апреля нужно уделить особое внимание профилактике сердечно-сосудистых заболеваний и метаболических заболеваний — чтобы снизить пик соответствующих маркеров. А для этого в дождливый сезон придется приложить чуть больше усилий. Думаю, эти два подхода к толкованию наших данных помогут лучше разобраться в том, как работает организм человека, и как нужно действовать, чтобы сохранить и укрепить здоровье.
О переводчике
Перевод статьи выполнен в Alconost.
Alconost занимается локализацией игр, приложений и сайтов на 70 языков. Переводчики-носители языка, лингвистическое тестирование, облачная платформа с API, непрерывная локализация, менеджеры проектов 24/7, любые форматы строковых ресурсов.
Мы также делаем рекламные и обучающие видеоролики — для сайтов, продающие, имиджевые, рекламные, обучающие, тизеры, эксплейнеры, трейлеры для Google Play и App Store.
