Ще один приклад того, як гени впливають на поведінку та звички людини наводиться в статті, опублікованій в журналі Molecular Psychiatry, що входить до групи видань Nature. На цей раз мова йде про вживання кави. Автори роботи досліджували геноми 120 000 любителів кави і виявили кілька SNP (наслідків точкових мутацій), пов'язаних з любов'ю до кави.
Основна речовина, що міститься в каві і надає впливe на організм — це алкалоїд кофеїн. Кофеїн чинить різнопланову дію на організм людини. По-перше, кофеїн блокує цАМФ — фосфодіестеразу. Циклічний аденозинмонофосфат (цАМФ) — це сигнальна молекула, яка керує, в першу чергу, секрецією адреналіну. Фософдіестераза повинна руйнувати цАМФ, який вже виконав свою функцію і, коли вона заблокована, цАМФ накопичується в організмі і викликає підвищення рівня адреналіну.
Механізм дії кофеїну в головному мозку заснований на тому, що кофеїн за своєю структурою схожий на нуклеозидний нейромедіатор аденозин. У головному мозку є аденозинові рецептори, при взаємодії цих рецепторів зі своїм лігандом аденозином запускається процес гальмування. Через неповну подібність кофеїн може зв'язатися з рецептором, але не може передати далі в клітини мозку сигнал про гальмування. Через це кофеїн надає стимулюючу дію. У людей, які п'ють багато кави, може виникати компенсаторний ефект: в мозку з'являються додаткові аденозинові рецептори. Це призводить до того, що, коли кави випити не вдається, у таких людей без видимих причин з'являються сонливість, втома і депресія.
Завдяки цим двом механізмам після вживання кофеїну підвищується тиск (особливо актуально для гіпотоніків вранці), збільшується частота серцебиття, поліпшуються когнітивні здібності, іноді настрій. Через кілька годин ці для когось позитивні ефекти проходять і змінюються втомою і зниженням працездатності. Це зазвичай розцінюється завзятими любителями як сигнал випити ще кави.
Менш приємні ефекти полягають у тому, що накопичення цАМФ в клітинах шлункового епітелію викликає підвищену секрецію кислоти, а також в підвищеному діурезі.
Чи сформується у людини пристрасть до кави, залежить, мабуть, від того, наскільки у нього виражені ті чи інші наслідки вживання кави, а це може бути обумовлено генетично. Наприклад, любителів кави багато серед гіпотоніків, а пити каву, якщо приємні ефекти занадто швидко змінюються неприємними, немає ніякого сенсу. Але якщо стимулюючий ефект навпаки проходитиме повільно, то не виникатиме бажання випити наступну чашку.
Схожа історія з алкоголем. За метаболізм алкоголю у людини відповідають два ферменти: перший — алкогольдегідрогеназа перетворює етиловий спирт в альдегід, а другий — альдегіддегідрогеназа альдегід в карбонову кислоту, яка виводиться з організму. Майже всіма приємними ефектами сп'яніння ми зобов'язані спирту, а неприємними — альдегіду. У обох ферментів є генетично обумовлені варіанти, пов'язані з більш швидкою або більш повільною роботою ферменту. І якщо у людини спирт повільно перетворюється на альдегід, а альдегід швидко перетворюється далі, то людині довго добре, а погано недовго, і ризик зловжити алкоголем зростає. Зате коли легко і весело — півгодини, а погано всю ніч і весь ранок — шансів спитися майже немає.
SNP — це однонуклеотидний поліморфізм. Вони виникають через точкових мутацій. Зміни в одному нуклеотиді можуть мати самі різні наслідки: іноді така заміна в послідовності кодує білок робить ген абсолютно не функціональним, але часто тільки трохи впливає на його активність або здатність зв'язуватися з іншими білками. Часто заміни відбуваються не в кодуванні білка, а в регуляторних областях — тоді заміна ще менше впливає на фенотип, але деякий вплив може чинити. Такі поліморфізми досить активно вивчаються, оскільки саме в них криється значна частина різниці між людьми, і є надія, вивчаючи їх, з'ясувати причини деяких захворювань і особливостей і навчиться їх коригувати.
Раніше були відомі два поліморфізми, пов'язані з постійним вживанням кави. Це мутації в регуляторної області гена цитохрому P450 і білка, безпосередньо регулюючого синтез цитохрома 450 ( aryl hydrocarbon receptor ). Цитохром P450 метаболізує (окисляє) безліч екзогенних і ендогенних речовин, у тому числі кофеїн.
У новому дослідженні виявлено ще вісім мутацій, пов'язаних з любов'ю до кави.
Серед цих мутацій якраз ще одна виявлена в регуляторної області цитохрому P450, і ще одна — в AHR рецепторі. Варіант, пов'язаний з великим вживанням кави, пов'язаний з більш швидким метаболізмом кофеїну і більш низьким вмістом кофеїну в плазмі крові. Мабуть, у людей з повільним метаболізмом кофеїну рідше виникає бажання випити його знову.
Ще дві мутації знайдені в генах і регуляторних областях генів, пов'язаних з метаболізмом ксенобіотиків, які раніше не асоціювалися з підвищеним вживанням кави. Це гени POR і ABCG2 . Перший ген кодує ще фермент, що бере участь безпосередньо в метаболізмі, другий — за транспорт ксенобіотиків, яким є кофеїн.
Ще дві мутації зачіпають нервову систему. Одна з них в гені, що кодує нейротрофічесчкій фактор мозку (BDNF) Цей білок стимулює ріст і розвиток нейронів, регулює синтез нейромедіаторів, пов'язаних з настроєм. Можливо, через мутації в цьому білку позитивний ефект, що надається кофеїном на настрій і працездатність особливо сильний. Інша мутація — в регуляторної області гена SLC6A4 , що кодує транспортер нейротрансмітера серотоніну. Серотонін бере активну участь у формуванні емоцій і поведінки, особливо, харчової поведінки.
Еще про два гена — GCKR і MLXIPL , в яких виявлено мутації, пов'язані з підвищеним вживанням кави. Але як саме вони пов'язані з кавою, поки незрозуміло.
Ця робота ще раз демонструє, що багато особливостей поведінки мають генетичну складову. Це не означає, зрозуміло, що гени не залишають людині вибору. Вибір завжди залишається, але при аналізі великої кількості людей стає видно, що люди з певним генотипом частіше набувають звичку пити каву.
