Как изменить генетику роста

Ответ на вопрос «От чего зависит рост человека?», казалось бы, очевиден — разумеется, от генетики! У высоких родителей рождаются высокие дети, и наоборот. Но можно ли рассчитать рост ребенка, если его папа выше среднего, а мама — ниже? Есть ли научные обоснования у фраз, которые так часто говорят бабушки, — «Ешь больше, а то не вырастешь?» Попробуем разобраться.

Содержание

• Генетика важнее всего
• Что за внешние факторы?
• Могут ли внешние факторы влиять на целую популяцию?
• Можно ли изменить рост?
• Аномалии роста

Генетика важнее всего

Определяющий фактор роста — это, конечно, генетика. Сейчас исследовано около 700 генетических вариантов, которые достоверно влияют на то, насколько высоким станет человек. Они контролируют множество факторов, от выработки гормонов до функционирования эпифизарных пластинок (хрящевых пластинок роста).

Эпифизарные пластинки — это участки растущей ткани с обоих концов костей у детей и подростков. Когда пластинки перестают расти, кости больше не увеличиваются в длину и человек не прибавляет в росте.

Эпифизарные пластинки определяют длину костей взрослого человека. В конце пубертатного периода рост пластинок завершается, они превращаются в костную ткань.

Ученые полагают, что рост определяется генетикой на 60-80% — это зависит от того, к какой популяции принадлежит человек. Исследования американцев и австралийцев показали, что вклад генетики в рост составляет около 80% или даже немного больше, а вот в Китае и Африке этот показатель был у нижней границы, около 65%.

Что означают эти проценты? Давайте рассмотрим на примере мужчины европеоидной расы ростом 183 см. Из популяционных и генетических исследований мы знаем, что средний рост мужчин, принадлежащих к той же популяции, — 178 см, а вклад генетики в рост составляет 80%. Наш герой выше среднего на пять сантиметров. Значит, 80% от этих пяти сантиметров (то есть четыре сантиметра) ему «подарили» родители, а оставшиеся 20% (один сантиметр) обусловлен другими факторами, о которых мы поговорим позже.

Кроме того, зная рост родителей и средний рост мужчин и женщин в популяции, можно узнать, насколько высоким будет их ребенок во взрослом возрасте.

Предположим, что наши герои — китайская пара, мужчина ростом 175 см и женщина ростом 165 см. В Китае средний рост мужчины составляет 170 см, женщины — 160 см, а наследуемость роста в этой популяции равна 65% для мужчин и 60% для женщин. Владея этой информацией, мы можем узнать, насколько рост детей этой пары будет отличаться от среднего по популяции. Если у них родится сын, то нужно сложить разницу между ростом родителей и средним ростом людей в Китае (5 см для отца и 5 см для матери, итого 10 см), умножить ее на 0,65 (потому что наследуемость роста для мальчиков составляет 65%) и разделить на два. Получится 3,25 сантиметра. Для дочери следует сделать то же самое, только умножить на 0,6 (поскольку наследуемость роста для женщин равна 60%) — получится 3 сантиметра. Это значит, что ожидаемый рост сына — 173,2 см, а дочери — 163 см.

Однако мы забыли учесть влияние факторов внешней среды — посчитать их можно также, заменив коэффициенты 0,65 и 0,6 на 0,35 и 0,4 соответственно (вклад внешних факторов равен 35% для мужчин и 40% для женщин). Получается, что окружающая среда может добавить 1,75 см к росту молодого человека и 2 см к росту девушки. Разумеется, результаты таких подсчетов могут расходиться с действительностью на пару сантиметров (все-таки мы используем усредненные данные по популяции, которые вряд ли будут корректны с точностью до сантиметра), но, тем не менее, они примерно покажут ожидаемый рост ребенка.

Что за внешние факторы?

Какие же внешние факторы вносят свой, пусть и небольшой, вклад в рост человека?

1. Самый важный фактор — питание. Сбалансированная диета действительно может прибавить к росту несколько сантиметров.

Наиболее важными продуктами для роста специалисты называют те, что богаты белком (мясо, яйца, морепродукты, орехи, бобовые культуры) и кальцием (молочные продукты, брокколи, капуста, апельсины, рыба).

2. Сон. Во время сна (примерно через пару часов после засыпания) наиболее активно вырабатывается гормон роста — соматотропин. Именно он ускоряет рост хрящевых пластинок костей, о которых мы говорили выше. Помимо этого соматотропин принимает участие в регуляции углеводного обмена, усиливает выработку белка, ускоряет сжигание жировой ткани и формирование мышечной — так что сон важен не только для детей и подростков. Недостаток соматотропина, в свою очередь, скажется на росте (и других аспектах здоровья) негативно. Причина такой нехватки — как правило, генетические мутации.

Вопреки стереотипам, занятия спортом не влияют на рост человека: баскетбол или плавание не сделают человека выше, а поднятие тяжестей — ниже. Рост людей, занимающихся некоторым видами спорта, действительно сильно отличается от среднего, однако причинно-следственной связи здесь нет: дело в том, что изначально высокие люди чаще занимаются волейболом или баскетболом (то есть тем, в чем будут иметь преимущество), а невысокие, например, гимнастикой, где высокий рост — помеха.

Могут ли внешние факторы влиять на целую популяцию?

Остается вопрос: почему в разных популяциях с очень похожими генами наследуемость роста может быть разной? Ответ снова кроется в факторах внешней среды. В развитых странах дети обычно хорошо питаются, и это максимизирует генетический потенциал роста. Поэтому в США и многих европейских странах наследуемость роста составляет около 80%. Напротив, в развивающихся странах дефицит питания у детей приводит к более низкой наследуемости, и там, где ситуация постепенно улучшается (повышается уровень жизни), средний рост населения постепенно растет.

Так, в Южной Корее средний рост женщин за последнее столетие (с 1914 по 2014 годы) увеличился на 20 см, а мужчин — на 15,1 см. А вот в Южно-Африканской республике ситуация хуже: за столетие женщины выросли на 3,1 см, а мужчины — всего на 1,4. Современный среднестатистический российский мужчина выше своего предка из 1914 года на 9,5 см, а женщина — на 11,7 см.

Можно ли изменить рост?

Девушки обычно заканчивают расти к 15–16 годам, юноши — к 18-19. До этого возраста мы можем повлиять на рост питанием — сбалансированная диета позволит «выжать» из генетики максимум.

После того, как кости перестали набирать длину, человек уже не может изменить рост.

Однако это не означает, что мы всю жизнь будем оставаться неизменными. Рост человека меняется в течение дня: из-за того, что мы сидим и подвергаем себя нагрузкам (занимаемся спортом, носим в руках сумки), межпозвоночные диски как бы «оседают», и к вечеру рост немного уменьшается (максимум на 1%, но для высокого человека это может составить около 2 сантиметров). Чтобы снова «вырасти», достаточно немного полежать и «растянуть» позвоночник.

Кстати, именно из-за отсутствия нагрузки на позвоночник космонавты возвращаются с МКС на Землю существенно выше, чем были, — их рост может увеличиться на 3% (для мужчины ростом 180 см это составит более пяти сантиметров!). Конечно, на Земле рост снова приходит в норму, и космонавты испытывают значительные боли в спине, когда межпозвоночные диски «сжимаются».

В старости люди также становятся ниже. Это связано с изменениями позвоночника (остеопороз, разрушение межпозвоночных дисков) и постепенной потерей мышечной массы. Частично это можно компенсировать занятиями спортом и сбалансированной диетой (особенно важны кальций и витамин D).

Аномалии роста

Существуют генетические заболевания, из-за которых человек приобретает аномально низкий или высокий рост. Об одном мы уже упоминали — оно связано с недостатком соматотропина и вызывает карликовость (диагноз ставят, если рост взрослого человека составляет менее 147 см). Это заболевание может быть вызвано множеством причин, и нарушение синтеза гормона роста — только одна из них.

На другом конце спектра находится гигантизм — заболевание, связанное, как правило, с нарушением функций гипофиза (отдел мозга, в котором синтезируется тот самый гормон роста). Подростки с таким нарушением растут аномально быстро, и к концу пубертатного периода их рост значительно превышает норму (патологическими считаются показатели от 195 см у девушек и от 210 см у юношей). После «закрытия» зон роста костей гигантизм переходит в акромегалию: соматотропин продолжает вырабатываться, но в размерах увеличиваются уже только кости кистей, стоп и черепа. В результате телосложение становится непропорциональным.

Проверить генетическую предрасположенность к метаболическим заболеваниям вы всегда можете с помощью Генетического теста Атлас.

Еще о наследственных признаках в блоге Атлас:

Как ДНК определяет цвет и форму волос?

Как гены влияют на цвет глаз

Что такое альбинизм и как он влияет на качество жизни

Как известно, современные люди значительно обгоняют по росту своих сверстников, которые жили на Земле всего каких-то сто лет назад. А те, в свою очередь, были выше своих предшественников. Таким образом, средний рост человечества неуклонно увеличивается – этот процесс называется акселерацией.

Как гласят самые смелые и неоднозначные прогнозы ученых, средний рост в будущем может достигать аж 1,9-2,4 метра. Но какими факторами он определяется? Можно ли заранее рассчитать, какого роста будет будущий ребенок? И всегда ли очень высокий рост – это хорошо для юного организма? Искал ответы на эти вопросы MedAboutMe.

Гены роста: существуют ли они?

Теория о том, что у высоких родителей чаще появляются высокие дети, базируется в основном на простых наблюдениях. Ученые со всего мира долгое время бились над тем, чтобы выделить тот самый универсальный «ген роста», который бы мог объяснить это явление. Однако генетика роста вовсе не так проста, как может показаться на первый взгляд.

В 2017 году были опубликованы данные масштабного исследования, в котором принимали участие более 300 специалистов с пяти континентов и более 700 000 участников. Врачи выяснили, что существует 83 генетические вариации, которые так или иначе отвечают за рост.

«В последние годы мы выявили несколько изменений в ДНК (то есть генетических вариаций), связанных с ростом, но их индивидуальные эффекты невелики: они увеличивают рост всего лишь один миллиметр», – сказал Гийом Леттре, один из авторов масштабного исследования.

Дополнительно ученые отметили, что некоторые из этих генов отвечают за развитие костей и хрящевой ткани, а также за синтез и активацию гормона роста.

То есть, рост человека представляет собой так называемую «генетическую программу», реализация которой зависит от многих условий. Так что не стоит исключать вероятность, что ребенок невысоких родителей вполне может перегнать маму и папу.

Какие еще факторы могут повлиять на рост ребенка?

И если с генетикой все очень сложно и запутано, то другие условия, которые могут повлиять на рост ребенка, идентифицированы достаточно точно. Не стоит забывать о том, что все процессы, происходящие в организме человека, регулируются эндокринной системой.

За рост отвечает соматотропный гормон (он же более известен под названием «гормон роста» или СТГ).

Также не стоит сбрасывать со счетов гормоны щитовидной железы, половые гормоны и инсулин, однако их активность проявляется исключительно при нормальном уровне СТГ.

Таким образом, гормональный дисбаланс может быть причиной как слишком высокого, так и слишком низкого роста.

На рост ребенка влияют и другие факторы:

• питание женщины во время беременности;
• социально-бытовые условия жизни ребенка;
• рацион малыша;
• перенесенные хронические и острые болезни;
• инфекции;
• интенсивные физические нагрузки;
• экологическая обстановка;
• климатические условия.

Доказано, что самые высокие люди обитают в Восточной Европе: средний мужской рост составляет 180 см, а средний женский – 170 см.

А вот самыми низкорослыми признаны жители Азии и Африки. К примеру, среднестатистический мужчина из Йемена вырастает лишь до 160 см, а женщина – до 155.

Можно ли заранее рассчитать рост детей?

Один из наиболее интересных для родителей вопросов заключается в том, можно ли рассчитать рост малыша до того, как он станет взрослым или даже появится на свет. На самом деле, на просторах интернета можно найти множество формул и методик расчета. Но правда заключается в том, что ни одна из них не может быть правдивой на 100%: природа вносит свои коррективы.

Одна из наиболее популярных формул предлагает сложить между собой рост матери и отца, а затем разделить полученную сумму на два. Если ребенок – мальчик, следует прибавить к этому числу 6,5, а если девочка – вычесть то же значение.

Другой популярный вариант – умножить на два рост ребенка, который был у него в 2 года (для мальчика) или в 1,5 года (для девочки). Однако достоверность этого метода очень сомнительна, ведь все дети растут с разной скоростью. У кого-то фаза роста начинается раньше, а у кого-то слегка запаздывает, что тоже является вариантом нормы.

У детей принято определять так называемый «костный» (или же биологический) возраст. Он показывает, соответствует ли рост и общее развитие организма тому, сколько малышу лет.

Кости ребенка отличаются от костей взрослого тем, что имеют зоны роста, за счет которых и происходит увеличение скелета. К концу полового созревания эти зоны закрываются, в результате чего человек перестает расти.

Как помочь малышу быстрее вырасти?

Каждый ребенок мечтает как можно быстрее стать «большим и сильным», чтобы обогнать не только сверстников, но и родителей. Мало кому хочется быть самым маленьким в классе и стоять последним по росту на уроках физической культуры. Во многих семьях принято бережно следить за ростом малыша, каждый месяц отмечая черточкой на стене, на сколько же он вырос. Но далеко не всегда это значение удовлетворяет маму и папу: они задаются вопросом, можно ли помочь малышу быстрее вырасти.

Как известно, на генетику повлиять нельзя, а вот на остальные факторы – очень даже можно. Для полноценного роста необходимо:

• больше времени проводить на свежем воздухе;
• уменьшить количество стрессов;
• заниматься спортом (растяжка на турнике, утренняя зарядка, баскетбол, волейбол);
• обеспечить ребенку полноценное питание с оптимальным содержанием белков, жиров, углеводов, а также витаминов и минералов.

Если же эти меры не помогают, а задержка роста становится сильно заметной, стоит обратиться за консультацией к врачу: многие так называемые «взрослые» болезни не минуют даже детей. Специалист проведет необходимое обследование и назначит ребенку соответствующее лечение.

Самостоятельно применять «гормон роста» и другие лекарственные препараты нельзя: это может привести к печальным последствиям.

Самый высокий ребенок в мире: как живется юному «Дяде Степе»?

Современные дети действительно растут гораздо быстрее, чем их мамы и папы. Однако всегда ли это так хорошо, как может показаться на первый взгляд?

Высокий рост – это не только масса преимуществ, но и множество серьезных проблем.

Примером может послужить история юного Габриеля Гомеса из Бразилии. В свои 12 лет мальчик вымахал аж до 230 см, и его рост продолжал неуклонно увеличиваться. Виной всему была опухоль гипофиза, которая приводила к избыточной выработке гормона роста. Сам мальчик говорил, что высокий рост провоцирует не только физиологические, но и психологические неудобства.

Габриелю пришлось оставить школу и расстаться с друзьями, так как он не мог сидеть за обычной партой. Из-за экстремально высокого роста мальчик испытывал сильные боли в суставах и мышцах, которые с трудом выдерживали любую серьезную нагрузку. Также страдали другие органы: они не успевали за ростом всего тела.

В 2017 году мальчик перенес тяжелую операцию по удалению опухоли. К сожалению, вмешательство не обошлось без осложнений: ему пришлось провести в реанимации гораздо больше времени, чем это планировалось изначально. Но процедура принесла свои результаты: мальчик перестал расти и может постепенно возвращаться к обычной жизни. Как известно, Габриель планировал стать профессиональным баскетболистом. У мальчика с таким ростом есть все шансы добиться поставленной цели.

Пройдите этот тест и узнайте, во сколько баллов – по десятибалльной шкале – можно оценить состояние вашего здоровья.

5 советов, которые помогут увеличить рост ребенка

Доношенные малыши рождаются с длиной тела от 48 до 54 сантиметров, и за первый год достигают в среднем 75 сантиметров роста. Это самый быстрый период физического развития: с года до двух рост увеличивается в пределах 10 см. В возрасте 4-7 лет происходит третий скачок роста. Все это время еще нет ясности как будет расти ребенок. Многое зависит от наследственности и того, какой уход получают дети.

Особенного внимания требует рост в начале пубертата — он может стартовать с 10 до 13 лет, и ознаменуется очередным скачком роста. В целом люди растут до 20 лет, но спрогнозировать рост не так-то просто. Однако если малыш рос в одном темпе, а потом его физическое развитие стало отставать, надо выяснить, в чем причина: в болезнях или индивидуальных особенностях. И тогда действовать. Вот что вы как родители можете сделать для роста ребенка.

От чего зависит рост ребенка?

Хороший рост и физическое развитие являются важной частью личности. Любой рост в пределах нормы хорош — а норма очень разнообразна, и спектр ее ограничивается полуметром. Но в наши дни людям часто «не хватает сантиметров». Более высокий человек воспринимается чаще успешным и авторитетным, это может сказываться на учебе, а впоследствии — на должности.

Из-за этого большинство родителей очень беспокоятся о росте и физическом развитии своих детей. Как родители, мы делаем для наших детей все лучшее для обеспечения их физического и психического здоровья. Но вы что можно сделать, когда дело доходит до роста ребенка?

Есть множество факторов, таких как внутриутробное развитие, окружающая среда, диета и физические упражнения, влияют на физическое развитие детей. Но когда дело доходит до роста, самым важным фактором являются гены: от них зависит 60-80% результата.

Болезни, которые влияют на рост

Кости детей растут за счет хрящевых пластин, размещенных на их концах. Во время роста ребенка хрящевые клетки делятся и образовываются новые. Хрящевые клетки — это источник «строительного материала» для костей, из них и образуется костная ткань.

Больше всего на этот процесс в здоровом организме влияют гормоны — именно поэтому важный скачок происходит в подростковом периоде. Однако есть и болезни, из-за которых человек в итоге может вырасти меньше, чем заложено природой. Патологии легких, пороки сердца, печени, почек, врожденные патологии скелета, анемия — дефицит железа, нехватка кальция — все это может подавлять образование костной ткани.

Нанизм, или карликовость — редкая патология с предельно низким ростом, при которой нужен анализ соматотропной функции гипофиза.

Если в организме не хватает гормонов, которые влияют на рост костей, врач эндокринолог назначит ребенку гормонотерапию. Но важно знать, что правильное питание с раннего возраста также помогает увеличить рост ребенка на несколько сантиметров. И не только питание: мы делимся 5 советами, которые могут оказаться полезными для физического развития вашего ребенка.

Продукты, полезные для роста детей

Будь то взрослые или дети, сбалансированный и питательный рацион является основным требованием для всех возрастов. Полноценная еда трижды в день и 2 перекуса помогают развитию детского мозга и тела. Даже если ваш малыш капризничает за столом, старайтесь включать в его рацион разные продукты, чтобы обеспечить ему правильный рацион.

Ученые из Оксфорда доказали, что при нехватке в питании детей жирной кислоты омега-3 они хуже спят!

Предлагайте больше свежих фруктов, цельного зерна, молочных продуктов и источников белка. Избегайте сладкой и обработанной пищи. И вот какие продукты помогут ребенку расти:

• Орехи. Их можно давать в качестве перекуса или добавлять в другие блюда: каши, запеканки, салаты. По новым данным Ассоциации аллергологов, знакомство детей до года с орехами и арахисом (он не орех, а земляной боб) помогает избежать аллергии на эту группу продуктов.
• Куриные яйца, приготовленные любым способом. Их рекомендуется есть по 2 штуки — утром и вечером.
• Нежирные сорта мяса: говядина, курица, кролик, телятина, богатые белком, железом и цинком, «строительным материалом» для организма, они помогают телу правильно развиваться.
• Каши — источник клетчатки и медленных углеводов. Особенно полезны овсянка, гречка, чечевица, пшено, перловка.

Ученые Ташкентского медицинского педиатрического института подчеркивают, что питание — самый важный экзогенный (внешний) фактор, влияющий на рост детей.

Избегайте БАДов

Чтобы убедиться, что дети получают достаточно питательных веществ, некоторые родители даже дают им пищевые добавки, которые на самом деле не нужны. Любые препараты, даже витаминные следует давать детям только в том случае, если у них дефицит каких-либо веществ или проблемы с развитием, и после консультации с врачом. Акцент должен быть сделан на обеспечении их питательными веществами только из еды.

Если речь идет о подростке, следите, чтобы он не курил и не употреблял алкоголь: помимо общих проблем со здоровьем и поведением это также влияет на рост.

Упражнения очень полезны

Обучение детей ежедневным физическим упражнениям с раннего возраста — это один из лучших способов помочь ребенку увеличить свой рост. Физическая активность имеет много преимуществ для здоровья, включая увеличение роста.

Не надо излишне нагружать детей физическими упражнениями. Но все виды спорта, где присутствует растяжка — от аэробики и волейбола до йоги — полезны. Такая активность улучшает осанку, укрепляет мышцы спины и растягивает позвоночник.

Тяжелые физические нагрузки под запретом в период, когда происходит рост скелета и внутренних органов.

Чтобы выбрать спорт ребенку по возрасту, читайте наш спортивный гид для родителей и детей.

Вис на перекладине

Свободное висение всегда считалось лучшим способом увеличения роста детей. Вис на перекладине удлиняет позвоночник, увеличивая в итоге человека в высоту. Постоянное висение на перекладине может со временем привести к увеличению роста. Кроме того, это также может помочь укрепить мышцы.

Люди с утра немного выше, чем вечером: так сказывается расслабление мышц спины, из-за которого позвоночный столб получает возможность немного растягиваться. А к вечеру усталость с гравитацией заставляют нас «сжиматься».

Хороший и полноценный сон ночью

Люди часто недооценивают важность хорошего сна в жизни, что делает их более склонными к проблемам со здоровьем. 7-8 часов сна необходимы каждому. Детям нужно больше сна, чем взрослым, потому что они более активны.

По данным ученых из Лондонского университета, час игр с гаджетами уменьшает продолжительность сна у детей на 16 минут. Даже в тех случаях, когда дети играют днем, а не после отбоя.

Во сне активнее вырабатывается гормон роста — не зря считается, что дети растут, когда спят. Убедитесь, что ваши дети ложатся спать вовремя и спят хорошо. Проконсультируйтесь с врачом, если у ребенка проблемы со сном, которые не решатся после применения советов из нашей статьи «Удивительные продукты, которые улучшают сон детей».

7 способов узнать, какого роста будет ваш ребенок

«Расти большой, не будь лапшой, будь макароной!» Это пожелание детям подразумевает достижение высокого роста. Но каковы шансы, что так и произойдет? Можно ли как-то рассчитать конечный рост сегодняшнего малыша? А повлиять на процесс роста можно?

На эти и другие вопросы отвечает MedAboutMe и эксперты.

Заглянуть в будущее: методы расчета роста ребенка

Большинству родителей очень интересно вычислить хотя бы приблизительно не только то, на кого будет похож их ребенок, но и какого он будет роста, как сложен. Не зря педиатры и биологи работали над разработкой специальных формул, позволяющих посредством несложных вычислений определить рост, которого достигнет в будущем ребенок.

В большинстве таких формул используют показатели роста родителей, в одной — только рост самого малыша в возрасте 1 года.

Давайте рассмотрим эти формулы.

1. В 70-х годах 20 века появилась одна из первых подобных формул. Для расчета сначала нужно сложить рост мамы и папы в сантиметрах. Затем из полученного числа вычесть 13, если рассчитывается рост дочери, или прибавить к сумме 13, если речь идет о сыне. Полученное число разделить на 2, это и будет предполагаемый рост ребенка во взрослом состоянии.

Для проверки формул возьмем показатели двух реальных людей: Виктории и ее детей, Алексея и Екатерины. Сама Вика среднего роста — 165 см, ее сын вымахал до 198 см, дочка тоже высокая: 180 см. Родители Вики: отец 176 см, мать 163 см. Муж, отец Алексея и Екатерины — 195 см.

Проверяем формулу сначала на самой Вике:

((176 + 163) — 13) : 2 = 163.

Ну. почти. 2 сантиметра разницы между величиной расчетной и реальной.

((195 + 165) +13) : 2 = 186,5

Не получилось, Сын перерос расчетный показатель на 12 см.

((195 + 165) -13) : 2 = 173,5

Тоже не достоверно, увы. Разница почти 7 см.

2. Вторая формула учитывает специальный коэффициент, полученный в результате сложных математических вычислений, вникать в которые стоит только тем, кто в ладах с математикой посложнее школьной алгебры.

Формула предлагает сумму роста родителей умножать на предлагаемый коэффициент, а затем отнимать от результата определенное число. Для мальчика это выглядит так: (П + М) × 0,54 — 4.5, где П и М — рост папы и мамы в сантиметрах. Для девочек формула немного иная: (П + М) × 0,51 — 7,5.

Проверяем на наших «подопытных».

(176 +163) × 0,51 — 7,5 = 165,39

(195 + 165) × 0,54 — 4,5 = 189,9

Нет, Леша перерос почти на 8 см.

(195 + 165) × 0,51 — 7,5 = 179,1

Почти верно, разница меньше сантиметра.

3. Так называемая «Формула Хокера». Понадобится все та же сумма роста родителей в сантиметрах, разделенная на 2. Только в этом случае к результату требуется прибавить 6,4 для сына, или отнять то же число для дочки.

Для Вики эта формула предполагает 163 см, для Алексея с его 198 см — 186,4 см, Для Кати — 173,6. Попадание не слишком близкое.

4. Формула Каркоса, наверное, наиболее сложная. Сначала нужно умножить рост отца ребенка на коэффициент 0,923, если рассчитываем рост дочки, и полученный результат поделить на 2. Рост сына рассчитывается иначе: сумма роста родителей умножается на 1,08, результат делят на 2. Проверим?

(176 × 0,923 + 163) : 2 = 162,7

(195 × 0,923 + 165) : 2 = 172,5

Разница почти 8 см. Не впечатляет.

((195 + 165) × 1,08) : 2 = 194,4

Наконец-то и рост Леши удалось вычислить почти верно! Зато промахнулись с Викой и Катей.

5. Расчет по росту ребенка в возрасте 1 года. Для девочки добавляют к росту 95 см, для мальчика — 100 см. Этот метод проверить мы не сможем, потому что за давностью лет никто не помнит, какого роста в годовалом возрасте были наши «контрольные экземпляры». Попробуйте проверить сами, если есть нужные данные.

6. Формула из журнала «Наука и жизнь» за 1998 год, была предложена математиками. Для девочек предлагается формула: ((П + М) × 0,505) — 5. Для мальчика — ((П + М) × 0,57) — 14,5.

((176 + 163) × 0,505) — 5 = 166,2

((195 + 165) × 0,505) — 5 = 176,8

Не очень попали.

((195 + 165) × 0,57) — 14,5 = 190,7

7. Этот способ вообще не предполагает точного попадания, так как сразу соглашается с погрешностью до 8 см.

Рост дочерей предлагается рассчитывать, сложив рост отца и матери, отняв от суммы 12,5 и поделив результат на 2. Для мальчиков 12,5 не отнимаем, а плюсуем, сумму делим на 2.

Проверим на высоком Алексее:

(195 + 165 + 12,5) : 2 = 186,25

Если учесть предлагаемую погрешность в 8 см, то результат можно считать удовлетворительным. Но великоват разброс получается.

По крайней мере, читатель сможет сегодня провести вечер в забавных вычислениях, проверяя достоверность той или иной формулы.

А мы предлагаем пойти дальше, и попробовать разобраться в причинах неточных вычислений по всем описанным формулам.

Как наследственность влияет на рост человека?

Многие ученые работают над тем, чтобы найти ответ на этот вопрос. Некоторые интересные результаты уже имеются, но об окончательной ясности говорить еще не приходится, и, видимо, еще долго не придется.

Считается, что основную роль в процессах роста ребенка играет наследственность. Это правда, но и здесь возможны варианты.

Например, для европейцев рост зависит от наследственности процентов на восемьдесят, тогда как для китайцев и африканцев — только на 65%. Теперь представим, что родители ребенка несут в себе гены всех этих трех рас, причем в любом из множества вероятных соотношений. Это сразу вносит некоторую неопределенность, не так ли? К тому же, при смешении рас часто проявляется эффект гетерозиса, при котором потомки рождаются более рослыми и сильными, чем их родители.

Да и у европейцев все не так просто. Например, быстрее всех в историческом плане растут жители Нидерландов: за последние 150 лет средний рост голландцев увеличился больше, чем у всех остальных европейцев. А вот средний рост американцев (без учета расы) за последние десятилетия не только не увеличивался, но даже немного уменьшился.

В целом можно сказать следующее: генетика, очевидно, влияет на рост. Но предугадать, как именно, иногда сложно, а порой и невозможно. Потому что за рост отвечает взаимодействие более чем 700 генов. Представляете, сколько может быть комбинаций? И это еще не все известно и изучено.

Поэтому стоит относиться ко всем формулам только как к способу прогноза с весьма сомнительной достоверностью. И учитывать все остальные факторы, способные повлиять на развитие ребенка, насколько это возможно. Полученные от родителей гены могут проявиться максимально или не реализоваться полностью, и тогда рост окажется меньше возможного.

А вот распространенная гипотеза наследственного избыточного веса не прошла испытания в массовом исследовании. Как оказалось, дети полных родителей в большинстве своем наследуют не генетическую склонность к полноте, а усваивают нездоровые пищевые привычки.

Так что на то, какого веса будет ребенок, действительно можно повлиять, если питаться правильно (ну или неправильно, чего мы никому не советуем).

Условия жизни как фактор влияния

Основное влияние на рост оказывает соматотропный гормон, вырабатываемый гипофизом. Нехватка гормона вызывает низкорослость, избыток — гигантизм, или акромегалию — ускоренный рост отдельных частей тела.

Известно, что северяне в среднем более высокорослые, чем жители жарких стран, то есть на рост влияет и климат тоже.

Большое значение имеет период беременности: если будущая мать плохо питалась, подвергалась стрессу, болела, то развитие плода могло нарушаться и замедляться. Вероятно, ребенок может и впоследствии развиваться менее интенсивно и хуже расти. Но это не означает, что усиленное питание беременной женщины обеспечит рождение великана.

Сложно предсказать появление мутаций, которые приводят к различным нарушениям развития. Некоторые из них могут передаваться от родителей, но иногда они возникают спонтанно. И тогда рост ребенка может или кардинально замедлиться, или, наоборот, происходить такими темпами, что вырастет гигант.

Список наследственных болезней, способных повлиять на рост человека, довольно велик. Это и синдром Марфана, и синдром Эллиса-Ван Кревельда, и синдром Симпсона — Голаби — Бемель, и другие.

Помимо прочего, на рост ребенка могут повлиять некоторые заболевания: сахарный диабет, псориаз, ревматоидный артрит. Изменения в генах, связанных с предрасположенностью к этим заболеваниям, могут затрагивать и гены, от которых зависит развитие скелета.

Кроме наследственных болезней существенную роль может сыграть железодефицитная анемия, дефицит витамина D, заболевания пищеварительной системы, из-за которых не происходит полноценного усвоения питательных веществ, нарушения функции щитовидной железы, стресс.

Основными внешними факторами, влияющими на рост, являются образ жизни и питание. ​

Помимо гормона роста, имеют значение и другие гормоны. В частности, на рост мальчиков может оказывать значительное влияние уровень эстрогена в подростковом возрасте.

Открытие мутаций в гене рецептора эстрогена у мужчин стало отправной точкой для нового взгляда на развитие подростков мужского пола. Эстроген, вырабатываемый в тестикулах, оказывает критическое влияние на рост и созревание скелета, накопление костной массы, и, в конечном итоге, на рост взрослого мужчины.​

Как повлиять на процесс роста?

Все, что можно сделать — помочь наследственным факторам проявиться в полной мере, использовать все данные по максимуму.

• Для этого необходимо обеспечить ребенку полноценное питание, в котором сбалансированы основные нутриенты в оптимальном соотношении. Пример американцев, средний рост которых не только не увеличивается в последние десятилетия, но даже становится меньше, тому подтверждение: на гамбургерах, чипсах и коле растут только объемы.
• Очень важно, чтобы дети достаточно спали, причем важно также и вовремя ложиться. Гормон роста вырабатывается ночью, во время сна, и нарушение правильного режима сна может не дать реализоваться генетической программе роста. Чтобы расти, детям нужно спать.
• На рост может повлиять физическая активность и спорт. Например, плавание способствует быстрому росту, а тяжелая атлетика — наоборот. Полезно заниматься теннисом, волейболом, баскетболом, легкой атлетикой. Но все это — не ради высоких спортивных достижений, не для «большого спорта», который, как правило, не приносит пользы здоровью.

Желательно также жить в экологически благоприятной местности и в умеренном климате, но это уже как повезет.

Сегодня рост детей-горожан в среднем больше, чем их сельских ровесников. А сто лет назад было наоборот: городские дети, начинавшие тяжело трудиться в 10-12 лет на фабриках и заводах, были меньше и слабее деревенских, у которых была хотя бы возможность дышать чистым воздухом.

Влияет на рост детей и социальный статус родителей: хорошее образование и более высокий доход папы и мамы позволяют детям вырасти на 2-3 см больше, чем их сверстникам из менее обеспеченных семей.

Самые маленькие и самые большие

Самый известный, зарегистрированный официально, великан — Роберт Уодлоу (22.02.1918 — 15.17.1940), чей рост составил 2,72 см в результате нарушения в работе гипофиза из-за опухоли. Из-за чрезмерного роста юноше было трудно ходить, ему приходилось носить специальные устройства, поддерживающие суставы.

В результате одно из них стало причиной натертости, которая привела к воспалению и заражению крови. Уодлоу умер в возрасте 22 лет. Родители Роберта, кстати, были самого обычного роста: отец 182 см, рост матери неизвестен, но известно, что он не превышал среднего.

Уроженец Российской империи Федор Махнов был, по некоторым сведениям, даже выше Уодлоу: 285 см. Жил он немного раньше, чем Уодлоу: родился 6 июня 1878 года, умер 10 сентября 1912. Был крестьянином из Витебской губернии, хотя некоторое время выступал в цирковой труппе, с которой успел посетить другие страны, встретиться с президентом США Теодором Рузвельтом, побывать на балу у королевы Великобритании, на приеме у папы римского, пить чай с канцлером Германии.

Именно цирковое прошлое вызывает сомнения в достоверности сведений о реальном росте Махнова: есть основания считать, что рост несколько преувеличивался для афиш и рекламы. Это косвенно подтверждается надписью на памятнике на могиле Махнова, где указано, что его рост равнялся 3 аршинам и 9 вершкам, что в переводе на метрическую систему составляет 254 см. А никаких официальных подтверждений той или иной версии не существует, несмотря на то, что в 1939 году останки Ф.А.Махнова подвергались эксгумации для проведения научных изысканий. К сожалению, сегодня ничего уже узнать нельзя, так как скелет белорусского великана бесследно исчез в годы войны.

В отличие от болезненного Уодлоу Махнов был невероятно силен. Да все известные показатели впечатляют, что и говорить:

• вес —182 кг;
• длина стопы — 51 см;
• ладонь — 31 см, настоящая лопата.

Супруга Махнова, Ефросинья, была ему подстать: ее рост — 215 см, дети (их родилось пятеро) тоже были рослыми, но ни один не вырос более 2 м.

Умер Федор Андреевич, по некоторым сведениям, от пневмонии, по другим — от туберкулеза костей, а кое-кто считает, что гиганта могли отравить завистники.

Самым маленьким из всех жителей планеты, зарегистрированным в Книге рекордов, был Чандра Бахадур, чей рост составлял всего 54,6 см, а вес — около 12 кг. Бахадур прожил почти всю свою долгую жизнь в Непале.

Причиной столь малого роста стала врожденная карликовость. Среди шести родных братьев и сестер Бахадура четверо были нормального роста, двое — ниже 120 см. Чандра никогда не болел, всю жизнь работал — делал на продажу головные уборы из джутового волокна. Стал известным в возрасте 73 лет, умер в 76 лет, в сентябре 2015 года.

После смерти Бахадура самым маленьким стал филиппинец Джунри Балуинг: его рост 55,8 см. Причина малого роста, как и у Чандра Бахадура — карликовость. Но, в отличие от крепкого непальца, всю жизнь прожившего в труде, Джунри не может заботиться о себе сам: ему трудно даже передвигаться. Забота о самом маленьком человеке планеты целиком и полностью лежит на плечах его родных.

Узнать о факторах, влияющих на развитие детей, можно в статье «Как повлиять на развитие ребенка?».

От чего зависит рост человека?

Ответ на вопрос «От чего зависит рост человека?», казалось бы, очевиден — разумеется, от генетики! У высоких родителей рождаются высокие дети, и наоборот. Но можно ли рассчитать рост ребенка, если его папа выше среднего, а мама — ниже? Есть ли научные обоснования у фраз, которые так часто говорят бабушки, — «Ешь больше, а то не вырастешь?» Попробуем разобраться.

Содержание

Генетика важнее всего

Определяющий фактор роста — это, конечно, генетика. Сейчас исследовано около 700 генетических вариантов, которые достоверно влияют на то, насколько высоким станет человек. Они контролируют множество факторов, от выработки гормонов до функционирования эпифизарных пластинок (хрящевых пластинок роста).

Эпифизарные пластинки — это участки растущей ткани с обоих концов костей у детей и подростков. Когда пластинки перестают расти, кости больше не увеличиваются в длину и человек не прибавляет в росте.

Эпифизарные пластинки определяют длину костей взрослого человека. В конце пубертатного периода рост пластинок завершается, они превращаются в костную ткань.

Ученые полагают, что рост определяется генетикой на 60-80% — это зависит от того, к какой популяции принадлежит человек. Исследования американцев и австралийцев показали, что вклад генетики в рост составляет около 80% или даже немного больше, а вот в Китае и Африке этот показатель был у нижней границы, около 65%.

Что означают эти проценты? Давайте рассмотрим на примере мужчины европеоидной расы ростом 183 см. Из популяционных и генетических исследований мы знаем, что средний рост мужчин, принадлежащих к той же популяции, — 178 см, а вклад генетики в рост составляет 80%. Наш герой выше среднего на пять сантиметров. Значит, 80% от этих пяти сантиметров (то есть четыре сантиметра) ему «подарили» родители, а оставшиеся 20% (один сантиметр) обусловлен другими факторами, о которых мы поговорим позже.

ДНК-половинка: определяют ли гены, в кого мы влюбляемся?

Кроме того, зная рост родителей и средний рост мужчин и женщин в популяции, можно узнать, насколько высоким будет их ребенок во взрослом возрасте.

Предположим, что наши герои — китайская пара, мужчина ростом 175 см и женщина ростом 165 см. В Китае средний рост мужчины составляет 170 см, женщины — 160 см, а наследуемость роста в этой популяции равна 65% для мужчин и 60% для женщин. Владея этой информацией, мы можем узнать, насколько рост детей этой пары будет отличаться от среднего по популяции. Если у них родится сын, то нужно сложить разницу между ростом родителей и средним ростом людей в Китае (5 см для отца и 5 см для матери, итого 10 см), умножить ее на 0,65 (потому что наследуемость роста для мальчиков составляет 65%) и разделить на два. Получится 3,25 сантиметра. Для дочери следует сделать то же самое, только умножить на 0,6 (поскольку наследуемость роста для женщин равна 60%) — получится 3 сантиметра. Это значит, что ожидаемый рост сына — 173,2 см, а дочери — 163 см.

Однако мы забыли учесть влияние факторов внешней среды — посчитать их можно также, заменив коэффициенты 0,65 и 0,6 на 0,35 и 0,4 соответственно (вклад внешних факторов равен 35% для мужчин и 40% для женщин). Получается, что окружающая среда может добавить 1,75 см к росту молодого человека и 2 см к росту девушки. Разумеется, результаты таких подсчетов могут расходиться с действительностью на пару сантиметров (все-таки мы используем усредненные данные по популяции, которые вряд ли будут корректны с точностью до сантиметра), но, тем не менее, они примерно покажут ожидаемый рост ребенка.

Что за внешние факторы?

Какие же внешние факторы вносят свой, пусть и небольшой, вклад в рост человека?

1. Самый важный фактор — питание. Сбалансированная диета действительно может прибавить к росту несколько сантиметров.

Наиболее важными продуктами для роста специалисты называют те, что богаты белком (мясо, яйца, морепродукты, орехи, бобовые культуры) и кальцием (молочные продукты, брокколи, капуста, апельсины, рыба).

2. Сон. Во время сна (примерно через пару часов после засыпания) наиболее активно вырабатывается гормон роста — соматотропин. Именно он ускоряет рост хрящевых пластинок костей, о которых мы говорили выше. Помимо этого соматотропин принимает участие в регуляции углеводного обмена, усиливает выработку белка, ускоряет сжигание жировой ткани и формирование мышечной — так что сон важен не только для детей и подростков. Недостаток соматотропина, в свою очередь, скажется на росте (и других аспектах здоровья) негативно. Причина такой нехватки — как правило, генетические мутации.

Как связаны спортивные достижения и генетика

Вопреки стереотипам, занятия спортом не влияют на рост человека: баскетбол или плавание не сделают человека выше, а поднятие тяжестей — ниже. Рост людей, занимающихся некоторым видами спорта, действительно сильно отличается от среднего, однако причинно-следственной связи здесь нет: дело в том, что изначально высокие люди чаще занимаются волейболом или баскетболом (то есть тем, в чем будут иметь преимущество), а невысокие, например, гимнастикой, где высокий рост — помеха.

Могут ли внешние факторы влиять на целую популяцию?

Остается вопрос: почему в разных популяциях с очень похожими генами наследуемость роста может быть разной? Ответ снова кроется в факторах внешней среды. В развитых странах дети обычно хорошо питаются, и это максимизирует генетический потенциал роста. Поэтому в США и многих европейских странах наследуемость роста составляет около 80%. Напротив, в развивающихся странах дефицит питания у детей приводит к более низкой наследуемости, и там, где ситуация постепенно улучшается (повышается уровень жизни), средний рост населения постепенно растет.

Генетика происхождения. Наследие неандертальцев

Так, в Южной Корее средний рост женщин за последнее столетие (с 1914 по 2014 годы) увеличился на 20 см, а мужчин — на 15,1 см. А вот в Южно-Африканской республике ситуация хуже: за столетие женщины выросли на 3,1 см, а мужчины — всего на 1,4. Современный среднестатистический российский мужчина выше своего предка из 1914 года на 9,5 см, а женщина — на 11,7 см.

Можно ли изменить рост?

Девушки обычно заканчивают расти к 15–16 годам, юноши — к 18-19. До этого возраста мы можем повлиять на рост питанием — сбалансированная диета позволит «выжать» из генетики максимум.

После того, как кости перестали набирать длину, человек уже не может изменить рост.

Однако это не означает, что мы всю жизнь будем оставаться неизменными. Рост человека меняется в течение дня: из-за того, что мы сидим и подвергаем себя нагрузкам (занимаемся спортом, носим в руках сумки), межпозвоночные диски как бы «оседают», и к вечеру рост немного уменьшается (максимум на 1%, но для высокого человека это может составить около 2 сантиметров). Чтобы снова «вырасти», достаточно немного полежать и «растянуть» позвоночник.

Кстати, именно из-за отсутствия нагрузки на позвоночник космонавты возвращаются с МКС на Землю существенно выше, чем были, — их рост может увеличиться на 3% (для мужчины ростом 180 см это составит более пяти сантиметров!). Конечно, на Земле рост снова приходит в норму, и космонавты испытывают значительные боли в спине, когда межпозвоночные диски «сжимаются».

В старости люди также становятся ниже. Это связано с изменениями позвоночника (остеопороз, разрушение межпозвоночных дисков) и постепенной потерей мышечной массы. Частично это можно компенсировать занятиями спортом и сбалансированной диетой (особенно важны кальций и витамин D).

Аномалии роста

Существуют генетические заболевания, из-за которых человек приобретает аномально низкий или высокий рост. Об одном мы уже упоминали — оно связано с недостатком соматотропина и вызывает карликовость (диагноз ставят, если рост взрослого человека составляет менее 147 см). Это заболевание может быть вызвано множеством причин, и нарушение синтеза гормона роста — только одна из них.

На другом конце спектра находится гигантизм — заболевание, связанное, как правило, с нарушением функций гипофиза (отдел мозга, в котором синтезируется тот самый гормон роста). Подростки с таким нарушением растут аномально быстро, и к концу пубертатного периода их рост значительно превышает норму (патологическими считаются показатели от 195 см у девушек и от 210 см у юношей). После «закрытия» зон роста костей гигантизм переходит в акромегалию: соматотропин продолжает вырабатываться, но в размерах увеличиваются уже только кости кистей, стоп и черепа. В результате телосложение становится непропорциональным.

Проверить генетическую предрасположенность к метаболическим заболеваниям вы всегда можете с помощью Генетического теста Атлас.

Какой средний рост у мужчин?

Средний рост у мужчин и женщин существенно возрос за прошедший век. Это связано с улучшением питания, но факторы индивидуального уровня здоровья тоже оказали влияние. В то время как средний человек выше, чем его прадед, степень роста зависит от региона, состояния питания и других факторов.

Рост мужчин в различных странах

В 2010 году рост среднего американца составлял 69,3 дюйма (176 см). Сто лет назад средний американец имел рост 67 дюймов (170 см). Хотя они выросли более чем на 2 дюйма (6 см), скорость, с которой американцы растут, замедлилась по сравнению людьми из других стран.

В 1896 году американские мужчины стояли на третьем месте по росту в мире. С тех пор они перешли на 37-ое место. Это не потому, что американцы растут медленнее; а потому, что в других странах люди растут более быстрыми темпами.

Рост у американцев стабилизировался за последние 50 лет. Каждые 20 лет американцы получили около 6 см от своих родителей, но сегодняшние дети в среднем имеют такой же рост, как и их родители. Во многом это связано с улучшением здоровья и питания.

У жителей Восточной Азии произошло значительное увеличение роста. Иранские мужчины выросли больше, чем люди из других стран, рост у них увеличился в среднем на 6 дюймов (15 см). А в странах Африки к югу от Сахары плохое питание привело к уменьшению роста.

Мужчины в Нидерландах, имеющие рост 72 дюйма (182 см), считаются самыми высокими. Таким образом, люди Восточной Европы занимают верхнюю часть списка.

Индонезийские мужчины самые маленькие, их средний рост составляет 62,25 дюйма (158 см). Мужчины Малави имеют рост 63 дюйма (160 см). Мужчины из Йемена, Лаоса, Мадагаскара имеют самый низкий рост.

В Великобритании и Австралии мужчины в среднем имеют рост в 70 дюймов (178 см). Во Франции средний рост мужчин составляет 69,5 дюймов (177 см).

Самые маленькие женщины в Гватемале и на Филиппинах, они имеют средний рост 58 дюймов (147 см) [1].

Факторы влияющие на рост мужчин

Генетика . Рост на 60-80 процентов связан с генетическими факторами [2]. Это наводит на мысль, что генетика влияет на рост людей. В более сложных условиях факторы, такие как диета и болезни, могут значительно повлиять на рост человека.

Кроме генетики на рост влияют следующие факторы:

Вес при рождении . Вес при рождении является результатом многих факторов, включая генетику и питание в утробе матери. Это является важным прогнозом фактора роста.

Преждевременные роды . Недоношенные дети, как правило, имеют низкий вес при рождении. У недоношенных детей рост остается низким в дальнейшей жизни.

Гормоны . Гормоны влияют на рост на протяжении всей жизни, особенно в период полового созревания. Гормональный дисбаланс приводит к высокому или низкому росту.

Питание . Питание является одним из основных факторов роста. Лица, которые имеют плохое питание, не получают достаточное количество кальция, витамина D, другие витамины и минералы.

Географическое положение . Существует связь между географическим положением, этнической принадлежностью и ростом. Помимо этого фактора, расположение влияет на воздействие естественного солнечного света — источника витамина D.

Факторы, влияющие на задержку роста

Факторы задержки роста, такие как расстройства пищевого поведения, тяжелые болезни, а также воздействие некоторых препаратов, могут повлиять на рост человека.

Медико-санитарные состояния, диабет, сердечно-сосудистые заболевания, почечная недостаточность и рак могут также повлиять на рост. Другие состояния, которые могут влиять на рост:

Ахондроплазия — это состояние, при котором человек имеет короткие руки и ноги, что является основной причиной карликовости. Люди с ахондроплазией в среднем имеют 48 дюймов (122 см) роста.

Спондилоэпифизарная дисплазия (СЭД) вызывает уменьшение размера позвоночного столбы. Это генетическое заболевание, которое диагностируется в подростковом возрасте. Люди с карликовостью могут иметь различные проблемы со здоровьем. СЭД, к примеру, может привести к остеоартриту.

Тектоническая дисплазия — это редкая генетическая форма карликовости, когда у человека короткая голень и предплечье.

Состояния, приводящие к гигантизму

Опухоли гипофиза – у детей с опухолью гипофиза секретируется слишком много гормона роста, что приводит к высокому росту. Гигантизм почти всегда является результатом опухоли гипофиза, хотя некоторые редкие медицинские состояния могут привести к чрезмерному росту. К ним относятся:

1. Синдром Карни;
2. Нейрофиброматоз;
3. Синдром Маккьюн-Олбрайт;
4. Множественная эндокринная неоплазия 1 типа.

В связи с этим люди с аномально высоким ростом подвергаются риску ряда проблем со здоровьем. Их чрезмерный рост может влиять на метаболическую систему и вызывать сердечно-сосудистые проблемы, в том числе увеличение размера сердца.

Литература

1. NCD Risk Factor Collaboration et al. A century of trends in adult human height //Elife. – 2016. – Т. 5. – С. e13410.
2. Lai C. Q. How much of human height is genetic and how much is due to nutrition //Scientific American. – 2006. – Т. 11.

Врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург)

Учредитель сетевого издания Medical Insider, главный редактор и автор статей.

В конце XX века тогда еще начинающие британские биохакеры совершили настоящий прорыв в генетике и предоставили любому человеку возможность с помощью ДНК-теста узнать больше о своих далеких предках и загадочной наследственности. Тогда, правда, только избранные могли объяснить, зачем и кому это нужно, — генетика была интересна лишь узкой группе специалистов, работающих с редкими заболеваниями. Но теперь за простым любопытством стоит более глобальная задача — разобраться в своей наследственности. А причина этому — надвигающийся тренд на тотальное оздоровление, исцеление и персонализированную медицину.

Сегодня эксперты уже не сомневаются в том, что генетика — основополагающая наука медицины будущего, хотя ее технологии и без того кажутся чем-то из мира научной фантастики. Перспективы развития генетики в России обсудят на площадках форума «БИОТЕХМЕД», который пройдет 16 и 17 сентября в Геленджике. В преддверии этого события «РБК Стиль» пообщался с одним из экспертов форума — врачом-генетиком Екатериной Захаровой — и узнал у нее, как работает ДНК, какие особенности мы можем унаследовать от родителей и безопасно ли вмешательство генетиков в организм.

Екатерина Захарова
Заведующая лабораторией наследственных болезней обмена веществ ФГБНУ «Медико-генетический научный центр им. академика Н.П. Бочкова», член экспертного совета по редким болезням при комитете Государственной думы по охране здоровья

Как устроена клетка

Со школьных времен всем известно, что организм человека состоит из множества клеток, в каждой из которых есть ядро — именно там хранится генетическая информация. Ее мы наследуем от родителей и дальше передаем своим детям. В материальном обличии эта информация представлена в виде той самой нити ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты. Эта макромолекула была открыта достаточно давно, но то, что именно в ней хранится генетическая информация, стало известно только в XX веке.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) — макромолекула, которая хранит и передает из поколения в поколение генетическую программу функционирования живых организмов. Биологическая информация в ДНК представлена в виде уникального генетического кода, состоящего из последовательности нуклеотидов.

Зачем нужна ДНК

Говоря о том, зачем нам ДНК и что она делает, можно привести аналогию: каждый белок в нашем организме синтезируется по определенному «рецепту». В нем указано, сколько должно быть аминокислот, в какой последовательности они будут соединяться и куда дальше последуют. В таком случае ДНК — это поваренная книга, в которой записаны рецепты всех наших белков, а мутация — это повреждение белка или изменение текста поваренной книги. Если в рецепте появляется опечатка, то белок получается «неправильный» и не выполняет свои функции должным образом, отчего страдает как клетка, так и весь организм, что приводит к развитию заболевания.

Во всех наших клетках хранятся одинаковые гены. Но функции у клеток разные: одни, например, синтезируют гемоглобин, другие занимаются мышечными белками, третьи — нервными. Это обеспечивается с помощью системы регуляции активности генов: она способна «включать» одни гены и оставлять в молчании другие.

Чем генетика отличается от наследственности

Генетика — большая и очень разнообразная наука. Клиническая генетика изучает, как проявляются наследственные болезни, популяционная — наше происхождение и особенности каждого народа. А вот наследственность — понятие уже более узкое. Люди давно заметили, что есть признаки, которые ярко проявляются у представителей одной семьи и передаются из поколения в поколение.

Если вспомнить живопись и портреты членов династии испанских Габсбургов, то многим сразу придут на ум их наследственные приметы: выступающая «габсбургская губа» и гипертрофированная нижняя челюсть, которая, говорят, даже мешала монарху нормально пережевывать пищу. Совершенно очевидно, что эти признаки связаны с изменениями определенных генов в известном роду.

Что еще хранится в ДНК

Информация, закодированная в ДНК, способна рассказать как о заболеваниях, так и о цвете волос, форме глаз, группе крови и даже вкусовых предпочтениях. Например, в ходе генетических исследований ученые обнаружили, что всех людей можно разделить на две категории: тех, кто любит капусту брокколи, и тех, кто ее просто ненавидит. Оказалось, что у второй группы есть определенные повреждения в гене, ответственные за восприятие этого вкуса, — им брокколи кажется горькой и неприятной.

В ДНК также могут быть записаны наши пагубные привычки, склонность к полноте или употреблению алкоголя. Изменения в некоторых генах делают нас более восприимчивыми к этим факторам. Но, как правило, за них отвечает не один, а сразу множество взаимосвязанных генов. Кроме того, врачи уверены, что более существенную роль в данном вопросе играют воспитание и другие социальные факторы.

Можно ли унаследовать интеллектуальные способности

Считается, что интеллектуальные и эмоциональные способности будущего ребенка определяются большим набором генов, и предсказать, какую именно комбинацию они составят, наука пока не в состоянии. Поэтому утверждать, что у гениальных родителей рождаются только гениальные дети, нельзя. Хотя такой миф до сих пор существует: некоторые женщины даже продолжают выбирать себе избранника, исходя из его интеллектуальных способностей, или искать какого-нибудь выдающегося донора — нобелевского лауреата.

Однако есть теория, согласно которой IQ будущего ребенка в большей степени определяется матерью, поскольку в тех областях мозга, которые отвечают за интеллект, чаще активируется ген, наследуемый от нее. А вот за эмоциональное состояние и характер чаще отвечает отец. И в этом случае нобелевский лауреат может оказаться не самым лучшим кандидатом на отцовство.

Как наследуются болезни

Болезни могут наследоваться по-разному. В некоторых случаях патология должна быть у одного из родителей, который, в свою очередь, передает ее детям (с вероятностью 50%). В других болезнь наследуется только по женской линии, и в итоге страдают ей мальчики, а девочки остаются ее здоровыми носительницами. Есть и заболевания, которые переносят оба родителя — у них больной ребенок может появиться на свет только в 25% случаев.

Кроме того, существует множество патологий, которые не наследуются, а появляются случайным образом. Например, в одной половой клетке матери или отца происходят изменения без особых на то причин, и в семье, где никогда не встречались с генетическими заболеваниями, может родиться малыш с синдромом Дауна (хромосомной патологией) или ахондроплазией — моногенным заболеванием, которое проявляется как карликовость. В такой ситуации одна из главных задач врача-генетика — выяснить, как наследуется болезнь, проинформировать семью о возможных рисках рождения больного ребенка, а также рассказать, что можно сделать, чтобы ребенок родился здоровым.

Наследуются ли онкологические заболевания

Большинство онкологических заболеваний — это мутации в генах. Однако они возникают не в половых, а в соматических клетках и не передаются по наследству. В таком случае на их развитие большое влияние оказывают именно внешние факторы: курение, радиация и канцерогенные химические вещества.

Но, к сожалению, есть отдельные виды онкозаболеваний, к которым приводит мутация в генах: они переходят от родителей к ребенку. Самый известный пример — рак молочной железы, за появление которого отвечают гены BRCA1 и BRCA2. В группу риска попадает подавляющее большинство девушек и женщин, у которых в семье были случаи рака молочной железы, поскольку наличие мутации в генах сильно повышает риск развития этого заболевания в определенном возрасте. Это означает, что рак может появиться вне зависимости от образа жизни, занятий спортом и сбалансированности рациона.

Как разгадать свои гены

Попытаться разобрать загадочную ДНК и узнать больше о своих генах можно при помощи генетических тестов. Как правило, их рекомендуют проводить в первую очередь тем семьям, где уже были зафиксированы случаи наследственных заболеваний. Но есть скрининг-тесты, которые проводятся для всех, вне зависимости от того, есть ли вероятность возникновения наследственного заболевания. Например, сейчас у всех беременных женщин есть возможность сдать анализы на определение генетических заболеваний у эмбриона. Скрининг на раннем сроке проводится специально для того, чтобы определить, входят ли будущая мама и ее малыш в группу риска. Дальше назначаются дополнительные обследования, которые подтверждают или опровергают развитие патологии. В ходе беременности не менее важно своевременно делать УЗИ, потому что пороки развития у плода встречаются намного чаще, чем любые наследственные заболевания.

Будущие родители должны осознавать, что комбинации их генов не всегда могут привести к идеальному результату. Но с некоторыми из наследственных патологий ребенок может жить совершенно нормально, поэтому пугаться их не стоит.

Может ли врач исправить наследственность

Если представить, что врач на начальном этапе сможет скомбинировать гены так, чтобы исправить недочеты в хромосомах будущего ребенка, родители, наверное, согласятся. Хотя стоит взять в расчет то, что часто двигателями прогресса, науки и искусства становятся именно неординарные люди. У талантливых художников, поэтов или музыкантов неоднократно были зафиксированы особенности развития, и если бы отбор по таким критериям существовал сотни лет назад, то мир лишился бы практически всех гениев.

Сейчас мы знаем многое о геноме человека и уже научились читать его последовательность. Но вот понять смысл этого «текста» можем далеко не всегда. Так же, как не всегда знаем, повлияет ли положительно наше вмешательство в структуру одного гена на работу других. Больше того, функция многих участков ДНК до сих пор остается не изучена.

ЭКО и дети из пробирки

Когда начинаешь работать с чем-то малоизвестным (а это часто встречается в генетике), всегда возникает вопрос о том, что делать правильно и этично, а что нет. Сегодня в цивилизованных странах накладывается запрет на генетические манипуляции с половыми клетками, потому что мы не знаем, как их изменения могут передаваться дальше и к каким последствиям это приведет. И, конечно, нельзя проводить эксперименты на живых эмбрионах.

Пока что в случае обнаружения какого-либо генетического заболевания врач может только предложить пренатальную или предимплантационную диагностику — метод, позволяющий произвести генетическую экспертизу одной клетки эмбриона перед процедурой ЭКО (экстракорпорального оплодотворения). Задача такой диагностики — предоставить возможность рождения здоровых детей в семьях, где существует высокий риск рождения ребенка с тяжелыми заболеваниями. Но у любых современных технологий, включая ЭКО, есть свои риски. Даже после подсадки эмбрион может не прижиться. При этом среди нас уже растет множество детей, которые появились благодаря искусственному оплодотворению, и они совершенно ничем не отличаются от обычных малышей.

Что происходит с эволюцией

В глобальном плане человеческие гены могут со временем мутировать и видоизменяться. И онкологические заболевания — одна из самых ярких иллюстраций этого процесса. Теперь, когда продолжительность жизни выросла, увеличилась и вероятность появления опухолей. С другой стороны, прогресс тоже не стоит на месте: появляется все больше методов диагностики и лечения, которые помогают справляться с тяжелыми недугами.

Еще до недавнего времени выявление генетических заболеваний было непростой задачей. Однако методы секвенирования уже позволяют «читать» ДНК не по одной букве-нуклеотиду, а разбирать все буквы одновременно. Так можно выявлять и мутации, передающиеся по наследству и новые, от появления которых не застрахован никто. Конечно, некоторые окружающие факторы тоже могут влиять на то, как ведут себя наши гены. Это и экология, и пища, и привычки. Их изучением наука тоже занимается активно.

Куда движется генетика

Генетика становится всеобъемлющей: по одной капле крови теперь можно определить все, что веками записывалось в ДНК человека. Вместо сотрудников диагностикой занимаются математические алгоритмы. Вполне возможно, что через некоторое время генетическая экспертиза станет обычным делом и без нее не будет обходиться даже рядовой прием у врача-терапевта.

И наверняка будет создаваться все больше препаратов, основанных на принципах персонализированной медицины, которые подбираются в зависимости от особенностей метаболизма пациента и его мутаций. Что же касается детей на заказ, то наука должна помогать нам корректировать гены только в случаях тяжелых наследственных заболеваний, а не для того, чтобы выбирать пол ребенка и цвет его глаз или особенности поведения. В этом вопросе нужно позволить природе комбинировать наши гены для появления на свет совершенно неповторимого чудесного существа — человека. 

Гормон роста или соматотропин вырабатывается в одном из участков мозга. У детей и подростков он вырабатывается особенно активно, с ним связаны резкие скачки в росте и развитии, после полового созревания выработка постепенно сокращается и после 25 лет происходит очень малая его секреция.

В большинстве стран мира последние поколения значительно выше своих предков. В основном это происходит засчет того, что увеличивается уровень жизни, человеку в общем хватает пищи, в употреблении значительно больше белка, чем раньше и сама пища достаточно разнообразна.

Соматотропин влияет не только на рост человека, он отвечает за такие важные функции как:

• способствует увеличению костей в длину;
• способствует синтезу белка – основному строительному материалу тканей тела;
• уменьшает жировые отложения, способствует их «сгоранию», чем регулирует соотношение мышечной и жировой массы;
• участвует в регуляции выработки инсулина и глюкозы;
• есть данные о том, что соматотропин помогает кальцию лучше усваиваться в костях;
• стимулирует выработку иммунных клеток.

Для того чтобы выявить проблемы с ростом необходимо обратиться к врачу. После осмотра и сбора анамнеза он может назначить такие исследования (для детей и взрослых):

• анализ крови на пролактин, кортизол, гормоны щитовидной железы и соматотропный гормон;
• возможно назначение молекулярно-генетического анализа на обнаружение мутаций в генах;
• оценка состояния надпочечников;
• МРТ некоторых участков головного мозга (гипофиз, гипоталамус).

Лучше выявить проблемы как можно раньше, особенно в детском возрасте, ведь она может стать причиной не только отставания в росте, но и отставания в физическом, половом и умственном развитии ребенка.

Можно ли вырасти

При правильном подходе и выяснении причины низкого роста человек может его увеличить. Никто не даст гарантии на сколько именно можно стать выше, на 5 см, 10 см или на 1 см, однако возможность существует. Главное подойти комплексно к решению данной проблемы, желательно, если этот процесс будет контролировать специалист.

Если причина лежит в нарушениях работы эндокринной системы, то необходимо выяснить, что это за нарушения и чем они вызваны – с этим поможет только опытный врач. Если же нет патологических причин или они устранены, то для достижения результата необходимо пройти курс специальных препаратов, наладить рацион питания и режим дня, уделить время физической активности и специальным упражнениям.

Средний рост людей, проживающих в восточной Европе, составляет для мужчин чуть больше 176 см, а для женщин почти 165,5 см.

Как можно увеличить свой рост с помощью физических упражнений

Доказано, что гормон роста активнее вырабатывается в организме во время физической активности, поэтому очень важно уделять ей внимание ежедневно, а также заниматься каким-либо видом спорта. Какой это будет спорт выбирает сам человек, но наибольшего успеха можно добиться, если заниматься плаванием, велосипедным спортом и пауэрлифтингом.

На данный момент разработаны методики специальных упражнений, которые способствуют увеличению роста:

• метод Транквиллитати;
• метод Норбекова;
• упражнения Лонского
• метод Палько и другие.

Медикаментозная терапия

Так как соматотропин является основным фактором, стимулирующим рост, то возможно его дополнительное введение в организм. Препараты могут назначаться в качестве заместительной терапии, если количество соматотропина, вырабатываемого организмом мало или назначаться курсом. Лекарственная терапия может назначаться всем:  детям, подросткам, в 18 лет и людям после 30 лет.

Препаратов с гормоном роста достаточно много, все они имеют свои побочные эффекты и предназначены для людей с различными анамнезами, поэтому препарат прописывает врач и прием его осуществляется также под наблюдением врача.

Хирургические вмешательства

Сегодня существует возможность увеличения роста засчет удлинения костей ног. Операции достаточно сложные, требуют серьезного послеоперационного восстановления, стоят немалых денег и поэтому не пользуются особой популярностью.

Наиболее эффективный операционный метод – это метод Илизарова. Он заключается в том, что в кости ног вставляются специальные прутья и устанавливается механизм. Потихоньку с помощью этого механизма прутья раздвигаются, таким образом стимулируя и рост самой кости. Весь процесс длиться около года (в зависимости от того на сколько выше нужно стать), все это время человек должен ходить на костылях.

Естественные способы увеличения выработки самототропина

Человеку в любом возрасте необходимо придерживаться правил здорового образа жизни: в 16 лет, в 17, в 20, в 30 лет и позже, чтобы продлить свою жизнь и не потерять ее качество.

Как было отмечено выше, спорт является хорошим стимулятором для выработки самототропина. Кроме этого большое его количество вырабатывается во время сна, поэтому дети так много спят в раннем возрасте, а вот взрослые нередко пренебрегают сном за что и платят потом болезнями и усталостью.

В поддержке нормального уровня всей гормональной и эндокринной системы важную роль играет питание. Оно должно быть максимально разнообразным, богатым белками и полезными жирами, необходимо уменьшить потребление сахара. Особенное важное внимание необходимо уделить родителям, которых интересует как увеличить рост ребенка без медикаментов.

Не стоит пренебрегать и ежегодным посещением врачей. Специалисты смогут только на основании осмотра и оценки образа жизни сделать предположение о наличии или отсутствии заболеваний. Важно следить за работой щитовидной железы: сдавать анализ на гормоны, УЗИ и консультироваться со специалистом.

К какому специалисту обратиться

Врач-эндокринолог – это специалист в области эндокринологии, именно к нему необходимо обращаться при подозрении на заболевания эндокринных органов и систем, а также при гормональных изменениях.

Я, Романов Георгий Никитич, врач-эндокринолог высшей квалификационной категории, кандидат медицинских наук. Моя непрерывная врачебная практика насчитывает более 20 лет, за которые мне встречались пациенты с различными заболеваниями. Я владею обширными знаниями в области медицины, как классическими, так и современными методами диагностики и лечения. Я точно могу ответить на вопрос можно ли увеличить рост – я и мои пациенты с данной проблемой добивались замечательных успехов при лечении.

На данный момент я веду прием в медицинском центре в г.Гомеле, куда может записаться любой желающий. Также я предоставляю услугу платной онлайн консультации. В рамках такой консультации я могу помочь расшифровать и оценить результаты диагностики, разобраться с симптомами и назначить необходимое лечение, корректировать лечение и следить за его ходом. Для записи на консультацию пишите мне в любой из предложенных аккаунтов: Viber, Skype, Instagram, Вконтакте, WhatsApp.

Выводы

Рост — это генетически запрограммированный процесс, который проявляется в увеличении линейных размеров организма и его органов при наличии оптимальных средовых факторов существования. Он носит ступенчатый характер: периоды ускорения сменяются периодами снижения темпов, а скорости линейного и объемного роста всего тела и его частей не совпадают по времени.

При рождении длина тела ребенка колеблется в пределах от 46 до 55 см. После рождения рост неуклонно увеличивается. На первом году жизни прибавка в росте составляет около 25 см, достигая к году в среднем 75 см. За второй год рост увеличивается на 12–13 см. Возраст от 2 лет до начала полового созревания является самым длинным периодом роста ребенка и в наибольшей степени определяет окончательный рост индивидуума. Пубертатный период характеризуется скачком роста (10–15 см в год) и обусловлен влиянием соматотропного гормона гипофиза (СТГ), а также повышением продукции половых гормонов (андрогенов и эстрогенов).

Одним из основных проявлений СТГ, его физиологического действия является рост эпифизарного хряща. Действие СТГ на процессы роста осуществляется путем прямого воздействия на зону роста, через увеличенную выработку инсулинового фактора роста-1 (ИФР-1), синтезируемого в печени через местные ростовые факторы в эпифизарной зоне роста.

Половые стероиды оказывают непосредственное воздействие на ростовые зоны. Кроме того, они способствуют повышению амплитуды секреции СТГ.

Рост ребенка подчиняется определенным законам [1]:

Закон неуклонного торможения энергии роста. Наиболее высока скорость роста с 8-й по 25-ю неделю внутриутробного периода. С 34-й недели гестационного периода происходит замедление роста на фоне существенных нарастаний массы тела. К рождению ребенка малые прибавки в длине и массе его тела объясняют феноменом «объемного торможения» вследствие ограниченного объема полости матки. Торможение энергии роста хорошо прослеживается в первые два года жизни ребенка. В последующем падение скорости роста носит прерывистый характер.

Закон неравномерности изменений скорости роста. Характеризуется чередованием направлений роста: фазы максимальной интенсивности деления клеток и фазы их дифференцировки не совпадают во времени. Каждая кость в организме человека и весь скелет в целом растут последовательно, сменяя фазы роста в длину и толщину. В периоды снижения скорости роста костной ткани в организме ребенка преобладает прибавка массы тела. Так, с 1-го по 4-й и с 8-го по 10-й годы преобладает нарастание массы тела, а годы с 4-го по 7-й и с 10-го по 12-й у девочек и с 13-го по 16-й у мальчиков характеризуется преобладанием роста длины тела по сравнению с его массой. Окончание роста у девушек приходится на 16–17 лет, а у юношей на 18–19 лет. Неравномерность роста прослеживается в зависимости от времени суток и сезона. Темпы роста выше в ночные часы и летние месяцы.

Закон аллометрического роста. Детям свойствен аллометрический темп роста, то есть непропорциональность роста отдельных частей тела и внутренних органов. Проявлением этого феномена является закон краниокаудального градиента роста: во внутри­утробный период, в силу особенностей кровообращения плода, отмечается преимущественный рост частей тела, расположенных ближе к голове и прежде всего самой головы. После рождения, наоборот, наиболее интенсивно растут части тела, расположенные дистально. За период роста ребенка длина нижних конечностей увеличивается в 5 раз, верхних — в 4 раза, туловища — в 3 раза, высота головы — в 2 раза. Благодаря этому у ребенка с возрастом происходят изменения пропорций тела и внешнего облика, которые постепенно приближаются к таковым у взрослого. Так, средняя точка тела от пупка у доношенного новорожденного ребенка смещается. У некоторых людей она может опускаться ниже симфиза, проецируясь на бедро. Соотношение верхнего и нижнего сегментов тела, составляющее на первом году жизни 1,75–1,5, у подростков и взрослых приближается к единице.

После 7 лет начинает сказываться влияние половой принадлежности, а в пубертатном возрасте начинает проявляться тип конституции. При оценке пропорций телосложения необходимо учитывать также наследственные факторы, национальность, расово-этнические особенности ребенка.

Закон половой специфичности роста. Проявляется в том, что мальчики имеют более высокие показатели конечного роста, хотя девочки относительно раньше (на 1–2 года) вступают в период пубертатного «вытяжения». Тем не менее, скорость созревания скелета после 2–3 лет у девочек больше. Это является отражением более быстрого биологического развития девочек, которое прослеживается по всем органам и системам.

Генная и гормональная регуляция роста

Взаимодействие генетических, нейроэндокринных и средовых факторов определяет индивидуальный рост человека. Множество генов ответственны за синтез костных и соединительно­тканных белков, костных структур, синтез фактора контроля скорости роста, эпидермального фактора роста, фактора роста нейронов, темпы дифференцировки тканей, изменения активности ферментов, синтез гормонов и чувствительность клеточных рецепторов к гормонам и факторам роста.

Это гомеобокс-гены, локализованые на 7-й и 17-й хромосомах, протоонкогены и антионкогены, гены «переключения», гены апоптоза, гены, контролирующие синтез гормонов и пептидых факторов роста, гены, контролирующие синтез белков, связывающих гормоны, и др.

Генетическая программа роста в постнатальной жизни реализуется не сразу после рождения, а в основном в два периода, когда корреляции между ростом родителей и детей наиболее значимы, — от 2 до 9 лет и от 13 до 18 лет. Наследственные факторы определяют главным образом темпы роста, окончательные размеры тела, его частей, внутренних органов, некоторые конечные особенности телосложения, время и темпы пубертатных изменений. Во внутриутробном периоде большую роль в процессах роста играют плацентарные гормоны беременной. Плацентарный лактоген обладает высокой степенью сходства молекулярной структуры с гормоном роста (ГР) человека и оказывает общее влияние на метаболизм клеток, их митотическую активность. Среди тканевых регуляторов роста ведущую роль отводят инсулину, эпидермальному фактору роста, тироксину.

Гипоталамо-гипофизарная система плода не оказывает существенного влияния на ростовые процессы. После рождения ведущими факторами, оказывающими влияние на рост является нейроэндокринная регуляция с участием гипоталамо-гипофизарной системы, на которую могут оказывать существенное воздействие питание и патологические факторы.

В первые пять лет жизни ребенка проявляется наибольший ростовой эффект тиреоидных гормонов. В дальнейшем роль тироксина сводится к участию в синтезе инсулиноподобных факторов роста (ИФР-1, ИФР-2), являющихся «посредниками» в реализации действия соматотропного гормона, повышению чувствительности рецепторов к гормону роста [2].

После двух лет усиливается активность передней доли гипофиза, повышается выделение соматотропного гормона, который с 5 лет становится определяющим в стимуляции хондрогенеза и линейного роста кости. Доказано, что ГР синтезируется не только в передней доле гипофиза, но и в Т-лимфоцитах.

Гормон роста производит два различных воздействия на клетки организма. Первое — непосредственное — действие состоит в том, что в клетках усиливается распад накопленных ранее запасов углеводов и жиров, их мобилизация для нужд энергетического и пластического обмена. Второе — опосредованное — действие осуществляется с участием печени. В ее клетках под воздействием гормона роста вырабатываются вещества-посредники — ИФР, которые уже воздействуют на все клетки тела. Под влиянием ИФР усиливается рост костей, синтез белка и деление клеток. В костной ткани СТГ воздействует на проксимальную область «ростовой зоны», а ИФР-1 на дистальную, более высокодифференцированную.

В пубертатном периоде доминирующее влияние на процессы роста начинают выполнять половые гормоны, которые увеличивают спонтанную и стимулируемую секрецию СТГ. В этом решающую роль играют эстрогены у детей обоего пола. В физиологических дозах эстрогены ускоряют рост в пубертатном периоде, в больших количествах усиливают кальцификацию матрикса, повышают плотность кости, стимулируют активность остеобластов, что приводит к торможению и прекращению линейного роста. Окончательный рост, которого достигает человек, зависит от размеров длинных трубчатых костей (голени и бедра). Андрогены способствуют закрытию эпифизарных зон роста и, таким образом, прекращают рост.

На скорость роста скелета, процессы оссификации хрящей влияют половые Х- и Y-хромосомы. Согласно J. Tanner, Y-хромосома задерживает созревание скелета, обусловливает более позднее наступление пубертатного периода у мальчиков и определяет половые различия конечного роста. Несколько генных локусов Х-хромосом девочек контролируют секрецию гормонов роста. Доказательством тому является дополнительная Х-хромосома у больных с синдромом Клайнфельтера, обуславливая у них высокий рост, а отсутствие одной Х-хромосомы у детей с синдромом Шерешевского–Тернера вызывает низкорослость [3].

Оценка роста ребенка

Индивидуальная оценка физического развития ребенка проводится путем сравнения величин его роста, массы, окружности головы и груди с величинами стандартов для соответствующего возраста и пола.

Оценка роста со стандартами проводится следующими способами:

1) по центильным таблицам;
2) по сигмальным таблицам;
3) по ориентировочным эмпирическим формулам.

Все перечисленные методы используются в мировой практике, однако самое широкое распространение получила оценка по таблицам стандартов центильного типа. В повседневной практике оценка роста по эмпирическим формулам также не потеряла своего значения, особенно при исследовании детей раннего возраста [4].

Нормальный (средний) рост: показатели роста отклоняются от средних величин не более ± 15 и входят в интервал 25–75 центилей. Данный рост наблюдается у 50% здоровых детей данного пола и возраста.

Область величин выше среднего (75–90 центилей) и ниже среднего (10–25 центилей) имеют соответственно 15% детей данного пола и возраста.

Большой рост, макросомия, укладывается в 90–97 центилей.

Очень высокий рост — гигантизм: показатели роста выше 97 центилей.

Расчет сpеднего ожидаемого окончательного pоста

Имеется несколько способов прогнозирования приблизительного окончательного роста детей. Наиболее простой способ используют для расчета окончательного pоста здоpовых детей, имеющих «костный» возраст, соответствующий или близкий к «паспоpтному». Поскольку имеется высокая положительная корреляция между ростом детей и родителей, предложены формулы для расчета роста детей в зависимости от роста родителей.

• Приблизительный окончательный рост мальчика = (рост отца (см) + рост матери (см)/2) + 6,5 см.
• Приблизительный окончательный рост девочки = (рост отца (см) + рост матери (см)/2) – 6,5 см.

Высокорослость диагностируют при превышении длины тела на 2 и более стандартных отклонений (SD) роста для данного пола и хронологического возраста. Высокорослость является меньшей проблемой для ребенка, чем низкорослость, и даже считается преимуществом. Но дети с чрезмерно высоким ростом могут встретиться с социальными и психологическими проблемами. Это неадекватное отношение окружающих к себе, проблемы с выбором профессии. Обычно чрезмерный рост у детей заставляет родителей обращаться к врачу в случаях сопутствующих симптомов в виде утомляемости, частых заболеваний, нарушений осанки, полового развития и др. При их отсутствии ускоренный рост редко является причиной для беспокойства. В то же время известно, что у подростков с высоким ростом в пубертатный период может формироваться функционально неполноценное сердце, что объясняется отставанием структурно-морфологического развития сердечной мышцы от скорости роста костей. Также установлено, что при ускоренных темпах роста тела в длину наблюдается отставание в формировании сосудистой системы, в результате чего создаются предпосылки для нарушения регуляции тонуса сосудов, повышения артериального давления, нарушения адаптации сердца к физической нагрузке [5].

Было доказано, что высокорослость юношей и девушек сочеталась с относительным (на кг массы тела) снижением становой мышечной силы. Это связано по всей вероятности с отставанием роста скелетной мускулатуры от темпов роста тела в длину.

Изучение гемодинамических показателей в покое и при выполнении функциональной пробы со стандартной физической нагрузкой позволило отметить у высокорослых юношей и девушек более высокие значения частоты сердечных сокращений в покое, при дозированной физической нагрузке, более продолжительный восстановительный период, тенденцию к повышению артериального давления по сравнению со средними значениями в популяции. Полученные данные свидетельствуют о менее совершенных механизмах регуляции сердечно-сосудистой системы, снижении экономичности функционирования системы кровообращения у людей с высоким ростом.

Основные причины высокорослости:

1) конституционально-наследствен­ная;
2) эндокринные — связаны с избытком СТГ в детском и подростковом возрасте и некоторыми вариантами гипогонадизма у подростков;
3) хромосомно-генетические;
4) преждевременное половое развитие у детей раннего возраста.

Конституционально-наследствен­ная, или семейная, высокорослость обусловленна генетическими факторами. Она является вариантом нормы и встречается чаще у лиц мужского пола. Семейная высокорослость характеризуется высокими темпами роста, пропорциональным ростом и телосложением, нормальным ростом и массой тела при рождении, костный возраст соответствует хронологическому, умственное развитие в норме.

При лабораторном исследовании у детей с конституциональной высокорослостью уровни базального СТГ, ИФР-1 и ИФР связывающего белка (ИФРСБ-3) в крови — в пределах возрастной нормы. При проведении супрессивного теста — секреция СТГ ингибируется в ответ на введение глюкозы или тиролиберина.

Диагноз не представляет затруднений. О данном виде высокорослости свидетельствует большая длина и масса тела при рождении, ускоренный рост во все возрастные периоды, нормальное физическое и половое созревание, отсутствие каких-либо патологических симптомов центральной нервной системы и желез внутренней секреции, высокий рост родителей или других ближайших родственников. Дифференцировка костей скелета соответствует паспортному возрасту или несколько опережает его. Лечения обычно не требуется.

Высокорослость, связанная с эндокринной патологией

Гипоталамо-гипофизарный гигантизм

Заболевание возникает при аденоме передней доли гипофиза и связано с избыточной продукцией соматотрофами гормона роста. Основным эффектом ГР у детей и подростков является стимуляция продольного роста костей: преимущественно это касается длинных трубчатых и в меньшей степени — губчатых (позвонков). Гигантизм развивается у детей с незавершенными процессами окостенения, проявляется чаще в возрасте 9–14 лет и прогрессирует до закрытия зон роста. ГР активирует обмен костной ткани, вызывая усиление остеообразования. Это отмечено у больных акромегалией (избыточная секреция ГР).

При гипоталамо-гипофизарном гигантизме скорость роста ребенка повышена с момента заболевания. У детей и подростков пропорциональная высокорослость может быть основным и единственным обращающим на себя внимание симптомом. Конечный рост у женщин превышает 190 см, у мужчин 200 см. Родители имеют обычно нормальный рост.

Чаще у больных обнаруживают СТГ-секретирующую аденому гипофиза, и только в редких случаях имеется избыточная секреция соматолиберина гипоталамусом или некоторыми опухолями, приводящая к гиперплазии гипофиза. У 40% больных имеется смешанная аденома, секретирующая помимо СТГ пролактин (ПРЛ). Акромегалия или парциальный гигантизм в результате повышенной чувствительности отдельных частей тела к СТГ у детей встречается крайне редко. Однако известны случаи эктопированной секреции соматолиберина опухолями легких, желудочно-кишечного тракта, надпочечников, поджелудочной железы. Повышенная секреция гормона роста может провоцироваться интоксикацией, нейроинфекцией, черепно-мозговыми травмами.

Различают две формы гипоталамо-гипофизарных заболеваний, характеризующихся избыточной продукцией соматотропного гормона: гигантизм и акромегалию. Гигантизм характеризуется высокорослостью с пропорциональным увеличением всех частей тела, а акромегалия — непропорциональным увеличением отдельных частей тела на фоне высокого или среднего роста. Развитие гигантизма типично для детей и подростков, не закончивших рост, а акромегалии — для взрослых, у которых происходит преимущественный рост костей лицевого черепа, реже дистальных отделов конечностей.

Основным клиническим симптомом высокорослости является ускорение темпов роста с момента заболевания и высокий рост (SDS — коэффициент стандартного отклонения — составляет +3 и более). Пропорции тела сохранены, но кисти и стопы растут относительно быстрее, огрубляются черты лица, увеличиваются промежутки между зубами, половое развитие задержано. Как правило, имеется повышенная потливость, вторичный деформирующий остеоартроз крупных суставов, артериальная гипертензия, а при сопутствующей гиперпролактинемии — ожирение, гинекомастия и галакторея. Типичны повышенная утомляемость, слабость, головокружения, нарушения зрения (в первую очередь сужение полей зрения), общемозговая симптоматика, обусловленная опухолью.

Гигантизм может сопровождаться гормональными нарушениями. У женщин развивается первичная аменорея, бесплодие, у мужчин — гипогонадизм. Супрагипоталамический тип локализации опухоли при гигантизме может вызывать синдром несахарного диабета, гипо- и гипертиреоз.

Главным лабораторным подтверждением диагноза является повышение уровней СТГ выше 10 нг/мл в нескольких произвольно взятых пробах крови или повышение экскреции СТГ с мочой. При исследовании крови обычно обнаруживают гипергликемию натощак или в ходе пробы на толерантность к углеводам и гиперкальцийурию. Уровень пролактина в крови повышен. Дифференциальный диагноз с другими формами высокорослости проводят при помощи одного из самых надежных диагностических тестов — теста угнетения СТГ глюкозой. После подтверждения диагноза обязательная программа обследования включает магнитно-резонансную томографию (МРТ) или КТ (компьютерную томографию) головного мозга. Костный возраст (рентгенограмма кистей рук) отстает от паспортного на 1,5–2,0 SD. Обследование глазного дна выявляет сужение полей зрения и отечность сетчатки.

Лечение зависит от причины гигантизма. Это противоопухолевая, противовоспалительная, рассасывающая терапия. Для снижения секреции гормона роста применяется соматостатин, а половые гормоны — для ускорения закрытия зон роста [6].

Синдром Вермера (множественная эндокринная неоплазия I типа — МЭН-I)

Это генетически детерминированное заболевание, обусловленное мутацией гена супрессии опухолей (11q13). В основе патогенеза лежит гиперплазия или опухолевая трансформация эндокринных желез. Для синдрома Вермера характерно поражение околощитовидных желез, островковых клеток поджелудочной железы, гипофиза, коры надпочечников.

Выделяют наследственные и спорадические формы МЭН-I. Чаще всего клиника проявляется симптомами гиперпаратиреоза, который в большинстве случаев отличается длительным латентным периодом с минимальной клинической симптоматикой. Поражения почек и костей наблюдаются не всегда. Пик заболеваемости приходится на возраст 20–40 лет, но иногда может проявляется и у детей. Если обнаружен гиперпаратиреоз, следует исключить данное заболевание. При установлении диагноза МЭН-I следует обязательно обследовать членов семьи больного.

Опухоли аденогипофиза в половине случаев отличаются достаточно быстрым или умеренным ростом. Обычно эти опухоли не секретируют гормоны. Активно растущие злокачественные опухоли сдавливают и разрушают гипофиз и приводят к гипопитуитаризму. Реже встречаются аденомы, секретирующие пролактин, СТГ или адренокортикотропный гормон (АКТГ). Такие аденомы вызывают, соответственно, галакторею и аменорею, у детей высокорослость или акромегалию у взрослых. Небольшие гормонально-неактивные опухоли обычно выявляются лишь с помощью КТ и МРТ при подозрении на МЭН-I.

Гиперплазия соматотропных клеток или СТГ-секретирующая аденома могут быть вызваны эктопической продукцией соматолиберина опухолями островковых клеток, надпочечников или злокачественными опухолями, происходящими из других клеток системы АПУД.

При подозрении на синдром Вермера следует исследовать уровень кальция, пролактина, глюкозы. Визуализация поджелудочной железы малоинформативна, поскольку не позволяет выявлять опухоли из островковых клеток на ранних стадиях развития. Поэтому показаны гормонально-метаболические исследования, в том числе измерение базального уровня инсулина, глюкагона, панкреатического полипептида, соматостатина и гастрина, а также оценка секреции этих гормонов после приема пищи. Проведение КТ и МРТ обязательно для исключения объемных образований центральной нервной системы [7].

Синдром Карнея

Редкое наследственное заболевание с аутосомно-доминантным типом наследования. Характеризуется образованием у детей множественных опухолей (СТГ-секретирующие аденомы гипофиза, миксомы сердца, пигментные опухоли кожи, пигментная узловая гиперплазия надпочечников, фиброаденомы молочных желез, опухоли яичек). Картирован ген PRKAR1-α на 17q24 хромосоме, мутации которого способствуют развитию симтомокомплекса.

Симптомы зависят от размера, подвижности и расположения опухоли. Пятнистая пигментация кожи чаще всего встречается на лице, особенно на губах, веках, конъюнктиве и слизистой оболочке полости рта. Миксома сердца может привести к тромбоэмболии, сердечной недостаточности и может проявляться лихорадкой, болью в суставах, одышкой, диастолическим шумом. Миксома может развиться вне сердца, как правило, на коже и в груди. Клинически эндокринные опухоли могут проявляться в виде расстройств, характерных для синдрома Кушинга.

Гипогонадизм

Другой распространенной причиной высокорослости является гипогонадизм. Дети с гипогонадизмом до 13–14 лет растут, как и их сверстники, только позже, при отсутствии пубертатного «ростового скачка», скорость роста несколько снижается. Но конечный рост у них чаще превышает расчетный генетический рост, так как зоны роста долго остаются открытыми и способность к линейному росту сохраняется до 20 лет и более. Отсутствие половых гормонов в период пубертата приводит главным образом к росту конечностей, соотношение верхнего и нижнего сегмента тела снижается, формируется евнухоидные пропорции тела. С 13–14 лет намечается отставание костного возраста.

Причиной гипогонадизма могут быть врожденные или приобретенные опухоли ЦНС, гипоталамо-гипофизарных структур, а также врожденные аномалии половой дифференцировки, обусловленные как патологией формирования гонады, так и врожденными дефектами биосинтеза половых стероидов или нарушениями их клеточного метаболизма [7].

Для таких подростков характерны евнухоидные пропорции тела. Высокий рост, относительно длинные конечности, высокая талия, бедра относительно шире пояса верхних конечностей, отложение жира в областе сосков, на животе, у гребешков подвзошных костей. Мышцы дряблые, голос высокий детский. Недоразвитие половых органов, слабо выраженные вторичные половые органы, скудная растительность на лице.

Хромосомно-генетические причины

Синдром Сотоса, или синдром церебрального гигантизма, впервые описан американским педиатром J. Sotos в 1964 г. Частота патологии не установлена. Среди больных преобладают мальчики.

Заболевание наследуется по аутосомно-доминантному типу. Поскольку большинство описанных случаев носит спорадический характер, ранее многие из них расценивались как пример аутосомно-рецессивного наследования синдрома Сотоса. Однако в настоящее время эти данные рассматриваются в качестве примеров неполной пенетрантности патологического гена, гонадного мозаицизма или генетической гетерогенности болезни. Относительно недавно появились сообщения о возможной локализации гена синдрома Сотоса на коротком плече хромосомы 3, в регионе р21.

Заболевание манифестирует с рождения. Обращают на себя внимание крупные размеры новорожденного ребенка. Средняя длина тела составляет 55 см, масса — 3900 г. В первые 3–4 года жизни отмечается интенсивное увеличение роста. Типичны и черепно-лицевые дисморфии: макродолихоцефалия, выступающие лобные бугры, грубые черты лица с гипертелоризмом, страбизм, антимонголоидный разрез глаз, выступающая нижняя челюсть (прогнатизм), макроглоссия и высокое небо. Костные изменения проявляются следующими особенностями: большие кисти и стопы, кифосколиоз, синдактилия стоп. Со стороны внутренних органов иногда выявляется висцеромегалия. Возможны пороки развития — сердца, почек, центральной нервной системы. В отдельных случаях наблюдаются судороги и нарушение координации. Степень умственной отсталости варьирует, но, как правило, бывает умеренно выраженной.

Рентгенофункциональные методы исследования выявляют опережение костного возраста, неспецифические изменения на ЭКГ, расширение желудочков мозга. Показана магнитно-резонансная томография. При лечении синдрома Сотоса рекомендуется применение сосудистых средств, ноотропов, витаминов.

Синдром Клайнфельтера. Генетическое заболевание, которое встречается у новорожденных мальчиков с частотой от 1:300 до 1:1000. Генетической особенностью этого синдрома является разнообразие цитогенетических вариантов и их сочетаний (мозаицизм). Наиболее типичным вариантом заболевания является дополнительная Х-хромосома (47ХХУ).

Классическими клиническими симптомами синдрома Клайнфельтера является высокий рост, гинекомастия, уменьшение тестикул. К моменту начала пубертата костный возраст соответствует паспортному, но позже дифференциация костей задерживается из-за недостаточной секреции тестостерона. Рост конечностей продолжается до 18–20 лет, что и приводит к высокорослости и формированию евнухоидных пропорций тела (длинные конечности, относительно укороченное туловище, слабое развитие скелетной мускулатуры, отложение подкожно-жировой клетчатки по женскому типу, голос высокий, оволосение лица и подмышек скудные). Нарушение развития яичек выявляется в пубертатном периоде. Тестикулы увеличиваются незначительно (не более 8 мл), имеют плотную консистенцию. Количество клеток Лейдига может быть нормальным, но с возрастом уменьшается. Герминативный эпителий атрофирован, клеток Сертоли мало, это обуславливает формирование в пубертатном периоде гипергонадотропного гипоганадизма. Лишняя Х-хромосома обусловливает различные нарушения психики. Больные очень внушаемы, вялы, апатичны, безынициативны, у них часто отмечается умственная отсталость (обычно дебильность). Нередко возникают параноидные, галлюцинаторно-параноидные, депрессивные психозы и навязчивые состояния, иногда наблюдаются антисоциальное поведение и алкоголизм.

Единственным методом лечения является назначение заместительной терапии препаратами тестостерона. Данная терапия у таких пациентов проводится пожизненно. Начинать заместительную терапию следует с 13–14 лет, чтобы предотвратить появление симптомов и тяжелых последствий недостатка тестостерона, таких, например, как остеопороз. Гормональная терапия предотвращает развитие евнухоидизма, улучшает адаптацию и повышает интеллект больного. Лечение бесплодия при этом синдроме не разработано.

Cиндром Марфана относят к наследственным болезням соединительной ткани (аутосомно-доминантный тип наследования с полной пенетрантностью), когда нарушается синтез коллагена и эластина из-за повреждения гена FBN1 15-й пары хромосом. Ген FBN1 отвечает за продукцию фибриллина — белка, являющегося важным компонентом соединительной ткани, формирующим ее эластичность и сократимость. Фибриллина много в стенке аорты, связочном аппарате различных органов. При синдроме Марфана чаще всего поражается восходящая часть аорты, что нередко является причиной внезапной смерти взрослых от разрыва аорты, когда они даже не подозревали о своей болезни. Частота встречаемости синдрома Марфана 1:5000–50000 человек.

Внешний вид больных с синдромом Марфана очень характерен: высокий рост с относительно коротким туловищем, длинными паукообразными пальцами (арахнодактилия), «птичье лицо» (большой нос и мало выраженный подбородок), кифосколиоз, переразгибание в суставах, патология опорно-двигательного аппарата, чрезмерная растяжимость кожи. Могут отмечаться различные нарушения зрения (подвывих хрусталика, миопия и сходящееся косоглазие). Нарушения сердечно-сосудистой системы включают поражение клапанного аппарата сердца и аневризму аорты. Из-за высокого роста некоторые становятся спортсменами, что чревато тяжелыми сосудистыми осложнениями.

Для этого синдрома характерен избыточный выброс адреналина, который приводит к постоянному нервному возбуждению и гиперактивности. Она-то часто и выливается в неординарные способности. Поэтому нередко эту болезнь называют «синдромом гениев»; она может протекать как ярко, так и скрыто.

На сегодняшний день установлено два типа синдрома Марфана: с ярко выраженными проявлениями и с симптомами, которые внешне проявляются слабо. Второй случай более опасен, т. к. его сложно диагностировать. Японскими учеными в 2008 г. было установлено, что второй тип этого синдрома развивается из-за аномалии гена TGFBR-2, расположенного в 3-й паре хромосом. Считается, что в его функции также входит сдерживание развития злокачественных опухолей [8].

Гомоцистинурия — наследственное заболевание, связанное с дефицитом фермента, вызванного избыточным содержанием гомоцистеина (промежуточного вещества, образующегося в ходе синтеза аминокислоты цистеина) в крови и наличием гомоцистина (окисленной формы цистеина) в моче. Встречается с частотой 1:50 000–250 000.

Тип наследования — аутосомно-рецессивный. Ген локализован на 21q22.3. Заболевание проявляется не сразу, но имеет прогрессирующий характер. Больные имеют высокий рост и строение, напоминающее синдром Марфана (длинные тонкие конечности, удлинение пальцев кистей и стоп, искривление позвоночника). Для них характерны поражения глаз в виде подвывиха хрусталика. Поражение сердечно-сосудистой системы с развитием тромбоэмболии.

Диагноз подтверждается обнаружением большого количества в крови и моче аминокислоты метионина и вещества гомоцистеина и значительного снижения в крови аминокислоты цистеина. В процессе лечения человек должен придерживаться строгой диеты с низким содержанием метионина.

Болезнь Пайла это семейная множественная метафизарная дисплазия с аутосомно-рецессивным типом наследования. Характеризуется высокорослостью с рождения, преимущественно за счет непропорционального удлинения нижних конечностей. Типичны ограничение разгибания в локтевых суставах, деформации коленных суставов, сколиоз, мышечная слабость, артралгия, склонность к переломам длинных трубчатых костей. Утолщены позвонки, ребра, кости таза. Резкие изменения имеют место в метафизах плечевых и бедренных костей. У больных своеобразное лицо с широким плоским носом, гипертелоризмом, прогнатией, брахиоцефалией. Часто наблюдается атрофия зрительного нерва, снижение слуха.

Преждевременное половое развитие у детей раннего возраста

Появление вторичных половых признаков у девочек до 8 лет и у мальчиков до 9 лет характеризуется как преждевременное половое развитие (ППР). Эти больные могут быть высокими для своего возраста, но во взрослом состоянии они остаются низкорослыми, так как у них рано закрываются зоны роста и рост прекращается. При ППР пубертат наступает рано, но, как и при естественном течении, происходит ускорение соматического роста. Повышение секреции половых стероидов, главным образом эстрогенов, играет решающую роль в стимуляции СТГ-секреции у детей обоего пола. Эффекты андрогенов опосредованы их периферической конверсией в эстрогены.

Повышение секреции стероидов гонадами может быть связано с поражением в одном из звеньев в системе гипоталамус/гипофиз/гонады/надпочечники. Истинная форма ППР обусловлена импульсной секрецией гипоталамического пульсового генератора — лютеинизирующего рилизинг-гормона (ЛГ-РГ), который повышает секрецию гонадотропных гормонов (ГТГ). У подавляющего числа детей с истинным ППР выявляются нарушения ЦНС. Наиболее частыми являются посттравматические, воспалительные или врожденные изменения ЦНС, приводящие к повышению внутричерепного давления. Опухоли и доброкачественные новообразования ЦНС в последнее время стали чаще диагностировать в связи с проведением КТ и МРТ головного мозга. Опухоли ЦНС, сопровождающиеся ППР, чаще локализуются в области заднего гипоталамуса, дна третьего желудочка, серого бугра.

Ложные формы преждевременного полового развития обусловлены преждевременной секрецией половых гормонов половыми железами или надпочечниками. Причинами могут быть гормонально активные опухоли или врожденная дисфункция коры надпочечников (ВДКН). К этой группе относятся также опухоли, секретирующие хорионический гонадотропин: хорион­эпителиомы, гепатомы, тератомы.

Наиболее частой причиной ложного ППР является ВДКН, приводящая к повышению уровня надпочечниковых андрогенов, вследствие ферментативного дефекта синтеза кортизола. Заболевание обусловлено мутациями в генах, кодирующих эти ферменты, — CY21, CY11B1. Стероидсекретирующие опухоли гонад — редкая причина ППР у детей. У мальчиков среди гормонально активных опухолей чаще встречаются лейдигомы и сертолиомы. У девочек — выявляют гранулезоклеточные опухоли яичников.

У детей с ППР скорость роста составляет 10–15 см в год, что типично для пубертатного «ростового скачка». Причем это ускорение предшествует 6–12 месяцам до появления вторичных половых признаков. Одновременно ранняя избыточная секреция половых стероидов способствует преждевременному закрытию зон роста [3].

Итак, при проведении дифференциальной диагностики высокорослости следует учитывать особенности клиники, сроки манифестации, интенсивность и характер прогрессирования вторичных половых признаков, особенности стероидной секреции. Целью диагностического поиска у пациентов с высокорослостью является прежде всего выявление характера ускорения роста, имеющего либо конституциональную особенность, либо органическую. Знание причины высокорослости в конечном итоге определяет терапевтическую тактику.

При сборе анамнеза следует обратить внимание на рост родителей и их родственников. Нужно оценить половое развитие по шкале Таннер, обратить внимание на возможность истинной гинекомастии с задержкой пубертата. В плане обследования включить определение костного возраста, компьютерную и магнитно-резонансную томографию ЦНС. Обязательно провести офтальмологическое обследование (осмотр глазного дна), ультразвуковое исследование органов малого таза для оценки гонад. Определение кариотипа показано при подозрении на генетические синдромы, протекающие с высокорослостью. Определенную ценность представляет определение уровня ЛГ и ФСГ, которые резко повышаются при тестикулярной или оварильной недостаточности. Лечение органической высокорослости зависит от причины заболевания.

Литература

1. Юрьев В. В., Симаходский А. Ю., Воронович Н. Н., Хомич М. М. Закономерности физического развития детей. 2003.
2. Дедов И. И., Тюльпаков А. Н., Петеркова В. А. Соматотропная недостаточность. М., 1998.
3. Дедов И. И., Семичева Т. В., Петеркова В. А. Половое развитие детей: норма и патология. М., 2002.
4. Оценка физического роста и развития детей и подростков. Под ред. проф. Филина В. А., доц. Верещагиной Т. Г. 2007 г.
5. Логачева Г. С., Щедрина А. Г. Высокорослость как гигиеническая проблема. Новосибирск: ГОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет Росздрава. 2011.
6. Аметов А. С., Доскин Е. В. Акромегалия и гигантизм. 2010.
7. Эндокринология. Национальное руководство. Под ред. И. И. Дедова, Г. А. Мельниченко. 2011.
8. Балаболкин М. И., Клебанов Е. М., Креминская В. М. Дифференциальная диагностика и лечение эндокринных заболеваний. М., 2002.

В. В. Смирнов, доктор медицинских наук, профессор
О. Ф. Выхристюк, доктор медицинских наук, профессор
А. Е. Гаврилова
Д. Е. Березина

ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н. И. Пирогова Минздравсоцразвития России, Москва

Контактная информация об авторах для переписки: smirnov-web@mail.ru

Известно, что одной из характеристик физического развития детей и подростков является рост. “Можно ли как-то повлиять на рост?” — часто спрашивают заботливые родители. На этот и другие вопросы отвечает Елена ЛОБЫКИНА, доктор медицинских наук, профессор, врач-диетолог ГБУЗ КО “Новокузнецкий центр медицинской профилактики”:

— Для ответа на этот вопрос немного напомню, как рост происходит. В течение жизни ребенка, до момента достижения окончательного роста, идет смена периодов ускоренного и замедленного роста. Формирование костей заканчивается в среднем к 25 годам. К этому возрасту происходит формирование так называемого “пика костной массы”, когда происходят ускорение линейного роста, интенсивное нарастание костной массы и увеличение размеров кости. Выделяют три периода наибольшего скачка роста: первый год жизни (рост увеличивается на 50% от длины тела при рождении); 5-6 лет и 13-15 лет (пубертатный скачок роста). Участвуют в процессах роста практически все гормоны, особенно это относится к гипофизу, щитовидной железе и половым железам (особенно в период пубертата). В связи с этим при задержке роста необходимо исключить заболевания этих эндокринных органов.

— Какие факторы способствуют замедлению роста ребенка?

— На рост влияют наследственность, конституциональные особенности и наличие заболеваний. Дефицит гормона роста встречается редко, чаще встречаются конституциональные особенности роста (особенно у мальчиков). Плохо растут дети невысоких родителей с так называемым “семейным замедленным созреванием”. Задержка роста и пубертата могут наблюдаться как при резком дефиците массы тела в результате недостаточной калорийности или несбалансированного питания (нервная анорексия, попытка похудеть на низкокалорийных диетах), так и при ожирении у подростков. Главный ориентир, на который надо обратить внимание при исключении гормональной проблемы задержки роста (дефицита гормона роста), — это отсутствие динамики роста ребенка в течение года.

— Может ли питание влиять на рост ребенка?

— Да, может. Для поддержания концентрации и ритма секреции гормона роста полноценное и сбалансированное питание (достаточное количество и правильный баланс не только белков, жиров и углеводов, но и витаминов и минеральных веществ) крайне необходимо. Это достаточно частая причина отставания в росте у детей.

В первые годы жизни задержка роста может возникнуть из-за недостаточности питания, нарушения кишечного всасывания. Если ребенок с раннего детства отстает в росте от сверстников, а причина отставания неясна, необходимо обязательно исключить скрытое течение у ребенка целиакии — заболевания, сопровождающегося непереносимостью глютена (клейковины) — белка, который содержится в пшенице и некоторых других злаках. Нарушения функции кишечника приводят к развитию всасывания необходимых пищевых веществ.

— Как естественным путем, с помощью питания, повысить секрецию гормона роста?

— Доказано, что белково-энергетическое недоедание, дефицит в питании витаминов (А, Д) и минеральных веществ (кальция, железа, йода, цинка и др.) приводят к нарушению роста. Белок необходим для правильного формирования костной и хрящевой ткани, а также для образования гормонов, регулирующих рост, в том числе и самого гормона роста. Соответственно, недостаток белка в пище напрямую может влиять на задержку роста. Кроме того, дефицит полноценного белка нарушает процессы всасывания витаминов и минеральных веществ из пищи. Дефицит белка может проявляться у детей снижением мышечной массы (в том числе и массы тела) и болью в мышцах, линейной деформацией костей, изменениями со стороны кожи (изменение цвета, сухая шелушащаяся кожа, длительно не заживающие язвы и раны).

— Как на рост влияет витамин D?

— Витамин D за счет регуляции фосфора и кальция и повышения всасывания кальция в кишечнике регулирует костный обмен, предупреждая развитие рахита и остеопороза. Пищевые источники — это печень животных, желток яиц, молоко, масло, сметана, икра. Профилактика дефицита витамина D может быть достигнута путем увеличения солнечного облучения, употребления продуктов, богатых витамином D, и ежедневного приема витамина D. У нас принято активное назначение витамина D детям до 1-2 лет с целью профилактики рахита, затем про витамин D “забывают”, особенно в подростковом возрасте. Между тем в нашей стране среди всех групп населения наблюдается дефицит витамина D различной степени, что требует при ликвидации дефицита подключения лечебных доз, и не в режиме курсового, а более длительного его применения.

— Можно ли передозировать витамин D?

— Получить передозировку можно, если без исследования крови, например, назначить высокие взрослые лечебные дозы витамина D маленькому ребенку. В реальной практике у детей и подростков получить передозировку трудно, если только не принимать месяц по бутыльку капель витамина в неделю. Это крайности. Уж слишком дефицитен витамин D в питании россиян любого, в том числе детского и подросткового возраста. Поэтому вышеуказанные дозировки являются минимальными профилактическими дозами. Наоборот, чаще должен возникать вопрос: “А достаточна ли для моего ребенка эта доза?”

— Что еще поможет “догнать” рост?

— Для образования гормона роста необходим цинк, который стимулирует образование и минерализацию костной ткани, участвует в образовании ферментов, регулирующих рост и обмен белка. Около 30% всего содержащегося в организме цинка находится в костях. Основной источник цинка — мясные продукты. Помимо этого, к продуктам, богатым цинком, относятся тыква, семена кабачков, мясо краба, арахис.

К сожалению, Западная Сибирь относится к регионам не только дефицитным по йоду, но и железу. Отмечают, что латентный (скрытый) железодефицит может встречаться у 50 — 60% подростков. Логично полагать, что питание и дыхание любой клетки, тем более растущей, как кость, будет нуждаться в хороших дотациях железа. Кроме этого, гипоксия, развивающаяся при дефиците железа, будет влиять и на синтез гормона роста.

Контролируют линейный рост (особенно в первые годы жизни ребенка) и гормоны щитовидной железы, для образования которых необходим йод и животный белок. Напомню, что идеальной комбинацией этого являются морская рыба и морская капуста. Гораздо меньше йода содержится в нашем традиционном (“безрыбном”) рационе питания. Не забывайте про любую возможность включать в рацион обогащенные йодом продукты питания (например, соль и хлеб). В организме все очень взаимосвязано.

Таким образом, только разнообразное, не однотипное изо дня в день, питание, с включением всех групп продуктов, может улучшить ростовые показатели ребенка и подростка.

— Какие еще факторы, кроме питания, могут влиять на рост?

— Для нормального роста ребенка также важны: качество и продолжительность сна. Увеличение продолжительности сна способствует увеличению выделения гормона роста. Подросткам в этот период спать желательно 8-10 часов. Помимо сна регулярная физическая аэробная нагрузка: занятия плаванием, гимнастикой (турник), легкой атлетикой. Анаэробные физические упражнения (марафоны, тяжелая атлетика) могут привести к задержке темпов и в конечном счете к достижению небольшого конечного роста.

По материалам (https://kuzrab.ru/rubriki/obshestvo/kak-dognat-rost/)

Что на роду написано, того не миновать?
Редактирование генома в терапии наследственных заболеваний

Наследственность – это своего рода фатализм нашего времени. Расшифровка последовательности ДНК сродни предсказанию судьбы человека. Нам говорят, что гены определяют все: от цвета глаз до склонности к девиантному поведению. Добавьте к этому болезни, передающиеся по наследству, и мутации, связанные с риском развития таких болезней, как рак. Но можно ли пойти наперекор зловещему року и изменить судьбу, записанную на «скрижалях» ДНК? Да, это возможно, и если не сегодня, то в недалеком будущем. Генетическая инженерия занимается этими проблемами уже несколько десятков лет, однако в последние годы вокруг редактирования геномов возник особый ажиотаж. Что же изменилось? Ответ на этот вопрос – аббревиатура CRISPR/Cas

Все началось в 1987 г., когда в бактериальной ДНК были обнаружены странные нуклеотидные повторы, разделенные небольшими участками уникальных последовательностей. Спустя десять лет было показано, что эти повторенные последовательности, названные CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), являются системой адаптивного иммунитета бактерий – ​способом защиты против чужеродной ДНК, в частности, против бактериальных вирусов (бактериофагов).

Но какое отношение имеет это к наследственным болезням человека? Все дело в механизме действия системы CRISPR. Бактериофаги впрыскивают в клетку бактерии свою ДНК, которая многократно копируется и упаковывается в белковую оболочку за счет «хозяина» – ​таким образом на свет появляются новые бактериофаги. Защитная система бактерии, включающая белок-«ножницы» Cas, распознает чужую ДНК в случае, если она уже встречалась с ней раньше, и разрезает ее. Захватчики побеждены.

Узнавание мишени происходит по знаменитому принципу комплементарности, по которому образуются пары нуклеотидов в двуспиральной структуре ДНК. Этот принцип работает во всех живых организмах на нашей планете, включая клетки человека. Поэтому главное в механизме CRISPR/Cas – ​его простота и универсальность.

Знаковое событие случилось в 2012 г., когда была опубликована совместная работа француженки Э. Шарпентье и американки Д. Дудна, где было показано, что бактериальная система CRISPR/Cas может быть использована для внесения разрывов в последовательность любой ДНК, что свидетельствовало об ее огромном потенциале для редактирования геномов (Jinek et al., 2012). Ведь, зная нуклеотидную последовательность, можно внести разрыв в точно выбранное место любой ДНК.

Так в руках ученых оказался простой и эффективный инструмент, позволяющий направленно вносить изменения в ДНК живой клетки, т. е. переписывать те самые «скрижали». С тех пор вышли сотни научных статей, свидетельствующих о том, что эта система работает в самых различных видах организмов, позволяет вносить разрывы в любые последовательности генов, в том числе несущие мутации, вызывающие наследственные болезни (Немудрый, 2014).

Ремонтируем ДНК направленно

Но вот ДНК разрезана – ​что дальше? Дальше идет «ремонт» (репарация). Вообще разрывы в ДНК не такая уж и редкость: ежесуточно в каждой клетке человека под действием активных форм кислорода их возникает около 10 тысяч, и клетка их тщательно «штопает», восстанавливая целостность ДНК (Helbock et al., 1998). Но эти разрывы случайны, в отличие от действия CRISPR/Cas.

Существуют «терапевтические» мутации, предотвращающие развитие заболеваний. Например, мутации в гене CCR 5 предотвращают заражение клеток ВИЧ (Genovese et al., 2014, Liu et al., 1996), а мутация A673T в гене APP – ​развитие болезни Альцгеймера (Jonsson et al., 2012). С помощью системы CRISPR/Cas можно внести в геном необходимые изменения, «сломав» целевые гены либо внеся целевые замены (Cox et al., 2015)

Направленные разрывы, внесенные CRISPR/Cas, могут быть репарированы по-разному: существует несколько способов, отличающихся механизмом, точностью и т. п. В зависимости от пути репарации можно получить следующие результаты. Во-первых, «сломать» ген, если при репарации ДНК произойдет мутация. Такого эффекта можно добиться, если репарация произойдет, например, по механизму соединения негомологичных концов, для которого характерна неточность. Также возможно добиться крупной делеции (утраты фрагмента ДНК) и удалить участок либо целый ген.

Во-вторых, можно «переписать» определенную последовательность ДНК в клетке. Как известно, при репарации разрывов по пути гомологичной рекомбинации восстановление поврежденного участка ДНК идет по шаблону сестринской хромосомы (в клетках у нас присутствует по две копии каждой хромосомы – ​от отца и от матери). Фокус в том, что клетку можно обмануть, «подсунув» ей вместо сестринской хромосомы искусственно созданную «донорную» ДНК. Если такая ДНК будет «похожа» на поврежденный участок, то клетка может использовать ее в качестве образца.

Сестринская хромосома присутствует в клетке в единичном экземпляре, а копий «донорной» ДНК можно доставить множество, что дает искусственной ДНК конкурентное преимущество, пусть она и отличается немного от поврежденного участка. Таким образом можно «исправить», к примеру, мутацию, или вставить небольшой новый фрагмент ДНК.

И вот здесь мы вплотную подходим к терапии генетических заболеваний. Начнем с того, что все такие патологии отличаются друг от друга: они вызваны мутациями в разных генах, да и сами мутации могут иметь различную природу и давать разный эффект в одном и том же гене. Соответственно, есть разные варианты применения геномного редактирования: ген можно «сломать» или просто удалить мутантный участок, «исправить» мутацию или, напротив, добавить в геном полезные «терапевтические» мутации или даже новый дополнительный трансген.

В теории все это выглядит прекрасно, но вот в чем вопрос: в организме взрослого человека имеются десятки триллионов клеток, и в каждой из них содержится мутантный ген. Как эти подходы применить на практике? Как лечить реального пациента?

Работаем «в пробирке» и в организме

На самом деле в большинстве случаев нет нужды исправлять мутацию в каждой клетке организма. Например, серповидноклеточная анемия вызвана мутациями в гене, кодирующем субъединицу гемоглобина, что приводит к дисфункции только клеток крови – ​эритроцитов. А наследственные нейродегенеративные заболевания, например боковой амиотрофический склероз, связаны с гибелью нейронов определенных типов. Таким образом, мишенями для терапии многих генетических заболеваний могут быть клетки лишь определенных органов или тканей, где специфично синтезируются/не синтезируются продукты мутантных генов.

Суть редактирования геномов ex vivo («вне живого») заключается во введении в организм «здоровых» клеток, в которых, к примеру, будет синтезироваться нужный белок. Но если вводить клетки, взятые даже от здорового донора, то организм пациента с большой вероятностью их отторгнет. Поэтому нужно взять клетки самого пациента и изменить в них мутантный ген, а потом ввести их обратно. Наиболее разработан этот подход для заболеваний крови, поскольку забор и пересадка костного мозга, где идет кроветворение, практикуется с 1959 г.

Но что делать в случае, если «дефектные» клетки не так просто получить? Например, если болезнь проявляется в головном мозге? Вдобавок не все типы клеток способны пережить все процедуры в чашке Петри вне организма. Здесь на помощь приходит другая крайне перспективная технология нашего времени, связанная с получением так называемых индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК).

Плюрипотентные стволовые клетки бессмертны: теоретически они могут делиться бесконечно и при действии определенных стимулов образовывать любые клетки тканей и органов взрослого организма. Используя необходимый набор стимулов, можно направить развитие стволовых клеток в определенный тип клеток, например, в нейроны. Этот процесс называют направленной дифференцировкой

Относительно простой и эффективный способ получения стволовых клеток из клеток кожи в результате репрограммирования был изобретен в 2006 г. японскими исследователями К. Такахаси и С. Яманака (Takahashi & Yamanaka, 2006). Таким образом, появился метод вернуть практически любую клетку организма (крови, кожи, жировой ткани и т. д.) в состояние стволовой.

Возможность использования ИПСК для клеточной терапии наследственных заболеваний была впервые продемонстрирована на модели серповидноклеточной анемии (Hanna et al., 2007). В геном лабораторных мышей были встроены мутантные гены человека, приводящие к развитию этой болезни.

Из клеток кожи этих животных были получены индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, в которых мутация была исправлена с помощью гомологичной рекомбинации. Путем направленной дифференцировки из этих клеток были получены стволовые предшественницы клеток крови, которые трансплантировали в организм животных. Последние не только прижились, но и превратились в здоровые эритроциты. Лечение оказалось успешным.

С тех пор cписок наследственных болезней, для которых успешно был опробован этот подход, пополнился десятками наименований и продолжает расти.

Но зачем тратить время и деньги на извлечение и культивирование клеток, если можно все сделать прямо «на месте»? Ведь система CRISR/Cas в силу своей универсальности теоретически способна работать непосредственно в клетках живого организма. Главная проблема – ​это эффективно и безопасно доставить элементы этой системы в нужное место.

Сегодня наиболее часто для доставки генов CRISPR/Cas в организм используются вирусные частицы. В качестве таких носителей обычно выступают аденоассоциированные вирусы – ​дефектные вирусы, способные размножаться только в присутствии «помощников»-аденовирусов. Эти вирусы эффективно заражают клетки человека, но не вызывают у него никаких патологий. А вирусные частицы, в геном которых встроены гены CRISPR/Сas, после заражения уже не могут размножаться. При этом разные серотипы этих вирусов имеют «склонность» к разным тканям. Например, серотип AAV8 предпочитает ткани печени, а уже сегодня можно создать искусственные серотипы, нацеленные на любой орган.

Активно развиваются и невирусные способы доставки, например, упаковка готовых молекулярных комплексов РНК-белок в липосомы (липидные пузырьки) или полимерные частицы. Это более безопасно, а также обеспечивает более строгий контроль над дозой.

Это все здорово, но…

Всегда есть это «но». Технология CRISPR/Cas начала применяться для редактирования геномов млекопитающих пять лет назад. На сегодня получено колоссальное количество данных, достигнут огромный прогресс на пути к клиническому применению, но все же остается ряд вопросов, которые необходимо будет решить для каждого конкретного генетического заболевания. Например, какая доставка будет оптимальна? Приживутся ли введенные клетки? Какова будет эффективность и безопасность лечения? И etc. …

Возьмем для примера пару вопросов из этого списка и посмотрим, какие конкретные ответы на них уже получены в научном сообществе. Одна из проблем использования CRISPR/Cas связана с возможностью нецелевых эффектов: система может вносить разрывы в участки, отличающиеся от целевого на несколько «букв» – ​нуклеотидов, что чревато риском возникновения нежданных мутаций. Особенно остро вопрос безопасности стоит при редактировании геномов in vivo, когда проверить результат предварительно невозможно.

Для решения этой проблемы лидирующие группы ученых под руководством Д. Дудны, Ф. Чжана и К. Джуна независимо друг от друга создали мутантные «улучшенные» варианты белка Cas9 с повышенной специфичностью, частота нецелевых эффектов которых упала на несколько порядков.

С помощью технологии геномного редактирования можно не только лечить наследственные заболевания, но и создавать «дизайнерских» детей. Ведь если можно исправить ген, вызывающий болезнь, то почему бы не изменить ген, регулирующий цвет глаз, продолжительность жизни, наконец, интеллект? Уже сегодня в Китае с помощью CRISPR/Cas выведены собаки породы бигль, у которых «выключен» ген, кодирующий миостатин – фактор, подавляющий рост мышечной ткани. В результате эти животные отличаются повышенной мускулистостью. А что мешает «выключить» этот ген в эмбрионе человека?

Что касается эффективности терапии, то все зависит от особенностей самого заболевания и мутации, его вызывающей. Возможны три варианта: после исправления мутации жизнеспособность клеток увеличится, не изменится или ухудшится. В первом случае исправленные клетки получают конкурентное преимущество и могут постепенно заместить мутантные. Например, на линии мышей с наследственным заболеванием печени – ​тирозинемией I типа – ​было показано, что при системной доставке CRISPR/Cas непосредственно в организм животного мутация «исправляется» в 6 % клеток печени. Даже такого небольшого количества клеток достаточно, чтобы предотвратить падение веса и привести в норму биохимические показатели печени животных. А более жизнеспособные клетки с исправленной мутацией начинают «обживать» печень.

Но, к примеру, в случае гемофилии B жизнеспособность клеток после исправления мутации не повышается. Тем не менее уже 3—7 % клеток печени, продуцирующих нормальный фактор свертывания крови, достаточно для устойчивого терапевтического эффекта (Ohmori et al., 2017).

Что же касается исправления мутаций в онкогенах, то жизнеспособность и скорость пролиферации таких клеток будет снижаться относительно раковых, поэтому эффективность подобной терапии вызывает сомнения.

Тем не менее пример гемофилии B показывает, что если заболевание связано с отсутствием какого-то фермента или гормона, то небольшого числа клеток, его продуцирующих, может хватить, по крайней мере, для перевода болезни в более мягкую форму, а в некоторых случаях и для полного восстановления утраченных функций.

Классическими же модельными заболеваниями в исследованиях по терапии с помощью геномного редактирования являются гемоглобинопатии и мышечная дистрофия Дюшенна. Именно на этих заболеваниях была подтверждена работоспособность концепций такого лечения, показано, что клетки с исправленной мутацией демонстрируют «здоровый» фенотип. В случае мышечной дистрофии Дюшенна такие клетки не только успешно встраивались в мышечную ткань взрослых мышей, но и улучшали функциональные показатели всей мышцы в целом.

Система CRISPR/Cas9 открывает перед человечеством большие перспективы, но нужно понимать, что это не волшебная палочка для решения всех проблем, а инструмент, такой, как, например, молоток. И нужно учиться применять этот инструмент для каждой конкретной задачи.

Главный шаг, который уже был сделан в этой области, – ​это выход за пределы лабораторий. Уже существует ряд компаний, занимающихся внедрением технологии CRISPR/Cas в практику, и не только медицинскую. Этот подход, к примеру, используется сегодня для получения модифицированных микробов для нужд биотехнологии и модифицированных растений.

Можно ожидать, что уже в ближайшее десятилетие новая технология найдет и клиническое применение. Так, в 2016 г. в Китае стартовали первые клинические испытания нового метода иммунотерапии метастазирующего немелкоклеточного рака легкого, в котором используются T-лимфоциты с «отредактированным» геномом.

С. М. ЗАКИЯН: «НАМ БЫЛ БРОШЕН ВЫЗОВ, И МЫ ДОЛЖНЫ НА НЕГО ОТВЕТИТЬ!» Исследования по применению системы CRISPR/Cas для терапии наследственных заболеваний начались в лаборатории эпигенетики развития ИЦиГ СО РАН под руководством С. М. Закияна в 2013 г., буквально сразу после выхода первых публикаций на эту тему.

Исследования ведутся на лабораторных крысах линии Brattleboro – ​модели генетически детерминированного заболевания, при котором наблюдается дефицит гормона аргинин-вазопрессина. В результате у животных развивается наследственный несахарный диабет с характерным для него чрезмерным потреблением жидкости. На сегодня уже получена линия клеток с исправленной мутацией в гене, кодирующем этот гормон.

В данном случае задача усложнялась тем, что ген вазопрессина по последовательности нуклеотидов схож с геном другого гормона – ​окситоцина. Более того, на участке, в котором возникла мутация у крыс Brattleboro, эти гены практически идентичны. Тем не менее удалось добиться специфичного действия CRISPR/Cas в гене вазопрессина без нецелевых двунитевых разрывов ДНК в гене окситоцина. На следующем этапе предполагается вводить исправленные клетки в организм животных для оценки терапевтического эффекта

Возможности, которые дает нам технология CRISPR/Cas, пугающие и захватывающие одновременно. Сначала китайские исследователи, а затем их коллеги из США смогли внести изменения в эмбрионы человека. Недавно группа американских ученых под руководством Ш. Миталипова «исправила» в человеческом эмбрионе мутацию, вызывающую гипертрофическую кардиомиопатию (Ma et al., 2017). Эти эмбрионы были получены специально в результате искусственного оплодотворения, для которого были использованы здоровая яйцеклетка и сперматозоиды носителя мутации. Согласно современным нормам, зародыши были выведены из эксперимента на стадии бластоцисты. Однако с помощью современных репродуктивных технологий уже сегодня можно было бы имплантировать такие эмбрионы суррогатным матерям.

И здесь возникает очень серьезный этический вопрос: имеем ли мы право вмешиваться в ДНК человека? Или, наоборот, этично ли бездействовать, обрекая будущего ребенка на страдания?

Генетические изменения, внесенные в эмбрионы, сохранятся во всех клетках взрослого организма, и, соответственно, будут передаваться по наследству. Какой эффект окажет распространение таких модифицированных генов на человеческую популяцию в эволюционном аспекте, не говоря уже о риске возникновения новых евгенических движений?

Именно поэтому Д. Дудна, имеющая колоссальный авторитет в научном мире, призывает своих коллег не торопиться с применением этой технологии на эмбрионах человека, пока не будут разработаны международные этические и законодательные нормы для ее регулирования. В наши дни по всему миру проходят встречи, конференции, конгрессы и симпозиумы, на которых обсуждается будущее CRISPR/Cas. Возможно, от решений, которые будут приняты на них сейчас, зависят судьба человечества и то, как будет выглядеть наш мир в будущем.

В сентябре 2018 г. в новосибирском Академгородке также планируется провести международный конгресс по современным технологиям редактирования геномов, на котором будет обсуждаться технология CRISPR/Cas и, в частности, ее будущее в Российской Федерации.

Литература

Немудрый А. А., Валетдинова К. Р., Медведев С. П. и др. Системы редактирования геномов TALEN и CRISPR/Cas – инструменты открытий // Acta Naturae. 2014. Т. 6. № 3(22). С. 20—42.

Cox D. B., Platt R. J., Zhang F. Therapeutic genome editing: prospects and challenges // Nat Med. 2015. V. 21. N. 2. P. 121—131.

Jinek M., Chylinski K., Fonfara I. et al. A Programmable Dual-RNA-Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity // Science. 2012. V. 337. N. 6096. P. 816—821.

Ma H., Marti-Gutierrez N., Park S. W. et al. Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos // Nature. 2017. V. 548. N. 7668. P. 413—419.

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Человек стремится покорить природу, и ключ для этого — ДНК. Но чтобы подобраться к молекуле ДНК и повлиять на нее, необходимо использовать точнейшие молекулярные инструменты — белки или РНК. В этой статье рассказывается о новейшем инструменте для внесения мутаций в геном in vivo — сиквенс-cпецифичных нуклеазах.

История изучения ДНК непроста, как и любое значительное исследование. Открыта она была еще в 1868 году Иоганном Фридрихом Мишером, который выделил некое вещество, содержащее азот и фосфор, из остатков клеток в гное [1]. После того, как Мишер обнаружил, что оно обладает кислотными свойствами, вещество назвали нуклеиновой кислотой. Однако долгое время функция ДНК была неясной: ее считали всего лишь способом запасания фосфора в организме. Данная теория считалась правильной почти до середины XX века; в качестве косвенного доказательства ученые ссылались на однообразное, по их мнению, строение молекулы ДНК (состоящей исключительно из четырех различных видов нуклеотидов: дезоксиаденозина — А, дезоксигуанозина — G, дезокситимидина — Т, дезоксицитидина — С).

Носителями генетической информации первоначально предполагались белки. Потребовались опыты нескольких групп ученых, чтобы опровергнуть эту теорию. В частности, эксперименты Освальда Эвери, Колина Мак-Леода и Маклин Мак-Карти в 1944 году [2] показали, что для трансформации бактерий — приобретения болезнетворных свойств ранее безвредной культурой — необходима именно ДНК, выделенная из мертвых болезнетворных бактерий. В 1952 году были проведены опыты Альфреда Херши и Марты Чейз [3], благодаря которым выяснили, что при заражении фагами бактерий внутрь последних впрыскивается только ДНК первых, в то время как белок остается снаружи. Новое поколение фагов, однако, полностью повторяет родительское как по белку, так и по содержащейся ДНК.

Функцию ДНК, естественно, открыли раньше, чем ее вторичную структуру, которая оставалась неизвестной вплоть до 1953 года. Соответственно, из-за этого не могли установить, как проходят такие процессы как передача наследственной информации, как белки распознают определенные последовательности в ДНК и т.п.

В 1949–1951 годах Эрвин Чаргафф сформулировал свои знаменитые правила, которые говорят о строгом соотношении количества азотистых оснований внутри каждой молекулы ДНК [4] (в частности, что количество аденина равняется количеству тимина, а количество цитозина — количеству гуанина); затем Морисом Уилкинсом и Розалиндой Франклин были получены рентгеноструктурные данные, несущие структурную информацию о ДНК. На основании этих двух фактов Френсис Крик и Джеймс Уотсон предложили структуру двойной спирали ДНК [5], которая была доказана позднее в опытах Мэтью Мезельсона и Франклина Сталя [6].

Как только была открыта вторичная структура ДНК, стало легче предсказывать, а затем доказывать экспериментами механизмы различных процессов, происходящих с ДНК. Репликация (удвоение молекулы ДНК), транскрипция (перенос генетической информации с ДНК на РНК), различная регуляция экспрессии генов стали главными проблемами, интересующими молекулярных биологов.

Очевидно, что для осуществления этих процессов необходимы определенные белки, которые, в свою очередь, взаимодействуют как друг с другом, так и с ДНК. И если некоторые стадии протекают неспецифично (например, у эукариот репликация ДНК может начаться во множестве участков ДНК [7]), то, например, регуляция экспрессии генов происходит с помощью взаимодействия белков с довольно консервативными, т.е. строгими последовательностями ДНК.

Эндонуклеазы рестрикции: «Режем ДНК в нужном вам месте!»

Одними из первых открытых белков, специфически связывающих ДНК, являются эндонуклеазы рестрикции. Это ферменты, которые разрезают ДНК по специфическим нуклеотидным последовательностям, называемым сайтами рестрикции (рис. 1) [8].

Сам термин «рестрикция» появился благодаря исследованиям фага λ и феномена контролируемой рестрикции и модификации бактериальных вирусов клетками-хозяевами. Этот процесс был впервые обнаружен в результате работ Сальвадора Лурии [9] и Джузеппе Бертани [10] в 1950-х годах. Ученые обнаружили, что если фаг λ хорошо растет в одном штамме Escherichia coli, то в другом штамме его рост падает на несколько порядков, т.е. клетка-хозяин может снижать его биологическую активность. Оказалось, что запрет роста — «рестрикция» — вызывается ферментативным расщеплением ДНК фага. Соответственно, и фермент, отвечающий за этот процесс, назвали ферментом рестрикции.

Сами ферменты были обнаружены в лабораториях Вернера Арбера и Мэттью Мезельсона [11]; причем эндонуклеазы, которые исследовались в их работах, принадлежали, как определили позже, к I классу эндонуклеаз рестрикции. Они разрезают ДНК в случайном месте снаружи от места распознавания, причем как минимум на расстоянии 1000 нуклеотидов.

В 1970-х годах Гамильтон Смит, Томас Келли и Кент Велкокс выделили и охарактеризовали первую эндонуклеазу рестрикции II класса. Этот тип ферментов рестрикции более удобен для лабораторного использования, поскольку расщепляет ДНК внутри своего сайта распознавания, который, как правило, представляет собой палиндром из 4–8 нуклеотидов. Кроме того, эндонуклеазы этого класса не нуждаются в энергетической молекуле АТФ для активности, — только в ионах магния в качестве кофактора.

В 1990-х и ранних 2000-х годах были открыты другие представители данного семейства, которые не соответствовали всем критериям этого класса ферментов [12]. На данный момент уже открыты эндонуклеазы типов IIB, IIE, IIF, IIG, IIM, IIS, IIT… Возможно, в будущем этот список еще значительно расширится.

Существует также III класс эндонуклеаз рестрикции. Они были также открыты как компоненты прокариотической защитной системы против чужеродной ДНК. Эндонуклеазы III типа распознают две отдельных последовательности ДНК длиной 5–6 нуклеотидов и разрезают её примерно через 20–30 пар после сайта распознавания. Для их работы необходимы молекулы АТФ.

Эндонуклеазы рестрикции используют для обработки ДНК в различных лабораторных экспериментах. Обычно их применяют для вставки генов в процессах генного клонирования и экспериментах по исследованию белков.

Кроме того, эндонуклеазы могут быть использованы для выявления различий в аллелях гена [13]. Это возможно только в случае, если мутация произойдет в сайте узнавания, содержащемся внутри аллеля. Таким образом, отпадает нужда в дорогостоящем секвенировании гена; в частности, до изобретения секвенирования обработка эндонуклеазами рестрикции использовалась для картирования геномов.

Одно из новейших применений нуклеаз — внесение с помощью них различных изменений в геном клетки, таких как мутации уже имеющихся генов, вставка новых генов или вырезание исходных. Это очень перспективное направление генной инженерии с широчайшими возможностями практического применения! О нем будет рассказано в следующем разделе.

Эндонуклеазы — это эффекторы, т.е. белки действия. Если они окажутся у цели, то точно ее разрежут. Но природные белки распознают лишь небольшое число последовательностей ДНК, что накладывает огромные ограничения на использование этого уникального инструмента. Ах, если бы можно было доставить эндонуклеазу к любой желаемой последовательности ДНК!..

Революция в области ДНК-связывающих белков: «Доставим ваш белок по любому адресу ДНК, используя TAL-эффекторы или CRISPR/Cas9-систему»

Одной из наиболее заманчивых идей для ученых является возможность напрямую точечно влиять на работу клетки. Для этого необходимо прицельно воздействовать на ДНК именно в области интересующего гена. Воздействие может быть разного характера: включение/выключение гена, внесение мутации и др. Для этого потребовалось уметь синтезировать белки, узнающие конкретную последовательность ДНК («следопыты»), к которым можно было бы пришить белки «действия».

Недавно открытые белки TAL-эффекторы и система Cas9 произвели настоящую революцию в нацеливании различных эффекторов на специфическую последовательность ДНК!

TAL-эффекторы: «Используем паразитов во благо»

TAL-эффекторы (Transcription Activator Like Effectors) — белки, синтезируемые многочисленным видами бактерий рода Xanthomonas — паразитами растений. Они были открыты в 2009 году практически одновременно несколькими группами ученых. TAL-эффекторы активируют считывание нужных паразитам генов в растениях-хозяевах (крайне специфично связываясь с хозяйской ДНК), что облегчает бактериальную колонизацию этого растения и выживание бактерий внутри него [14].

TAL-эффектор можно мысленно поделить на три части (рис. 2); наибольший интерес представляет средняя, крайне консервативная центральная область белка, состоящая из повторяющихся блоков размером 34 аминокислоты. В 2009 же году была показана простая и однозначная связь между повторами и узнаваемыми нуклеотидами. Блоки отличаются друг от друга лишь аминокислотами № 12 и № 13, которые и определяют вид нуклеотида, распознаваемый данным мономером. На каждый из четырех нуклеотидов ДНК приходится определенное сочетание этих аминокислот TAL-эффектора [15]; т.е. можно представить себе этот белок как паровозик, состоящий из одинаковых вагонов, центральное окошко которых покрашено в один из четырех цветов.

Простота «TALE-кода» открывает многочисленные возможности для биологического применения этих белков. Недавние исследования показали, что можно специально подобрать «вагоны» для искусственного «паровозика» и синтезировать ранее не существовавшие в природе белки для узнавания конкретных последовательностей ДНК в различных типах клеток — как растений, так и млекопитающих. Многие группы ученых уже используют искусственные TAL-эффекторы, узнающие новые последовательности ДНК, например, в томатах, Arabidopsis thaliana [16] и клетках человека [17].

Синтезированные TAL-эффекторы также сшивают с каталитическим доменом нуклеазы (см. раздел «Эндонуклеазы рестрикции») для создания TAL-эффекторных нуклеаз. Эти нуклеазы могут быть полезны для генной инженерии и генной терапии [18].

TAL-нуклеазы используют для создания двуцепочечных разрывов в строго определенном месте ДНК. Известно, что нарушенные таким образом гены клетка может чинить двумя путями: либо просто соединением концов (что может привести к случайным мутациям), либо заново синтезируя поврежденную цепь по комплементарной ей цепи ДНК (т.н. гомологичная рекомбинация).

Во втором случае вырезается значительный по длине участок ДНК, а вместо него по комплементарной (на краях разрыва) матрице синтезируется вставка, закрывающая брешь [19]. Если в клетку поместить ДНК специально мутированного гена, то он будет использован в качестве донорной матрицы, и в геном встроится желаемая мутация. Можно таким методом даже вырезать отдельные гены — или вставлять новые! Таким образом, благодаря разработанной технике сборки ДНК-узнающих повторов, TAL-эффекторы в составе гибридных белков предоставляют возможность направить желаемый эффектор к любой специфической последовательности ДНК — и добиться самых разных воздействий на ДНК: от регуляции транскрипции до внесений мутаций.

CRISPR/Cas9 система: «Неожиданное альтернативное применение защитного комплекса бактерий»

В нашем организме, после того, как мы переболели какой-то болезнью, остаются клетки памяти иммунной системы, которые при повторном попадании в организм вредителей активизируются и помогают ускоренно справиться с ними.

Бактерии справляются со своими патогенами с помощью аналогичной «системы памяти»: CRISPR/Cas-системы обеспечивают иммунитет бактерий и архей против вирусов и плазмид. Этот защитный комплекс состоит из:

1. «блокнотика памяти» — кассеты CRISPR, куда скопированы кусочки уникальных последовательностей ДНК поверженных вредителей, разделенные идентичными повторами;
2. двух РНК, которые находят жертву — последовательность ДНК повторно вторгшегося патогена;
3. белка, приводящего к подавлению чужеродных нуклеиновых кислот.

Этот комплекс был открыт в 2012 году при совместной работе ученых из США, Швейцарии, Австрии и Швеции [20], [21].

Иммунитет, обусловленный CRISPR/Cas, возникает за три стадии (рис. 3). В первой фазе бактерии или археи, у которых в геноме есть «блокнотик для записи» — CRISPR-кассета, — отвечают на появление вируса включением в конец кассеты коротких фрагментов чужеродной ДНК. На следующей стадии происходит транскрипция — считывание этой свежевключенной последовательности (образование описанных выше двух РНК) и обработка их нуклеазами. Теперь эти РНК могут специфично связаться с вирусной ДНК, и это взаимодействие через цепь событий приводит к ее расщеплению и «смерти» вредителя.

Грубо говоря, ситуация напоминает сказку про репку: первая РНК связывается с «репкой» — чужеродной ДНК — и «зовёт» вторую, вторая — специальный белок Cas9, который уже осуществляет двухцепочечный разрыв цепи чужой ДНК [22].

Несмотря на то, что в природе две РНК системы Cas9 разделены, учёные показали, что химерная РНК, представляющая собой сшитые в одну цепь вышеуказанные РНК, так же способна направлять Cas9 к ДНК-мишени. Более того, при соблюдении ряда условий можно менять последовательность первой внутри химерной РНК так, чтобы нацеливать Cas9 на желаемые гены.

Эта система даже проще TAL-эффекторов, поскольку для распознавания одного дезоксирибонуклеотида ДНК не нужен громоздкий «вагон» белка: один рибонуклеотид РНК легко и точно узнаёт комплементарный ему дезоксирибонуклеотид ДНК мишени! Экономия как в размере инструмента, так и в легкости его синтеза.

К настоящему времени показано, что эта система работает не только в археях и бактериях, но и в организмах рыб (Danio rerio), а также в клетках млекопитающих [23]. Уже установлено, что, как и в случае TAL-эффекторных нуклеаз, обработка ДНК Cas9-системой приводит к эффективному (10–30% случаев) возникновению мутаций.

* * *

Человек стремится покорить природу, и ключ для этого — ДНК. Но чтобы подобраться к ДНК и повлиять на нее, необходимо спуститься на молекулярный уровень и использовать белки или РНК. Сейчас развитие данных направлений идет стремительно, каждый месяц случаются значительные прорывы в этой области. Кто знает, какие чудеса ожидают нас через год? Возможно, будет найдена новая система, максимально упрощающая исходно сложный и кропотливый процесс вмешательства человека в работу природы.

1. Ralf Dahm. (2005). Friedrich Miescher and the discovery of DNA. Developmental Biology. 278, 274-288;
2. O. T. Avery. (1944). STUDIES ON THE CHEMICAL NATURE OF THE SUBSTANCE INDUCING TRANSFORMATION OF PNEUMOCOCCAL TYPES: INDUCTION OF TRANSFORMATION BY A DESOXYRIBONUCLEIC ACID FRACTION ISOLATED FROM PNEUMOCOCCUS TYPE III. Journal of Experimental Medicine. 79, 137-158;
3. A. D. Hershey. (1952). INDEPENDENT FUNCTIONS OF VIRAL PROTEIN AND NUCLEIC ACID IN GROWTH OF BACTERIOPHAGE. The Journal of General Physiology. 36, 39-56;
4. ERWIN CHARGAFF, STEPHEN ZAMENHOF, CHARLOTTE GREEN. (1950). Human Desoxypentose Nucleic Acid: Composition of Human Desoxypentose Nucleic Acid. Nature. 165, 756-757;
5. J. D. WATSON, F. H. C. CRICK. (1974). Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature. 248, 765-765;
6. M. Meselson, F. W. Stahl. (1958). The replication of DNA in Escherichia coli. Proceedings of the National Academy of Sciences. 44, 671-682;
7. Heinz-Peter Nasheuer, Richard Smith, Christina Bauerschmidt, Frank Grosse, Klaus Weisshart. (2002). Initiation of eukaryotic DNA replication: Regulation and mechanisms. Progress in Nucleic Acid Research and Molecular Biology. 41-94;
8. Richard J. Roberts, Kenneth Murray. (1976). Restriction Endonuclease. CRC Critical Reviews in Biochemistry. 4, 123-164;
9. Luria S.E. and Human M.L. (1952). A nonhereditary, host-induced variation of bacterial viruses. J. Bacteriol. 64, 557–569;
10. Bertani G. and Weigle J.J. (1953). Host controlled variation in bacterial viruses. J. Bacteriol. 65, 113–121;
11. Seymour Lederberg, Matthew Meselson. (1964). Degradation of non-replicating bacteriophage DNA in non-accepting cells. Journal of Molecular Biology. 8, 623-628;
12. A. Pingoud. (2001). Structure and function of type II restriction endonucleases. Nucleic Acids Research. 29, 3705-3727;
13. R. Zhang, Z. Zhu, H. Zhu, T. Nguyen, F. Yao, et. al.. (2005). SNP Cutter: a comprehensive tool for SNP PCR-RFLP assay design. Nucleic Acids Research. 33, W489-W492;
14. Jens Boch, Ulla Bonas. (2010). XanthomonasAvrBs3 Family-Type III Effectors: Discovery and Function. Annu. Rev. Phytopathol.. 48, 419-436;
15. M. J. Moscou, A. J. Bogdanove. (2009). A Simple Cipher Governs DNA Recognition by TAL Effectors. Science. 326, 1501-1501;
16. R. Morbitzer, P. Romer, J. Boch, T. Lahaye. (2010). Regulation of selected genome loci using de novo-engineered transcription activator-like effector (TALE)-type transcription factors. Proceedings of the National Academy of Sciences. 107, 21617-21622;
17. Jeffrey C Miller, Siyuan Tan, Guijuan Qiao, Kyle A Barlow, Jianbin Wang, et. al.. (2011). A TALE nuclease architecture for efficient genome editing. Nat Biotechnol. 29, 143-148;
18. De Francesco L. (2011). Move over ZFNs. Nat Biotechnol. 29, 681-684;
19. Alberts B. et al. Chapter 5: DNA Replication, Repair, and Recombination. In: Molecular Biology of the Cell (4th Edition). New York: Garland Science, 2002. 845 p.;
20. M. Jinek, K. Chylinski, I. Fonfara, M. Hauer, J. A. Doudna, E. Charpentier. (2012). A Programmable Dual-RNA-Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity. Science. 337, 816-821;
21. Элементы: «Прокариотическая система иммунитета поможет редактировать геном»;
22. Woong Y Hwang, Yanfang Fu, Deepak Reyon, Morgan L Maeder, Shengdar Q Tsai, et. al.. (2013). Efficient genome editing in zebrafish using a CRISPR-Cas system. Nat Biotechnol. 31, 227-229;
23. Seung Woo Cho, Sojung Kim, Jong Min Kim, Jin-Soo Kim. (2013). Targeted genome engineering in human cells with the Cas9 RNA-guided endonuclease. Nat Biotechnol. 31, 230-232.