Особые отношения с болью: чем рыжие люди отличаются от остальных
С тех пор как ученые расшифровали геном человека, научные данные о рыжих поступают как из рога изобилия и продолжают удивлять новыми фактами. Мы попросили генетика Кирилла Савостьянова объяснить, чем рыжеволосые люди отличаются от остальных в генетическом плане.
Рыжие волосы — это опасный полиморфизм?
Сегодня рыжие, по подсчетам ученых, составляют от 1% до 2% населения планеты. То есть это довольно редкий полиморфизм в популяции современных людей. Рыжим и светловолосым людям крайне вреден ультрафиолет — они легко обгорают на солнце и подвергаются повышенному риску возникновения меланомы. Этой проблеме посвящены многочисленные исследования.
Авторы одного из них подсчитали, что рыжеволосые болеют меланомой в 10–100 раз чаще, чем люди с более темной кожей. Причиной этого могут являться патогенные варианты гена, ответственного за пигментацию.
Доктор биологических наук, начальник центра фундаментальных исследований в педиатрии, заведующий лабораторией молекулярной генетики и медицинской геномики ФГАУ «НМИЦ здоровья детей» Минздрава России Кирилл Савостьянов:
«В геноме человека более 20 000 генов, один из них — MC1R. Он кодирует белок, который называется меланокортин 1. Этот рецептор играет важную роль в пигментации клеток в организме человека. Соответственно, меланин — это вещество, которое придает цвет коже, волосам и глазам. А меланокортин 1 — это рецептор, связь с которым зависит от того, насколько полно будет работать меланин. Меланин содержится также в светочувствительной ткани глаза и играет роль в нормальном зрении.
У меланоцитов — специализированных клеток кожи, вырабатывающих пигмент, — есть две формы меланина: эумеланин и феомеланин. Относительное количество этих двух пигментов определяет цвет глаз, волос и то, как человек переносит ультрафиолет и загорает.
Люди, которые производят эумеланин, имеют темные волосы, смуглую кожу, легко загорают. Эумеланин довольно хорошо защищает кожу от ультрафиолета. А вот люди, которые производят в основном феомеланин, имеют рыжие или светлые волосы и все, что с этим связано: светлую кожу, веснушки, светлые глаза. Феомеланин не может защитить кожу от ультрафиолетового излучения, поэтому у рыжих людей может развиваться меланома — рак кожи. Веснушки в данном случае — пример того, как кожа человека пытается себя защитить от вредного воздействия ультрафиолета.
Рецептор меланокортин 1 контролирует, какой тип меланина вырабатывается меланоцитами. Когда структура рецептора изменена вследствие определенных полиморфизмов гена MC1R, меланоциты производят феомеланин вместо эумеланина и человек рождается рыжим со светлой кожей. У рыжеволосых людей кожа не справляется с ультрафиолетовым излучением, поэтому им нужно обязательно использовать крем от загара с высокой защитой.
Ученые сейчас спорят, можно ли такие варианты генома называть мутацией, хотя это название было предложено в самом начале XX века и используется чаще в публикациях по генетике наследственных болезней. В этом контексте считается, что мутация — это патогенное изменение генома, а полиморфизм — это непатогенное изменение генома. В отношении рыжих людей можно сказать так: если изменение приводит к меланоме, то его можно считать мутацией, а если люди живут до глубокой старости в местах, где мало солнца, и их генетическая особенность не вызывает болезнь, то для них это изменение нейтральное и речь идет скорее о полиморфизме».
История и география рыжеволосых
Ученые выяснили, что рыжие волосы были еще у неандертальцев. Древняя ДНК, извлеченная из костей гоминида из Испании возрастом 43 000 лет и индивидуума из Италии возрастом 50 000 лет, указала на то, что по крайней мере у некоторых неандертальцев были рыжие волосы и бледная кожа.
Поскольку неандертальцы жили в Европе несколько сотен тысяч лет, естественный отбор помог им сформировать светлый цвет кожи и волос, что было совершенно необходимо для выживания в высоких широтах, где мало солнца и нужно предотвратить такие заболевания, как рахит. Но гены рыжести вымерли вместе с неандертальцами и не имеют отношения к тем златовласым людям, которые сегодня живут, например, в Ирландии и Удмуртии.
У сегодняшних рыжих полиморфизм гена MC1R закрепился в геноме по мере миграции их далеких предков из Африки в Европу. И, как удалось установить популяционным генетикам, естественной географической границей для расселения рыжих стала 45-я параллель (в России пересекает Симферополь, Краснодар, Ставрополь и Армавир). Южнее нее УФ-лучи становятся настолько сильными, что золотые волосы и очень светлая кожа перестают быть преимуществом. В этих солнечных районах ближе к экватору опасно жить не только рыжим, но и всем светловолосым людям, у которых от природы не хватает эумеланина. Эволюция создала их не для зимовок в Таиланде и отпусков в Турции, а для проживания в суровых северных широтах, где почти круглый год — дефицит ультрафиолета.
Почему в Удмуртии или Ирландии много рыжих людей? А среди славян, которые преимущественно обладают гаплотипом R1a, рыжих совсем немного? Хотя, казалось бы, и те и другие живут выше 45-й широты. По словам Савостьянова, ответ может скрываться в заселении Западной Европы, в которой ничтожно мало славян, так называемыми индоевропейцами, распространившими гаплогруппу R1b, характерную для рыжих людей. Кстати, приблизительно треть удмуртов тоже являются носителями этой гаплогруппы. Эволюция происходила постепенно. Когда люди перемещались на север, им не нужно было большое количество меланина в организме и их геном претерпевал вариации, которые со временем закреплялись, заменяя эумеланин феомеланином. Об этом может свидетельствовать возраст соответствующих изменений генома, который ученые относят к временному отрезку не позднее XVIII века до н. э., тогда как разделение гаплогрупп произошло ориентировочно 22 000 лет назад.
Иное восприятие боли
Тот факт, что рыжие люди по-другому воспринимают боль, был замечен медиками сравнительно давно. Однако лишь в последние годы ученым удалось разобраться в причинах этого явления. Было подтверждено, что рыжие люди более чувствительны к термической боли: восприятие холодного и горячего у них острее. Этот опыт был проделан на златовласых женщинах. Подкожное введение анестетика лидокаина помогало им от боли хуже, чем брюнеткам.
Стоматологи тоже жалуются на рыжих людей, отмечая, что они в большей степени, чем другие, испытывают боль и страх при лечении зубов, из-за чего им требуется больше местных обезболивающих. Также американские ученые заметили, что из-за повышенной тревожности рыжие часто избегают посещения дантистов и откладывают лечение.
Вероятно, из этого исследования вырос миф о том, что врачам, в особенности анестезиологам и стоматологам, стоит опасаться рыжих пациентов, ведь рыжие особенно остро реагируют на боль и их не берут стандартные дозы обезболивающего. В медицинской литературе этот миф подтверждался экспериментом, в котором рыжим и правда потребовались более высокие дозы ингаляционного препарата для наркоза. «Потребность в десфлуране у рыжих была значительно выше, чем у темноволосых женщин», — сообщали авторы одной из работ.
Однако новейшее исследование, вышедшее весной 2021 года, констатировало, что у рыжих повышены порог боли и чувствительность к опиоидным анальгетикам. «Люди и мыши с рыжими волосами по-разному переносят боль, потому что клетки их кожи, вырабатывающие пигмент, не имеют функции определенного рецептора. Отсутствие этой рецепторной функции вызывает изменения, которые нарушают баланс между болевой чувствительностью и болевой толерантностью», — сообщают авторы работы — ученые из США, Европы и Японии. Получается, у рыжих иное восприятие боли, чем у других, но, вероятно, это зависит от типа боли и способа воздействия.
Откуда такое противоречие выводов? «Это генетика, которая занимается ассоциативными исследованиями, — объясняет генетик Савостьянов. — В одних популяциях может быть так, а в других — сяк. Действительно, есть исследования, которые четко показывают, что анестезии требуется больше людям, которые имеют рыжий цвет волос и бледную кожу (порядка 20%). Это научно доказанный факт, рыжим людям дают больше анестезии, но не в 100% случаях. Есть и другие факторы, которые могут на это влиять. Связь научно доказана, но патогенез не до конца изучен».
200 вариаций генов для цвета волос
Ген рыжих волос иногда называют в исследованиях «геномом имбиря». Рыжеволосые люди наследуют две версии гена MC1R: одну — от матери, другую — от отца. Если оба родителя рыжие, то в 100% случаев у них будет рыжий ребенок. Но в целом рыжие волосы — это рецессивный признак. Если только папа или только мама будут носителями «генома имбиря», то вероятность рождения у них рыжего ребенка составляет 25%. Другими словами, один из четырех детей у пары будет рыжий.
Но, как было замечено, не все обладатели «генома имбиря» имеют огненный цвет волос. Это навело ученых на мысль о том, что за рыжину, помимо основного гена MC1R, могут отвечать и другие. Их удалось обнаружить лишь три года назад: в рамках крупнейшего на сегодняшний день генетического исследования цвета волос. Специалисты из Эдинбургского университета изучили ДНК почти 350 000 человек европейского происхождения на основе материала из Британского биобанка (UK Biobank). Сравнив рыжих с брюнетами, блондинами и шатенами, они выявили восемь ранее неизвестных генетических различий, связанных с рыжими волосами. Попутно выяснилось, что за цвет волос и их структуру отвечают примерно 200 разных генов (различия в них делают нас такими разными), от самых светлых блондинов до самых темных брюнетов.
В рамках одного из исследований рыжих больных людей была обнаружена корреляция между золотым цветом волос, наличием мутации гена MC1R и болезнью Паркинсона. Исследователи из Массачусетской больницы заметили, что вариант гена, который производит рыжие волосы и светлую кожу у людей и мышей, не только увеличивает риск опасного рака кожи — меланомы, но также может способствовать известной связи между меланомой и болезнью Паркинсона.
Можно ли говорить, что рыжие волосы — это изъян, дефект, вредная мутация? «Конечно, нет! — говорит генетик Кирилл Савостьянов. — Это полиморфизм людей на планете. Есть же люди, которые не могут пить молоко — из-за лактозной недостаточности, это генетически обусловленное состояние. Да, возможно, это некий изъян, который отличает двух случайно взятых из популяции людей. Может быть, это мешает человеку жить в определенном периоде. Как в советское время, когда детишек выпаивали молоком и считалось, что это нужно всем, без учета непереносимости лактозы у некоторых ребят. Также и здесь. Есть люди, которые имеют рыжий цвет волос. Их мало, порядка 2% на планете. Да, им сложно загорать. Но в большинстве случаев это не вызывает существенного негативного влияния на здоровье — обычно они селятся в северных районах, как и их предки. А у тех, кто много путешествует и бывает на солнце, есть возможность пользоваться защитными кремами».