Реферат: Генетическое разнообразие
Значительно более убедительный материал по генетической предрасположенности к болезням был получен при анализе «природного феномена»- близнецовости. Именно у генетически тождественных однояйцевых и сближенных двуяйцевых близнецов можно выявить те физиологические и патологические реакции, которые являются очевидно врожденными, а не формируются условиями жизни и окружением.
У однояйцевых близнецов полностью совпадают группы крови, у них одинаковы кожные узоры на кончиках пальцев, ладонях и губах, идентично строение зубов и каркаса зубной эмали, совпадают вкусовые восприятия, темперамент, эмоциональные реакции. Любые интеллектуальные или психологические тесты дают минимальный разброс. Они одинаково реагируют на медикаментозные средства и дают сходные аллергические реакции. У двуяйцевых близнецов все эти признаки могут не совпадать.
Если один из однояйцевых близнецов заболел корью, то второго эта болезнь поражает в 98% случаев (у двуяйцевых—в 94% случаев), при коклюше эти цифры соответственно 97 и 93%, при свинке—82 и 74%. Возможно, что высокий процент совместного заболевания объясняется в таких случаях одновременным инфицированием детей, но это не согласуется с отмеченной разницей между генетически тождественными и нетождественными близнецами.
Еще более разительны результаты изучения болезней зрелого возраста. Туберкулезом второй идентичный близнец заболевает в 67% случаев (неидентичный близнец—в 23% случаев), ревматизмом—в 47 и 17, сахарным диабетом — в 65 и 18, шизофренией — в 69 и 10, эпилепсией—в 67 и 3%. При ряде недугов высоки не только вероятность заболевания второго близнеца, но одинаковы клиническая картина заболевания, особенности его течения и исхода.
Генетическая обусловленность многих заболеваний на примере близнецов прослеживается уже при рождении.
Очень показательны также наблюдения, касающиеся так называемых «редких» болезней. Не так уж часто встречается форма красной волчанки, сопровождающаяся расплавлением (некрозом) головки бедренной кости. Имеется наблюдение над идентичными близнецами, разлученными в 3 месяца после рождения и выросшими в разной среде. Диагноз красной волчанки у одной из сестер был поставлен в возрасте 14 лет, у другой—в 21 год. Асептический некроз развился соответственно через 2 года и 6 лет после начала волчанки. Это лишнее свидетельство того, что многие заболевания, традиционно объясняемые изменениями обмена или инфекцией, связаны достаточно тесно с наследственными особенностями организма.
Кто не болеет раком
Рак стоит среди других болезней особняком, потому что раковая клетка — это своя же клетка, но ведет она себя, как чужая. Когда клетка встает на путь «бунта» против организма, начинается шквал событий, в итоге которого организму приходится капитулировать. Рак оценивают даже как своеобразную плату за многоклеточность организма. Опухоли считают доброкачественными, если они растут только в одном месте, локально; злокачественные опухоли имеют тенденцию к распространению. Но не у всех животных опухоли способны принимать злокачественное течение.
Несколько лет назад средства массовой информации живо обсуждали проблему катрекса — вещества, полученного из печени черноморской акулы и обладающего, по мнению ряда исследователей, активным противоопухолевым действием.
Биологам хорошо известно, что у некоторых животных рак либо совсем не встречается, либо излечивается естественным образом. В мире насчитывается около 300 видов акул, и у всех их, от экземпляров в 30 см до многотонных гигантов, рак почти не встречается. Такая же картина имеет место у скатов.
Своеобразна судьба злокачественных новообразований у китов. Киты в целом болеют теми же заболеваниями, что и люди; у них встречаются ангины, плевриты, пневмонии, цирроз печени, почечные камни, в старости — атеросклероз. Описан и случай с кашалотом, у которого были найдены следы недавно перенесенного инфаркта миокарда. Болеют киты и раком, однако их организм каким-то волшебным образом справляется с этим заболеванием: опухоль обволакивается живыми тканями и заключается в своеобразную капсулу, лишенную кровеносных и лимфатических сосудов. Рак в таких случаях не дает метастазов, а потому и не является смертельным недугом. Защитный механизм, лежащий в основе такой изоляции раковых клеток, остается неизвестным.
Но те вещества, которые помогают данному виду животных избегать рака, не обязательно должны явиться спасительным лекарством для человека. И это активное вещество в столь же активном состоянии еще нужно выделить из экстракта разрушенных клеток животного. Раковые клетки необычайно быстро приспосабливаются к любому неблагоприятному для них агенту. Появляются новые резистентные клоны тех же клеток и растут, высокоизменчивые и неуязвимые.
Профиль раковой клетки
Слово «рак» является, вероятно, самым пугающим в медицинском лексиконе. Хотя раком согласно статистике болеют в 10 раз реже, чем сердечно-сосудистыми заболеваниями, боятся этого диагноза в 100 раз больше. Ежегодно около 20% смертей вызваны раком.
В какой-то неуловимый момент ранее послушная организму клетка перестает подчиняться общим для всех элементов тела командам и начинает неупорядоченно размножаться. Это свойство передается всем ее потомкам. Дочерние клетки, еще более агрессивные, чем клетки первичного опухолевого узла, разносятся током крови или лимфы в отдаленные участки тела, образуя метастазы. Налицо нарушение того биологического процесса, который сформулировал Сент-Дьерди: «Все живое стремится расти и размножаться до бесконечности, но когда клетки участвуют в совместном создании сложного организма, их рост должен регулироваться с учетом интересов целого».
К раковым клеткам применим термин «дедифференцировка», или развитие вспять. Некое «омоложение» малигнизированных клеток сопровождается потерей тех функций, которые были возложены на них эволюцией, т. е. железистой клетке — выделять пот или слизь, мышечной клетке — сокращаться, нервной клетке — приводить импульс.
Секрет малигнизации кроется в изменении дыхательных ферментов и потере клеткой способности нормально дышать. Раковая клетка переходит на бескислородное дыхание, как бы обращаясь к способу добывания энергии древними организмами, существовавшими на Земле до эпохи фотосинтеза. В силу этого раковая клетка становится «сластеной» — свои потребности в энергии она восполняет за счет глюкозы, расщепление которой она тоже не доводит до конца. При этом теряется львиная доля заложенной в углеводах энергии, а промежуточными продуктами брожения отравляется организм.
Раковые клетки являются не только «ловушками» глюкозы, но и «перехватчиками» нуклеотидов, белков, азотистых оснований, витаминов. Чем полноценнее питание организма, тем больший пищевой ассортимент получает опухоль, постоянно выигрывающая конкуренцию со здоровыми клетками за усвоение полезных молекул. Это нелишне помнить в связи с распространенным мнением, что онкологические больные нуждаются в особо полноценной диете.
Между живыми клетками тоже соблюдается определенная дистанция, регулируемая силами сцепления и отталкивания. Это не только контактное торможение, но и действие растворимых факторов роста. Деление строго упорядочено для разных типов тканей, некоторые клетки вообще не делятся (нейроны, эритроциты). Но раковые клетки не слушаются законов контактного торможения (у них нарушена клеточная мембрана) и ростовых факторов (фактор роста они вырабатывают сами). Нормальные клетки прихотливы к условиям внешней среды, они с трудом поддаются культивированию вне организма. Раковые клетки растут в стеклянных сосудах в несколько слоев покрывая своей плотной массой все свободное пространство.
Малигнизацию нормальных клеток вызывают химические канцерогены, радиация, ультрафиолетовое облучение, травма, онкогенные вирусы. Независимо от характера воздействия нормальная клетка, чтобы стать раковой, должна утратить способность слушаться двух важнейших организменных сигналов: одного—стимулирующего дифференцировку, другого — стимулирующего деление, рост. В ней должно произойти некое генетическое преобразование, в ходе которого нормальные регуляторные гены под действием внутренних и внешних причин превратятся в гены рака. Белки, кодируемые онкогенами (генами рака), отличаются от нормальных белков минимально, подчас это замена единственной аминокислоты.
Самое опасное следствие раковой эмбриолизации — это способность клеток рака, кстати, как и нормального эмбриона, подавлять иммунные реакции. Для нормального эмбриона — это свойство, обеспечивающее жизненно важную его защиту от материнского иммунитета. Для рака—это заимствованный механизм.
В любом случае о раке нужно говорить как об иммунологическом диверсанте, действующем в обход карательной армии защитников организма. И тогда в добавление к вышеперечисленным характеристикам раковых клеток следует добавить их свойство к местному и общему подавлению иммунитета.
Итак, раковые клетки умеют упрощенное строение, они неупорядоченно растут, необычайно быстро утилизируют пищевые вещества и физиологические метаболиты, вырабатывают автономный фактор роста, уклоняются от дифференцировочных сигналов и способны к самостоятельной иммуносупрессии. Но, несмотря на эти общие для всех раковых клеток характеристики, имеются существенные индивидуальные отличия в степени их выраженности. Рак—это тоже болезнь с индивидуальным профилем.
Обман иммунитета
Нам уже приходилось упоминать, что мембрана раковых клеток видоизменена. Изменения эти достаточно многообразны. Способность раковых клеток к инвазии, т. е. прорастанию в другие ткани, сопровождается изменением набора их поверхностных белков. На мембране раковых клеток, кроме исходных белков, должны появиться рецепторы, характерные для клеток соседних и отдаленных тканей. Раковые клетки вызывают непомерное размножение супрессорных лимфоцитов, которые останавливают собственную же «карательную армию» на подступах к опухоли. Возможно, что эти лимфоциты «отравляют» всю близлежащую территорию своими продуктами, которые мы называем блокирующими факторами.
В кровеносной системе и межклеточных пространствах раковые клетки контактируют с клетками иммунитета. Примечательно, что следствием такой встречи является приобретение лимфоцитами информации об особенностях данного рака. Этот процесс распознавания первым свидетельствует о том, что раку присущи ни на что не похожие молекулы, которые мы называем опухолеспецифическими белками. Доказательством тому служат многие реакции, в которых лимфоциты ведут себя по отношению к раковым клеткам, как к клеткам чужого организма. Распространенное мнение, что рак— это своя же, ничем не измененная, а потому и неузнаваемая ткань, ошибочно. У нее уже изменена «внутренняя архитектура». Столь же ошибочным служит утверждение, что иммунитета к раку нет, на основании того, что он не препятствует развитию рака. Иммунитет есть, но он ослаблен, даже исковеркан раком. И мы не знаем, сколько раз иммунитет уже выходил победителем в борьбе с начинавшимся, но не состоявшимся раком. Мы видим уже финал этих событий.
Раковые клетки должны обладать особой жизненной устойчивостью, ибо им приходится держать много экзаменов. Они должны освободиться от основной опухоли, приобрести новые молекулы, обеспечить рост кровеносных сосудов в новой среде обитания, ибо метастаз без питания не выживет. Каждое из этих свойств контролируется особой молекулярной системой, но все вместе они входят составной частью в главную клеточную программу, обеспечивающую опухоли автономную жизнь внутри породившего эту клеточную массу организма.
Рак служит ярким примером посягательства на индивидуальность организма со стороны собственных же составных элементов. Его вызывают глубокие изменения генетической программы клеток, результатом чего является характерная триада признаков: утрата клетками индивидуальной специфичности, упрощение облика белков ТС на клеточной мембране, умение ускользнуть от иммунологического контроля. Эта группа признаков присуща всем раковым клеткам. Конечным итогом этой борьбы клеток за собственную свободу и бесконтрольное размножение является гибель организма.
Врачи регистрируют постоянное увеличение процента детей, родившихся с генетическими отклонениями; из всех младенцев, появившихся в нашей стране за последние годы, 5% страдают наследственными пороками. В некоторых регионах каждый четвертый новорожденный — аллергик. Смертность от бронхиальной астмы за два последних года возросла в мире вдвое. Заболеваемость туберкулезом в регионах, пораженных СПИДом, подскочила на 30%. Неуклонно растет заболеваемость злокачественными опухолями, сахарным диабетом, поражениями системы крови. Создается впечатление, что болезни стирают нашу индивидуальность, не делая выбора между все возрастающим числом жертв.
Экологический дисбаланс прежде всего нарушает иммунную систему, которая, как никакая другая, связана с внешней средой. Это наиболее уязвимое звено в цепи уже хотя бы потому, что в созревающих лимфоцитах в тысячу раз более интенсивны процессы мутации, чем в других клетках тела. Иммунная система вынуждена сверх всяких нагрузок реагировать на множество дополнительных белков — аллергенов, токсинов, мутагенов, а ее способности не беспредельны, она истощается. Как бы мы ни отгораживались от природы одеждой или кондиционером, на иммунную систему маску надеть нельзя.
Физические и химические факторы окружающей среды накапливаются в живых организмах. Промышленные красители, пищевые пестициды, атмосферные яды, бытовые аллергены — все они, кроме непосредственного влияния на организм, имеют еще и опосредованный эффект, видоизменяя наши белки ТС, влияя на их углеводный компонент и водородные связи. Редкое заболевание протекает теперь без аллергического или аутоиммунного компонента. А если молекулы, определяющие нашу индивидуальность, постоянно «перешифровываются», то нарушается их распознавание собственными лимфоцитами. Диапазон колебательных движений в системе увеличивается, что ведет к ранней ее изнашиваемости.
Человеческое тело — самый совершенный организм, ибо оно может само себя ремонтировать. Мелкий ремонт — удел тканей, но крупное восстановление всегда связано с безотказностью иммунной системы. Ее клетки вырабатывают ростовые факторы, в частности, необходимые для сращения костей, восстановления мышц, ликвидации ожогов. Эта система создала телесную индивидуальность, и она же ее нарушит, перестанет оберегать, если против нее ополчатся силы природы. В каком-то смысле так и происходит при СПИДе.
Рост врожденных пороков, увеличение смертности среди новорожденных, наконец, очевидно повышающийся процент женщин, не способных нормально выносить беременность,— это грозные симптомы. Естественный отбор в природе зависит от преимущественного размножения приспособленных особей. Когда страдает детородная функция даже у части вида, его естественная история оказывается под угрозой.
Все виды, к которым для примеров нам приходилось обращаться в этой книге, имеют естественную историю, исчисляемую девяти-десятизначной цифрой. Человечество — самый молодой вид, его история на несколько порядков короче. Чтобы полноценно адаптироваться к опасностям, людям пришлось тренировать и совершенствовать самое надежное приспособление— интеллект. Именно он обозначил превосходство нового вида; человек — единственное существо, имеющее понятие о будущем, способное предвидеть грядущие опасности.
Расселившись по всей Земле благодаря географическим, климатическим и социальным факторам, человечество достигло необычайного разнообразия. Оно построило города, создало цивилизации и культуры. Но в своем стремлении покорить природу и удовлетворить все растущие потребности люди как бы утратили чувство биологической меры. Разрушение Всемирной Экосистемы, незаметное в первые десятилетия технического прогресса, с какого-то момента стало все ускоряющимся и драматичным. Под угрозой оказались разнообразие самой природы, адаптационные возможности человека. А когда механизмы биологической компенсации, достигнутые в ходе долгой эволюции живого, чрезмерно разлаживаются, жизнь оказывается в опасности.
Единственным противовесом разрушительным процессам является здравый смысл, инстинкт самосохранения индивидуума, общества, нации, человечества. Альтернативы жизни нет, поэтому вся наша надежда на наш общий разум.