Как люди побеждают смертельный недуг

Человек так устроен, что клетки его организма постоянно размножаются и умирают в процессе апоптоза. Поясним этот вопрос. Апоптоз (опадание листьев) – заложенная эволюцией программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро – в среднем за 90 минут (1) – фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками. В организме среднестатистического взрослого человека порядка 50–70 миллиардов клеток погибает ежедневно в результате апоптоза. Для среднестатистического ребёнка в возрасте от 8 до 14 лет число клеток, погибших путём апоптоза, составляет порядка 20–30 миллиардов в день. Суммарная масса клеток, которые на протяжении 1 года жизни подвергаются разрушению, эквивалентна массе тела человека. При этом восполнение утраченных клеток обеспечивается за счёт пролиферации – увеличения клеточной популяции путём деления (2). При таком гигантском производстве сложных объектов, как человеческие клетки, естественно возможны ситуации рождения «бракованных» клеток. Самые опасные из них – онкоклетки, возникшие в результате мутагенных процессов. Как ни печально, они есть у каждого человека. Наше сознание пытается защититься от этих мыслей. «Да, рак существует, но авось меня не затронет». По данным Онкологического института имени Герцена, заболеваемость злокачественными новообразованиями составляет 231 человек на 100 тысяч населения. За 10 лет сработал 18 %-й прирост. В год в России рак выявляют у 505000 человек. В целом же больных примерно 2,8 миллиона человек. И смертность довольно высока – 202 человека на 100000 (3). Это статистика, на практике цифры гораздо выше.

Для понимания процессов рассмотрим упрощенно природу онкологии. Иммунитет человека находится в постоянной работе вычисления этих проблемных клеток. За это отвечает ген р53. У здорового человека этот ген активирует процессы выработки иммунокомпетентных клеток, которые уничтожают врага. Проблема возникает тогда, когда этих клеток не хватает, а враг при этом интенсивно размножается. Если баланс выработки клеток киллеров меньше, чем интенсивность новообразований, тогда требуется вмешательство. Нет ли здесь аналогии с первым вопросом защиты от окружающего патогенного микромира?

На время оставим в покое онкологию. Поговорим о третьем вопросе – старости. Если первые два вопроса этой статьи можно как-то обойти стороной, то старость неизбежна. Современная наука пытается объяснить ее природу на клеточном уровне. В процессе деления клетки, окончания хромосом претерпевают изменения. С каждым делением клетки защитные концы хромосом – теломеры – укорачиваются. Процесс имеет предел. Когда защитные концы исчезают, ускоряются процессы мутаций, а за ними – старость и смерть. В настоящее время предложена эпигенетическая теория старения, которая полагает, что эрозия тепломер ускоряется в десятки и сотни раз из-за рекомбинаций в их ДНК, вызванных функционированием клеточных систем репарации ДНК. Активность данных систем инициируется повреждением ДНК, обусловленным, прежде всего, дерепрессирующимися с возрастом мобильными элементами генома, что и предопределяет старение, как биологический феномен (4). За открытие защитных механизмов хромосом от концевой недорепликации с помощью теломер и теломеразы в 2009 году присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине австралийке, работающей в США, Элизабет Блекберн, американке Кэрол Грейдер и её соотечественнику Джеку Шостаку (5).

В организме есть противодействующий старению материал – теломераза. В результате деятельности теломеразы длина теломерных участков хромосом клетки увеличивается или сохраняется на постоянном уровне. Теломераза экспрессируется в стволовых, половых и некоторых других типах клеток организма, которым необходимо постоянно делиться для функционирования определённых тканей (например, клетки эпителия кишечника). Таким образом эволюция защитила наиболее важные клетки, например половые. Обычные клетки организма лишены теломеразной активности. Клетки 85 % раковых опухолей обладают теломеразной активностью, поэтому считается, что активация теломеразы является одним из событий на пути клетки к злокачественному перерождению. Как ни печально, онкоклетки, если им не мешать, обладают бессмертием. Хороший пример бессмертия раковых клеток – это клетки HeLa, изначально полученные из опухоли шейки матки Генриетты Лекс (Henrietta Lacks, отсюда название культуры HeLa) в 1951 г. Эта культура по сей день используется в лабораторных исследованиях. Клетки Hela в самом деле бессмертны: по оценкам ежедневно производится несколько тонн этих клеток, причем все они являются потомками нескольких клеток, извлеченных из опухоли Г. Лекс (6).