Журнал «Вокруг Света» №04 за 2009 год

В науке часто бывает, что явления, непонятные сами по себе, становятся более понятными, будучи включены в некий контекст, иногда довольно неожиданный. Достаточно вспомнить об удивительном феномене запрограммированного клеточного самоубийства — апоптозе, открытом в 1970-е годы. Когда клетка становится не нужна или опасна организму, она убивает себя, причем очень сложным и строго регламентированным способом.

Ученые, естественно, попытались выяснить, кто и посредством каких сигналов отдает клетке приказ о самоубийстве. Такие сигналы в самом деле нашлись, но одновременно обнаружилось, что можно обойтись и без них. Оказалось, что ряд химических сигнальных веществ — цитокинов помимо своих основных функций (например, побуждения клетки к делению) выполняет еще и функции блокатора апоптоза. Так как клетка к нему всегда готова, а другие команды ей некоторое время не приходят, то она приступает к само уничтожению.

«Клетка — это настоящий меланхолик, — говорит известный российский биохимик Владимир Скулачев. — Ее все время нужно уговаривать жить цитокинами, факторами роста, особыми тканевыми факторами».

Сказанное, конечно, относится к клетке многоклеточного организма: для него единичная живая ячейка не имеет особой ценности, зато очень важно, чтобы она не оказалась в несвойственной для нее ткани и вообще не на месте. Если же весь организм состоит из одной клетки, она по идее должна цепляться за жизнь до последнего, ведь для нее другого шанса уже не будет. Однако американские ученые обнаружили сходное явление у бактерий, в том числе у всем хорошо известной кишечной палочки. Бактерии, как и мы, страдают от вирусов, которые называются бактериофагами, или просто фагами. Фаг размножается внутри бактерии, пока ее клеточная стенка не разрывается, — и тогда бактерия гибнет, а полчища фагов устремляются на поиски новых жертв. Но оказалось, что зараженная бактерия может включить «систему самоподрыва», активировав для этого ферменты-автолизины, расщепляющие клеточную стенку, и погибнуть задолго до того, как число фагов станет критическим.

Смысл самоубийства зараженной бактерии более-менее ясен: пресекая размножение фага на ранних стадиях, она многократно снижает угрозу для соседних клеток и тем самым способствует сохранению своих генов.

Благодаря общению с домашними животными у их хозяев повышается устойчивость к сердечнососудистым заболеваниям. Фото: EAST NEWS 

Сопоставление этого феномена (получившего название «митоптоз» по аналогии с «апоптозом») с запрограммированным самоуничтожением клеток навело академика Скулачева на предположение, что механизм самоликвидации — обязательная принадлежность вообще всякой целостной биологической системы. Из этого следовало, что такой механизм должен действовать и на уровне целого организма, в том числе высокоразвитого. И это действительно так: например, действие дифтерийного токсина. Известно, что это белок, состоящий из двух частей. Специальные рецепторы на мембране человеческой клетки связываются с одной частью, после чего активно переносят вторую часть внутрь клетки. Там она связывается со специальным веществом — дифтамидом. Получившийся комплекс наглухо блокирует синтез белка, и клетка погибает. Ни у рецепторов, связывающихся с молекулой токсина, ни у дифтамида никаких других функций в клетке не обнаружено: их единственное предназначение — обеспечить быструю гибель клетки при контакте с дифтерийным токсином. При этом сам микроб вовсе не стремится немедленно убить клетку и тем более весь организм. Судя по всему, это такая же тактика защиты, что и применяемая бактериями против фагов: зараженный организм должен быстро самоуничтожиться, чтобы не превратиться в рассадник заразы. Возможно, тот же смысл имеет знаменитый септический шок — тяжелейшее состояние, развивающееся при попадании в кровь большого количества микробов. Ключевым агентом в его развитии выступает эндотоксин — довольно инертный компонент клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Однако с ним связывается специфический узнающий белок, который затем садится на рецепторы мембраны лейкоцитов, и те начинают вырабатывать вещества, служащие сигналом к апоптозу для клеток самых разных тканей. Если бактерий много, этот механизм быстро приводит к отказу всех систем организма и его гибели. Деятельность самих бактерий на этот процесс почти не влияет. Трагический исход может быть спровоцирован и вовсе непатогенными бактериями, если они по каким-либо причинам попадут в кровоток в больших количествах.

По мнению В.П. Скулачева, те же механизмы могут играть значительную роль в развитии неинфекционных болезней (инфарктов, инсультов и т. д.), а также в процессе старения, механизмы которого до сих пор остаются неясными. Но эта тема заслуживает отдельного разговора. Нам же пора вернуться к проблеме повышенной уязвимости одиноких людей.

Чем лечить ненужность?