Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи

клетки печени как раз имеют десятки механизмов для обезвреживания и удаления отходов24. В одном таком механизме задействована “жертвенная” молекула, которая связывается с потенциально опасным веществом и инактивирует его, а дальше обе молекулы расщепляются до тех пор, пока яд не обезвреживается. Другие отходы расщепляются в ходе специализированных реакций. В частности, спирт обезвреживается в серии реакций, распадаясь на безопасные химические соединения. В печени также есть специализированные клетки, которые поедают мертвые или умирающие клетки, в том числе эритроциты. Компоненты мертвых клеток, которые можно использовать повторно, отправляются на переработку. Другие выделяются в кишечник или выводятся через почки. Короче говоря, клетки печени – тоже часть аппарата регуляции и постоянства, с той только разницей, что, в отличие от островковых клеток поджелудочной железы, они выполняют регуляторную функцию на месте. Панкреатические клетки поддерживают метаболическое постоянство, клетки почек – солевой баланс, а клетки печени отвечают за химическое постоянство организма.

В начале весны 2020 года лаборатории оказались закрыты: COVID-19 распространял свои “метастазы” по Нью-Йорку и всему миру. Я принимал мало пациентов – отчасти потому, что не был привит (вакцины еще не прошли сертификацию) и боялся передать инфекцию своим пациентам, проходящим курс химиотерапии, ведь их иммунная система могла не справиться со смертоносным вирусом. Но я все же посещал самых тяжелобольных. Отделение онкологии героически держалось благодаря медсестрам.

Когда я не работал в госпитале или в лаборатории, я уезжал на выходные в дом на берегу пролива Лонг-Айленд. В геометрических пересечениях солнечных лучей раннего утра, скользящих над лужайкой, как свет из призмы, я глядел на двух скоп, свивших здесь гнездо. Они летали над океаном, а потом чудесным образом зависали в воздухе, даже когда капризные порывы ветра налетали с одной или другой стороны. Писатель Карл Циммер описывал такое же поведение у летучих мышей. Он писал, что их удивительная способность зависать в воздухе – тоже форма гомеостаза25.

Печень, поджелудочная железа, мозг и почки – четыре главных органа гомеостаза[138]. Панкреатические бета-клетки контролируют метаболический гомеостаз с помощью гормона инсулина. Почечные нефроны контролируют количество соли и воды, поддерживая постоянство солевого состава крови. Печень помимо многих других функций предотвращает отравление организма токсичными продуктами, в том числе этиловым спиртом. Мозг координирует все эти действия, регистрируя концентрацию веществ, посылая гормоны и выступая в роли дирижера в поддержании баланса.

Тишина. Считаем до двенадцати. Как писал Пабло Неруда, “теперь сосчитаем до двенадцати и помолчим”. Возможно, это наша самая недооцененная способность.

Конечно, в итоге все мы будем сбиты с ног жестоким порывом того или иного патологического процесса в одной или другой системе клеток. Но четыре хранителя гомеостаза, действующие совместно, как перья крыльев и хвоста, которые контролируют положение тела при смене ветра, удерживают организм в правильной позиции. Пока эти системы работают, система стабильна. Она жива. Когда они перестают действовать, тонкое равновесие нарушается. И скопа больше не может зависать в воздухе.

Часть шестая

Перерождение

“Старость – это жестокое убийство”, – писал Филип Рот1. Но, по правде говоря, старость – это истощение, постоянное накопление повреждений, безостановочный процесс превращения функций в дисфункцию и неуклонная потеря гибкости.

Люди преодолевают это угасание за счет двух перекрывающихся процессов – репарации и омоложения. Под репарацией я понимаю каскад клеточных процессов, начинающийся при повреждении. Обычно он характеризуется воспалением, вслед за которым начинается рост клеток, призванных ликвидировать повреждение. Напротив, омоложение – это непрерывная замена клеток в ответ на естественную гибель и распад, причем новые клетки обычно происходят от стволовых или клеток-предшественников. С возрастом количество стволовых клеток и их функциональность очень сильно понижаются. Скорость репарации уменьшается. Источник омоложения оскудевает.

Одна из нерешенных загадок клеточной биологии касается того, почему одни органы подвергаются репарации или омоложению, а другие теряют эту способность. Стволовые клетки крови полностью восстанавливают кровь. Но после смерти одного нейрона на его месте почти никогда не появляется новый. В других органах наблюдается смешанная ситуация. Наверное, к числу наиболее сложных систем относятся кости: они противостоят распаду, используя механизмы и репарации, и омоложения. Клетки, способные восстанавливать костную ткань, сохраняются на протяжении всей жизни человека, хотя их функция с возрастом значительно ослабевает. А вот клетки хрящевой ткани в суставах разрушаются с возрастом очень значительно. Когда мама сломала лодыжку, кость медленно, но срослась. А вот ее коленные суставы распухли необратимо и уже никогда не обретут вновь той гибкости, как в детстве, когда она проворно лазила по деревьям гуайявы.

Наконец, существует клетка, которая способна противостоять распаду, – это раковая клетка, а точнее, разные раковые клетки. В том ли дело, что некоторые опухоли ведут себя как органы, обладающие резервуаром омоложения – раковыми стволовыми клетками? Или просто одни клетки дают начало другим, как это происходит после повреждения органа? Рак – болезнь репарации или омоложения либо же и того и другого?

Есть еще одна нерешенная загадка рака: почему в одних органах злокачественные клетки растут, а в других— отказываются? Есть ли в локальной клеточной среде что-то такое, что поддерживает или отторгает рак? Какие-то питательные вещества?

Пока мы недостаточно понимаем клеточную экологию рака. И поэтому завершим нашу историю о клетках, пытаясь разобраться в понятиях экологии. Мы уже узнали кое-что о клетках, системах клеток, об органах и тканях. Но есть еще один уровень организации, о котором нужно знать: экосистемы клеток. Мелодия, направляющая сложную клеточную физиологию (а также плейлист злокачественной патологии), остается еще одной неразгаданной тайной клеточной биологии.

Обновляющиеся клетки. Стволовые клетки и зарождение трансплантации

“Рождение – не занятие, занятие – это умирание”. <…> Всю долгую восходящую часть жизни вы рождаетесь, а затем, после пика, вы умираете: в этом логика1.

Рэйчел Кушнер, “Жестокая толпа”

Стволовые клетки не просто превращаются в другие клетки (в процессе клеточной дифференцировки), чтобы создать то, в чем нуждается тело, а потом, когда работа сделана, тихонько исчезнуть. Они больше, чем предшественники других клеток. Они воспроизводят и сами себя (в неопределенном, недифференцированном состоянии), так что могут ответить на призыв позднее, когда системе крови потребуется перестройка2.

Джо Сорнбергер, “Мечты и должная осмотрительность”

Шестого августа 1945 года в 8:15 утра на высоте около тридцати тысяч футов над японским городом Хиросима с борта американского бомбардировщика В-29, прозванного Enola Gay, была сброшена атомная бомба под кодовым названием “Малыш”3. Около сорока пяти секунд бомба падала, а потом разорвалась