Как продлить быстротечную жизнь
Шрифт:
Однако в слове «бессмертие» заключен и более глубокий смысл, касающийся стволовых клеток. Они закладываются еще в эмбриональном развитии организма, и на них возложена миссия поставки новых клеток для всех нужд организма – и для роста, и для ремонта, и для обновления. Поэтому они должны быть и постоянно обновляемыми, и не прекращающими свою жизнь. В этом их «бессмертии» и кроются истоки всех раковых заболеваний.
Во 2-й главе речь уже шла о том, что при плохом кислородном обеспечении (при гипоксии) клетка может существовать достаточно длительное время, но делиться при этом условии она уже не сможет. Для стволовой клетки невозможность делиться равнозначна ее гибели – так она запрограммирована. Поэтому в условиях длительной гипоксии стволовые клетки могут существовать только в режиме бескислородного дыхания. При этом они практически не делятся, так как плохо обеспечиваются энергией.
Хочу обратить внимание читателей и на то обстоятельство,
Большая часть массы клетки приходится на цитоплазму. Последняя выглядит как довольно аморфное гелеподобное вещество, в котором рассеяны быстроперемещающиеся в разных направлениях отдельные частицы. Но в действительности цитоплазма более высоко организована, чем это может показаться, исходя лишь из поверхностного взгляда на клетку. С помощью электронного микроскопа в ней обнаруживается множество разнообразных органелл, каждая из которых содержит специфический набор белков и выполняет определенную функцию. Цитоплазма, окружающая эти органеллы, называется цитозолем. Большинство реакций промежуточного обмена происходит в цитозоле. Термин «промежуточный обмен» относится к целому ряду химических реакций, посредством которых клетка расщепляет одни молекулы, запасая часть их химической энергии в форме АТФ, и синтезирует другие молекулы, служащие предшественниками макромолекул, необходимых для функционирования и роста клетки. Цитозоль занимает до 55 % общего объема клетки и содержит тысячи ферментов, катализирующих реакции гликолиза (процесс расщепления глюкозы в отсутствии кислорода с помощью ферментов), а также биосинтеза жирных кислот, нуклеотидов и аминокислот. Около 20 % цитозоля приходится на белок, так что цитозоль представляет собой скорее высокоорганизованную желеобразную массу, нежели просто раствор молекул ферментов.
Как видим, анаэробное дыхание происходит только в цитозоле. А где же происходит кислородное дыхание?
Кислородное дыхание осуществляется в особых органеллах – митохондриях. Последние осуществляют кислородное дыхание и окислительное фосфорилирование (основной функцией метохондрий является сопряжение аэробного процесса окисления с синтезом АТФ), продуцируют энергию, необходимую для функционирования клетки. Они во многом похожи на свободноживущие организмы – по форме и размеру напоминают бактерии, содержат ДНК и размножаются делением. Именно митохондрии ответственны за кислородное дыхание – ни в каких других частях клетки этот процесс не происходит. Митохондрии служат одновременно и силовой станцией клетки, и местом, где происходит окончательное окисление атомов углерода и водорода молекул питательных веществ. Митохондрии – это те центры, к которым ведут все катаболические пути, независимо от того, что служит для них первоначальным субстратом – сахара, жиры или белки. И если по какой-то причине в клетку перестает поступать кислород, энергоснабжение последней происходит только в результате анаэробного дыхания.
Митохондрии почти всех типов клеток животных построены по одному принципу, возможны лишь небольшие отклонения в деталях. Продолжительность жизни митохондрий сравнительно невелика – от 9 до 12 суток.
Митохондрии являются весьма неустойчивыми внутриклеточными органеллами, они раньше других реагируют на возникновение каких-либо патологических состояний (гипоксия, интоксикация, голодание или ионизирующее облучение). Их число значительно уменьшается независимо от причин, вызвавших патологическое состояние. Например, даже в процессе голодания их число может значительно сократиться. Изменения, происходящие с митохондриями, довольно стереотипны (повторяющиеся) и неспецифичны.
При различных повреждающих воздействиях на клетки (воздействие крайних температур, лучистой энергии, кислот, щелочей, солей тяжелых металлов, наркотических средств и др.) в первую очередь гибнут митохондрии. При этом из клеток уходят ионы калия, фосфаты, и накапливаются ионы натрия и хлора, повышаются сорбционные (поглощающие) свойства цитоплазмы, и в клетках начинает преобладать анаэробный гликолиз. А это и есть первый признак начала ракового заболевания.
Кстати, к повреждающим факторам можно отнести и возраст – с возрастом нарастает количество внутриклеточного натрия и уменьшается количество внутриклеточного калия. И точно так же с возрастом увеличивается частота онкологических заболеваний. Например, смертность от рака толстого кишечника в США в зависимости от возраста иллюстрируется такими цифрами: в 30 лет – нет ни одного случая на 1 млн человек, в 40 лет – 20 случаев, в 50 лет – 50, в 60 лет – 100, в 70 лет – 200, а в 80 лет – 360 случаев на 1 млн человек. Но не исключено, что не возраст влияет на нарушение ионного состава в клетках, а какие-то наши погрешности в образе жизни, которые накапливаются с годами и влияют на жизнь наших клеток. Исследования показали, что при старении уменьшается активность дыхательных ферментов, меньше становится и митохондрий, в которых генерируется энергия. Как видим, с уменьшением числа митохондрий в клетках нам следует ожидать перерождения таких клеток в раковые.
И если на первых стадиях кислородного голодания стволовые клетки находятся в условиях энергетического голода и практически прекращают процесс деления, то после гибели митохондрий и поступления в клетки натрия и хлора поглощающие свойства клеток резко возрастают, в них в большом количестве начинает поступать глюкоза и выработка энергии в клетках резко возрастает за счет бескислородного дыхания, и клетки возобновляют процесс деления. Но в бескислородном режиме уже не происходит дифференциации клеток, и поэтому каждая делящаяся стволовая клетка дает две дочерние стволовые клетки. Идет всего лишь рост стволовых клеток.
Хочу обратить внимание читателей и на то обстоятельство, что кровеносные капилляры в слой базальных (или стволовых) клеток не проникают и что кровоснабжение этих клеток осуществляется из подлежащей соединительной ткани через базальную мембрану. И если базальная мембрана будет покрыта солями кальция, что случается при избытке этих солей в крови, то питание стволовых клеток лишь усугубится.
Таким образом, главной причиной раковых заболеваний следует считать длительное кислородное голодание стволовых клеток. Поэтому такие заболевания возникают только там, где много стволовых клеток. А это легкие, кожный покров, молочные железы, желудок и вся пищеварительная система, а также кроветворная система. Кроме гипоксии, немаловажными факторами для возникновения раковых заболеваний служат все канцерогенные вещества, которые также действуют в первую очередь на митохондрии стволовых клеток (классический пример – курение и рак легких), радиация и ультрафиолетовое облучение.
Приведу любопытный пример. Если клетки человека обработать антибиотиком, например тетрациклином или хлорамфениколом, то после одного-двух делений их рост прекратится. Это связано с ингибированием митохондриального белкового синтеза, приводящего к появлению дефектных митохондрий и, как следствие, к недостаточному образованию АТФ. Длительное лечение большими дозами хлорамфеникола может привести к нарушению кроветворной функции костного мозга (может подавить образование эритроцитов и лейкоцитов), а длительное применение тетрациклина – к повреждению кишечного эпителия. В обоих случаях нарушается биогенез (образование белков) в митохондриях и они гибнут.
А почему стволовые клетки могут подвергаться длительному кислородному голоданию (гипоксии), нам хорошо известно из 2-й главы, а также из 4-й, 7-й, 8-й, 10-й, 11-й и 18-й глав. Не последнюю роль в создании гипоксии играет высокая концентрация солей кальция в крови. Например, для рака молочных желез всегда характерны небольшие отложения солей кальция – микрокальцинаты. Понятно, что если образовались отложения солей, то последних было более чем достаточно в крови.
В молочной железе, в которой не образуется молоко и не происходит подготовка к его секреции, железистая ткань состоит из разветвленных систем выводных протоков, погруженных в соединительную ткань и выстланных в секреторных участках одним слоем эпителиальных клеток. Именно в протоках находятся стволовые клетки, предназначенные для обновления популяции секреторных клеток. На первом же этапе подготовки к интенсивной выработки молока концевые отделы протоков начинают расти и ветвиться (стимулируется с помощью гормонов), образуя небольшие расширения – альвеолы. Клетки, выстилающие альвеолы, являются секреторными, и они начинают выделять молоко при рождении ребенка. А когда кормление ребенка прекращается, секреторные клетки дегенерируют и макрофаги уничтожают их остатки. Большая часть альвеол исчезает и железа переходит в состояние покоя, пока новая беременность не запустит опять весь цикл. Как видим, в молочных железах имеется очень много стволовых клеток, которым свойственен свой способ регуляции периодичности обновления клеток. Но раковые заболевания этих желез связаны только с длительной гипоксией стволовых клеток.
В Англии наблюдается самая высокая в мире частота заболеваний раком молочной железы – 40 тысяч женщин в год. И на Украине ежегодно диагностируется около 16 тысяч случаев заболеваний раком молочной железы, а умирает от этого заболевания больше 9 тысяч женщин. Как можно объяснить эти факты, и какие профилактические меры можно в связи с этим предпринять?
Светлый цвет волос (или рыжий) и незначительная пигментация кожи являются самыми наглядными признаками низкого кислотного потенциала у людей, наделенных природой этими признаками. Именно англичане и имеют самый низкий кислотный потенциал. А если к этому добавить еще и то обстоятельство, что и англичане, и украинцы живут в зонах с повышенно жесткой (и повышенно щелочной) водой и питаются продуктами, значительно ощелачивающими кровь (молочные и хлебные продукты), то и в Англии, и на Украине следует ожидать относительно высокой частоты раковых заболеваний, в том числе и молочных желез, что в действительности и наблюдается.