Секреты наследственности человека
Шрифт:
Среди 60-летних пациентов с ишемической болезнью сердца у каждого двадцатого болезнь вызвана дефектами в гене, кодирующем рецептор для холестерина. Кстати сказать, у выведенной японцами породы кроликов, у которых быстро развивается атеросклероз, тоже поврежден один из двух генов, кодирующих рецептор для ЛПНП. Так что, если ваш знакомый скончался от инфаркта, не дотянув до пенсии, быть может, виноваты гены, а не избыток жирной пищи и не стрессы на работе или в семье.
Что происходит, если у человека будут повреждены оба гена, кодирующие рецепторы к ЛПНП? Такие люди встречаются с частотой 1 на миллион. С вероятностью 25 % дети с двумя дефектными генами для рецепторов ЛПНП могут родиться от пары родителей, у каждого из которых поврежден один из таких генов. По статистике, одна такая пара встречается на 250 тысяч новобрачных. Как умудряются существовать люди, у которых вообще нет нормальных
Диабет
Еще за пятнадцать веков до Рождества Христова врачи древнего Египта, Индии и Китая отмечали больных, страдавших от постоянной жажды и обильного отделения мочи. Создавалось впечатление, что выпитая ими вода буквально протекала без всякой пользы через их тело. Не случайно поэтому в Древнем Риме такой недуг называли греческим словом диабет, что в переводе означает «протекающий» (греч. dia — через, сквозь). Уже в то время врачи знали, что моча диабетиков имела сладковатый привкус. Для того чтобы зафиксировать этот факт научным образом, медицине потребовалось более полутора десятков веков! Лишь в середине XVII века один из основателей Лондонского королевского общества естествоиспытателей, английский врач Томас Виллис, обследуя таких больных, документально подтвердил факт, хорошо известный медикам предшествующих поколений, обнаружив в моче диабетиков какое-то вещество, придававшее ей сладковатый привкус. Потребовалось еще целое столетие для того, чтобы английский же врач Добсон достоверно установил, что в такой моче действительно присутствует сахар. Так в медицине утвердилось новое понятие — глюкозоурия (сахарное мочеизнурение) — от греч. glykys — сладкий и uron — моча. Еще в прошлом веке диагноз «диабет» означал верную смерть, наступавшую в результате комы. Порой больные с симптомами сахарного мочеизнурения за несколько месяцев буквально сгорали как свечки. Врачи были бессильны помочь таким пациентам, поскольку причина болезни оставалась неясной.
Теперь известно, что концентрация глюкозы в нашем кровяном русле регулируется с помощью гормона инсулина, который вырабатывается специальными клетками поджелудочной железы. Эти клетки впервые описал немецкий медик Пауль Лангерганс. Он выяснил, что в поджелудочной железе находится около миллиона похожих на островки скоплений, каждое из которых состоит примерно из трех тысяч клеток. Позже такие скопления назвали островками Лангерганса.
Инсулин оказался первым гормоном, для которого была четко установлена его белковая природа и расшифрована последовательность составляющих его аминокислот. Выяснилось, что инсулин состоит из двух белковых цепочек. Одна из них (A-цепь) составлена из 21 аминокислотного остатка, для построения другой (В-цепи) требуется 30 аминокислот. Обе цепи соединены двумя мостиками, образованными радикалами серы (так называемыми дисульфидными мостиками). Кодирующий инсулин ген находится у человека в 11-й хромосоме. Наконец, инсулин был первым гормоном, который удалось получить синтетическим путем. За этими короткими фразами стоят годы упорнейшего труда ученых, прекрасно сознававших, что результаты их открытий способны спасти сотни тысяч пациентов, во всем мире страдающих от диабета.
Одна из основных причин диабета состоит в неспособности поджелудочной железы вырабатывать необходимое количество инсулина. Это действительно так в случае так называемого инсулинзависимого сахарного диабета (сокращенно ИЗСД). Это заболевание поражает в основном детей и поэтому называется еще ювенильным диабетом (лат. juvenis — юный). Врачи выделяют четыре возрастных периода, когда вероятность заболеть диабетом первого типа наиболее высока: младенчество до года, трех-, пяти-и восьмилетний возраст, а также период полового созревания. Порой симптомы внезапно проявившегося заболевания нарастают со стремительностью несущегося локомотива. В медицинских анналах зарегистрирован случай, когда молодой китаец скончался от комы через 36 часов после внезапного проявления признаков диабета. В чем же причина столь быстро наступающей дисфункции клеток островков Лангерганса?
Первое, что приходило на ум исследователям — быстро развивающаяся вирусная или бактериальная инфекция. Действительно, в результате посмертного анализа погибших от инсулиновой комы людей очень часто удавалось зарегистрировать воспаление островков Лангерганса (так называемый инсулит). Помимо обычных составляющих их клеток в пределах островков наблюдали скопление лимфоцитов — клеток иммунной системы, которые обычно борются с бактериальными и вирусными инфекциями. Однако все попытки выделить коварный инфекционный агент кончались безуспешно. Вместе с тем, тонкие иммунологические исследования обнаруживали в крови у больных диабетом антитела к отдельным белкам клеток поджелудочной железы. Складывалось впечатление, что иммунная система по той или иной при чине начинала атаковать к летки собственного организма. Другими словами развивался так называемый аутоиммунный процесс (греч. autos — сам). Кстати сказать, такая ситуация норой случается не только в клеточном, но и в человеческом сообществе, когда органы контроля начинают преследовать ни в чем не повинных граждан.
Основную массу аутоантител при развивающемся диабете составляют иммуноглобулины к одному из белков клеток островков Лангерганса. Про его роль в организме до сих пор ничего доподлинно не известно. Ясно лишь, что он является своеобразным маркером островков Лангерганса, и почему-то именно на него иммунная система начинает порой реагировать как на подлежащую немедленному уничтожению чужеродную молекулу. Такое «решение» приводит к неизбежной атаке лимфоцитов, некоторые из которых входят в группу киллеров (в данном случае это официально принятый в иммунологии термин) и способны быстро убивать клетки, на поверхности которых они обнаруживают искомый чужеродный белок. Если пересадить такие «нацеленные» на описанный белок лимфоциты заболевших диабетом крыс и мышей здоровым грызунам, у последних быстро развивается сахарное мочеизнурение.
В результате атак иммунной системы количество работоспособных, выделяющих инсулин клеток поджелудочной железы начинает неуклонно падать, а оставшиеся в живых берут на себя возросшую нагрузку. Образно говоря, атакуемая иммунной системой поджелудочная железа становится похожа на корабль, обшивка которого треснула и дала течь. Судно еще на плаву, но уровень воды в его трюме неуклонно поднимается. Такая ситуация в медицине известна как состояние латентного диабета. Она может длиться годами и не вызывать никаких ярких симптомов, указывающих на неуклонно приближающийся финал. Вовремя обнаружить опасность можно по присутствующим в крови антителам к белкам клеток островков Лангерганса, однако такие тесты очень дороги, и даже в США проводятся пока в исключительных случаях. Когда количество погибших клеток железы переваливает через критическую отметку в 80–85 %, оставшиеся в живых клетки оказываются уже неспособными вырабатывать нужное количество инсулина. В такой ситуации у человека быстро начинают проявляться признаки прогрессирующего диабета.
Почему же иммунная система начинает атаковать клетки собственного тела? Подобный и достаточно хорошо изученный пример описан в случае банальной стрептококковой инфекции горла, известной в просторечии как ангина. Лимфоциты атакуют напавшие на человека бета-гемолитические стрептококки, распознавая их по характерным для этих бактерий белкам. В силу чисто случайных причин один из таких микробных белков чрезвычайно похож на собственный белок человека, располагающийся на поверхности мышечной оболочки сердца — миокарде. Расправившись со стрептококками, слишком бдительные лимфоциты по ошибке начинают атаковать миокард, что порой приводит к развитию тяжелейшего ревмокардита, в результате которого поражаются клапаны сердца. Возможно, именно по такому же сценарию возникает и инсулин-зависимый диабет. Вторгшиеся в организм бактерия или вирус давно уничтожены, а лимфоциты по ошибке продолжают атаковать белки, схожие с чужеродными.
Не исключено также, что некоторые генетические дефекты иммунной системы способны увеличивать вероятность развития такого аутоиммунного процесса. Хорошо известно, что у ближайших родственников страдающих от диабета людей вероятность заболевания в десять раз выше, чем в среднем в обществе, и равна примерно 0,9–2,4 %. Такое состояние риска у родственников диабетиков было отмечено еще 400 лет до н. э. врачами Древней Индии. Современные врачи называют его потенциальным диабетом. Если один из родителей страдает инсулин-зависимым диабетом, то вероятность, что родившемуся от такого брака ребенку тоже со временем будет поставлен диагноз «диабет», составляет 11 %. Если же от диабета страдают оба родителя, то по статистическим данным двое из трех родившихся от такой пары детей также станут диабетиками.
Второй тип диабета называется инсулин-независимым сахарным диабетом (ИНСД) или диабетом взрослых. В этом случае клетки поджелудочной железы остаются неповрежденными и потенциально способны вырабатывать инсулин. Причины же метаболических нарушений в случае ИНСД могут иметь самую разную природу. Самая банальная причина — элементарное недоедание, когда клеткам просто не хватает ни энергии, ни строительного материала, чтобы вырабатывать нужное количество инсулина, а количество поступающего с пищей сахара велико.