Современная смерть. Как медицина изменила уход из жизни

Варрайч Хайдер

Ключевой особенностью апоптоза является то, что органеллы клетки начинают съеживаться. Клеточная мембрана при этом сохраняется, что позволяет скрыть происходящие внутри клетки процессы и, таким образом, не беспокоить иммунную систему. От мембраны начинают отделяться небольшие пузырьки, и клетка распадается на части. Апоптоз часто сравнивают с контролируемым сносом небоскреба, где очень важно быть уверенным в том, что не будут повреждены соседние здания [11] . Сигнал, что клетка приговорена к смерти, путем сложного каскада взаимодействий передается фагоцитам – небольшим клеткам, функция которых заключается в переваривании клеточных компонентов. Непосредственно перевариванием других клеток занимаются фагосомы фагоцитов – они отличаются от аутофагосом тем, что их мишенью являются другие клетки, а не те, из которых они образовались. Испускаемый переживающими апоптоз клетками сигнал отличает их от всех остальных, делая их, тем самым, пригодными для поглощения.

11

Taylor RC, Cullen SP, Martin SJ. Apoptosis: controlled demolition at the cellular level. Nat Rev Mol Cell Biol. 2008; 9 (3): 231-41.

Жизнь

и смерть на самом базовом, клеточном уровне нашего существования гораздо более сложны, динамичны и сбалансированы, чем на уровне всего человеческого организма, где они воспринимаются как уравнение со всего двумя решениями. В любой момент нашего существования одни клетки начинают свою жизнь, а другие получают сигнал умирать. Мы живем – но какая-то наша часть постоянно умирает. Если бы апоптоза не существовало, среднестатистический человек накапливал бы за всю свою жизнь две тонны костного мозга, а его кишечник имел бы в длину пятнадцать километров. Даже на уровне единичных клеток мы все время видим неустойчивое равновесие между факторами, которые вызывают апоптоз, и факторами, которые его блокируют. Таким образом, каждая клетка нашего организма подчиняется силам, приближающим ее к смерти и отдаляющим от нее; в более широком смысле мы состоим из клеток, которые непрерывно одновременно гибнут и начинают свое существование. Когда суммарное воздействие апоптозов превышает влияние митозов, мы, люди, понемногу приближаемся к смерти.

Понимание различных типов клеточной гибели позволяет многое узнать о жизни и культуре клеток. Очевидно, что клетки, в отличие от людей, ничего не чувствуют и не испытывают эмоций, а также не следуют этике и морали. Однако экология и механика их смерти свидетельствует, как тесно жизнь и смерть переплетены между собой. На самом деле, когда клетка “забывает”, как умирать, она становится угрозой для всего организма. Именно такие клетки вызывают рак.

Причиной возникновения половины раковых заболеваний являются нарушения в процессе апоптоза. У всех здоровых клеток есть верный страж под названием “белок p53”. Обнаружив повреждения в клетке, он запускает апоптоз, активируя необходимые для этого белки, среди которых PUMA, Noxa и Bax. В ответ на повреждения под воздействием радиации, токсинов или других факторов, p53 позволяет белкам PUMA, Noxa и Bax так ловко организовать смерть, что другие клетки продолжают жить как ни в чем не бывало. Однако при таких раковых заболеваниях, как, например, хронический миелолейкоз, из-за мутации в p53 поддерживающие жизнь клетки белки вроде Bcl-2 оказываются более активными, что лишает организм возможности надлежащим образом проводить операции по зачистке и, в свою очередь, приводит к появлению бессмертных раковых клеток. Лекарство иматиниб, используемое для химиотерапии хронического миелолейкоза, блокирует белки, которые относятся к семейству Bcl-2. Другие лекарства от рака помогают восстановить необходимую частоту апоптоза раковых клеток иными способами. Одни делают это за счет активации рецепторов смерти, другие блокируют сурвивин – белок, который ингибирует каспазы. Клеточная смерть на самом деле так важна, что любые попытки ее избежать, хоть и оставляют клетки в как бы живом состоянии, снижают их функциональность до такой степени, что их часто называют “клетками-зомби” [12] .

12

Narula J, Arbustini E, Chandrashekhar Y, Schwaiger M. Apoptosis and the systolic dysfunction in congestive heart failure. Story of apoptosis interruptus and zombie myocytes. Cardiol Clin. 2001; 19 (1): 113-26.

При этом слишком много апоптоза, как несложно догадаться, тоже не очень хорошо. При таких заболеваниях, как болезни Хантингтона, Паркинсона и Альцгеймера, а также боковой амиотрофический склероз, неправильно уложенные белковые молекулы накапливаются в нервных клетках, вызывая преждевременную клеточную смерть. Тем не менее препараты, которые способствуют процессу аутофагии, позволяют клеткам уничтожать эти вредные белки. Слишком интенсивный апоптоз наблюдается и во время инсульта, инфаркта миокарда, СПИДа и некоторых аутоиммунных заболеваний, так что сейчас разрабатываются экспериментальные препараты, в необходимой мере сдерживающие апоптоз в таких случаях.

Наше понимание апоптоза пролило свет и на общественную жизнь клеток. Смерть не то событие, что происходит в одиночестве, и это почти всегда накладывает свой отпечаток на происходящее. В статье, опубликованной в журнале Nature, Джерри Мелино пишет: “Подобный общественный контроль за жизнью и смертью крайне важен в сложных многоклеточных организмах”. Далее он спрашивает: “Правда ли, что общественный контроль всегда подразумевает поиск равновесия между разнонаправленными сигналами?” [13] Общество клеток, которым не свойственен индивидуализм, функционирует исключительно с целью сохранить многоклеточный организм, который является домом для каждой из них. По мере старения клетки отбираются и безропотно соглашаются на тихую смерть. Наши попытки продлить им жизнь часто приводят к тому, что они продолжают свое существование в том дряхлом состоянии, которое Роберт Хорвиц в своей нобелевской лекции назвал состоянием “живого мертвеца” [14] . Когда я спросил доктора Хорвица, какие экзистенциальные и метафизические выводы мы можем сделать из накопленных нами знаний о том, как в реальности умирают организмы, он ответил: “Учитывая мой многолетний опыт изучения клеточной смерти, довольно удивительно, что до сих пор со мной лишь однажды попытались обсудить экзистенциальные вопросы, связывающие клеточную смерть и человеческий удел, в том числе проблему жизни и смерти”. Для доктора Хорвица программируемая смерть – это нечто большее, чем просто вопрос случая. Она учит нас, как нам выжить как биологическому виду: “Биология – сложная штука, а эволюция избирает замысловатые эволюционные решения. Вероятно, тут можно провести аналогию, сказав: если мы хотим выжить как вид, нам следует убедиться, что мы не совершаем чего-то непоправимого, что сделает это выживание невозможным”.

13

Melino G. The sirens’ song. Nature. 2001; 412 (6842): 23.

14

Horvitz R. Worms, life and death. In: Fr"angsmyr T, ed. Les Prix Nobel. Stockholm; 2003.

Многие из тех механизмов, которые позволяют свершиться смерти, в действительности чрезвычайно важны для выживания не только отдельных особей, но и всей экосистемы. Осенний листопад гарантирует обновление и постоянное возрождение лиственных деревьев. Хуже клетки, которая забыла, как жить, может быть только клетка, которая отказывается умирать.

Когда стало понятно, что клеточная смерть не наступает просто по стечению обстоятельств, ученые приступили к изучению того, как именно клетки отбраковываются с жизненного конвейера и приговариваются к смерти. Является ли это лишь вселенской случайностью, или тут таится нечто большее? Определяет ли будущее клетки безжалостный рок, или оно зависит от ее окружения и предшествующей деятельности? Можно ли по клетке угадать ее возраст, как это происходит с многоклеточными организмами вроде людей? И существует ли способ отсрочить момент клеточной гибели?

Кроме того, хотя бессмертие – лишь теоретическая конструкция, весьма интересно поразмышлять над тем, что же не позволяет нам его достичь. Первая очевидная причина – это болезни. Если люди до хрипоты спорят о смысле своего существования, то большинство биологических организмов предназначены только для того, чтобы жить. Болезнь – это просто любой сбой в тщательно срежиссированной хореографии основных жизненных функций. Пока наша нескончаемая борьба за здоровье идет своим чередом, победа над болезнями по-прежнему остается самым простым способом увеличить продолжительность жизни. Ибо если болезни – это конкретные и узнаваемые отклонения от нормы, где-то на заднем плане скрывается другое препятствие для бессмертия, не менее нормальное, чем сама жизнь. Это старение.

В 1825 году британский математик Бенджамин Гомперц осознал, что у человеческой смертности есть две отдельные причины [15] . В дополнение к внешним факторам, таким как травмы или заболевания, существует также и внутренний износ организма, который он называл “залогом немощи”. Старение, проявляющее себя в появлении седых волос, снижении тембра голоса и ослаблении рефлексов, – это наиболее упорный из врагов человека. Оно неутомимо, как волны, что разбиваются о скалы, и сильно, как река Колорадо, сформировавшая Большой каньон. Возраст продолжает разрушать нас, даже когда мы находим все более эффективные способы предотвращать, лечить и смягчать болезни.

15

Gompertz B. On the nature of the function expressive of the law of human mortality, and on a new mode of determining the value of life contingencies. In: Philosophical Transactions of the Royal Society of London. 1825; 115: 513-83.

Формирование современных представлений о жизни клеток началось при довольно необычных обстоятельствах. Алексис Каррель, тогда всего лишь студент-медик в Лионе, случайно оказался рядом, когда некий анархист нанес тогдашнему президенту Франции смертельные ножевые ранения [16] . После того как швов, наложенных местными хирургами, оказалось недостаточно, чтобы скрепить поврежденные сосуды президента, Каррель загорелся желанием заняться сосудистой хирургией. Он начал с того, что нанял мадам Лерудье, одну из самых искусных белошвеек Лиона, чтобы она научила его своему искусству [17] . На основе приемов, разработанных для изысканных платьев, Каррель создал технику, которая произвела настоящую революцию в области сшивания человеческих сосудов и органов. Но стоило ему применить свои недавно усвоенные навыки и достигнуть удивительных клинических результатов, вместо заслуженных наград и успешной карьеры на Карреля обрушились лишь несправедливости со стороны тех, кто завидовал его способностям. После многочисленных разочарований он решил бросить все и отправиться в Канаду, чтобы там “забыть о медицине и посвятить себя разведению крупного рогатого скота” [18] .

16

Caserio at the guillotine. New York Times. August 16, 1894.

17

Comroe JH Jr. Who was Alexis who? Cardiovasc Dis. 1979; 6 (3): 251-70.

18

Moseley J. Alexis Carrel, the man unknown: journey of an idea. JAMA. 1980; 244 (10): 1119-21.

Но не прошло и нескольких месяцев с момента его прибытия в Канаду, как о его талантах стало известно и там, после чего ему предложили место в Чикагском университете. На протяжении следующих десяти лет Каррель сделал для развития хирургии больше, чем практически любой другой хирург того времени. В специальном панегирике The Journal of the American Medical Association так суммировал некоторые его достижения:

Каррель присоединял внутреннюю оболочку к внутренней оболочке, артерию к артерии, вену к вене и артерию к вене – причем делал это концом к концу, бок в бок и концом в бок. Он использовал трансплантаты-заплатки, аутотрансплантаты, аллотрансплантаты, резиновые трубки, стеклянные трубки, металлические трубки и быстро рассасывающиеся магниевые трубки… Он пересаживал щитовидную железу, селезенку, яичники, конечности, почки и даже сердце, тем самым доказав, что с точки зрения хирургии пересадка органов не только возможна, но и не представляет особой сложности [19] .

19

Moseley, Alexis Carrel.