Рафаил Нудельман - Неизвестное наше тело. О полезных паразитах, оригами из ДНК и суете вокруг гомеопатии...
Иными словами, что хорошо, а что плохо для выживания, решают в конечном счете локальные условия. Но в любом случае эволюция никогда не одаряет одним только добром — она всегда вынуждает нас принимать вместе с ним и неизбежное зло.
Альцгеймер — поиски и споры
Два главных врага человека, две главные причины смертности людей — это, несомненно, сердечно-сосудистые болезни и рак. В последнее время в связи с ростом длительности жизни и, как следствие, — быстрым ростом числа пожилых людей к этим двум врагам присоединился третий — болезнь Альцгеймера. Если какой-то призрак и бродит по нашей состарившейся планете, то это — призрак Альцгеймера.
Упрямая штука — эта болезнь Альцгеймера. Открыта она была Алоизом Альцгеймером еще в 1906 году, а фундаментальный прорыв в ее понимании произошел лишь в 1991 году, когда Харди и Бисоп нашли, что эта болезнь связана с аномалией одного из белков, производимого нейронами, — амилоидного белка. Это привело к развертыванию поистине огромного фронта научных исследований, но, увы, — бои на этом фронте долгое время шли позиционные, и лишь недавно наметились важные продвижения как в научном, так и в практическом лечебном плане. Самое время об этом рассказать. Но для лучшего понимания рассказа стоит сначала навести некоторый порядок в наших знаниях. Что знаем мы, точнее — что знает сегодня наука о болезни Альцгеймера (далее сокращенно БА)? Самое надежное знание состоит в том, что болезнь эта представляет собой один из видов старческого слабоумия, а потому вероятность заболевания ею, как правило, растет с возрастом. Замечу, однако, что далеко не всякая старческая забывчивость — это признак БА. Совсем недавно, в середине 2013 года, группа известного биолога, лауреата Нобелевской премии Канделя, изучив посмертные срезы мозга людей, страдавших от старческой забывчивости, и людей, умерших от БА, показала, что у тех и других были поражены совершенно разные участки гиппокампуса (так называется отдел мозга, заведующий памятью). Более того, этой же группе удалось, с помощью инъекций определенного белка, обратить вспять процесс забывания приобретенных навыков у состарившихся мышей. Мыши вспомнили забытые ими навыки прохождения лабораторного лабиринта.
К сожалению, пока это удалось сделать только с мышами.
Впрочем, оставим обычную старческую забывчивость и вернемся к БА. Как я уже сказал, в 1991 году Харди и Бисоп нашли, что в мозгу умерших от этой болезни людей обнаруживаются отложения амилоидного белка. Эти отложения, или «бляшки», покрывают поверхность нервных клеток (подобно тому, например, как холестероловые бляшки покрывают изнутри стенки артерий) и, как показало последующее изучение, состоят из неправильно свернутых молекул этого белка. Долгие годы дальнейших исследований выявили, как образуются эти «неправильные» молекулы. В нейронах, наряду со всеми их прочими белками, производится также некий белок, который ученые назвали «белок — предшественник амилоида», или сокращенно — АРР. Это длинная молекула, которая пронизывает мембрану нейрона. Во всех нейронах существуют особые ферменты (тоже белки), именуемые «секретазами», задача которых — отрезать тот кусок АРР, который находится вне нейрона. Внутренняя (меньшая) часть АРР остается в нейроне и играет там некую важную роль, а более длинная — она имеет от 36 до 43 химических звеньев и называется «бета-амилоил», или «Абета», — остается на мембране снаружи и, в принципе, должна быть в конечном счете убрана из мозга, как «мусор». И так оно действительно происходит со всеми таким «обрезками» — кроме некоторых. Увы, некоторые остатки не поддаются удалению, потому что по какой-то причине приобретают способность соединяться друг с другом, образуя большие бляшки, которые нарушают работу нейронов.
Затем сделали еще одно важное открытие — было подмечено, что такой способностью обладают только те наружные остатки АРР, которые имеют минимальную длину — 42 химических звена. Остатки длиной, скажем, 38 звеньев склеиваться практически не способны. Эту странную молекулярную загадку разгадали относительно недавно. Сначала выяснили, что при длине в 42 звена сохраняется участок, имеющий форму шпильки, а в феврале 2013 года профессор из Калифорнии Давид Теплов показал что именно такими «шпильками» молекулы Абета-42 сцепляются друг с другом. И когда такое сцепление идет слишком бурно, на мембранах нейронов образуются нерастворимые бляшки и возникает БА.
Эти открытия немедленно породили следующий вопрос: чем же обусловлено усиленное образование Абета-42? Определенные данные уже давно наводили на мысль, что БА — по крайней мере частично — вызывается мутацией некоторых генов. Данные о «генах БА» постепенно накапливались, и сегодня наука уже знает, что одним из генов, порча которых ведет к раннему появлению БА, является ген, управляющий производством АРР. Он расположен на 21-й хромосоме, которая связана с синдромом Дауна, и в семьях, где есть мутация этого гена, БА обычно наступает в возрасте 40–50 лет. Заметим, однако, что эта мутация вызывает всего 15 процентов заболеваний. Еще один ген, способствующий ускоренному образованию Абета, обнаружен на 14-й хромосоме: люди с мутацией в этом гене иногда заболевают уже в 30 лет. Аналогичное воздействие оказывает также один из генов 1-й хромосомы: мутация в нем снижает возраст заболевания до 40 лет. И наконец, с некоторыми случаями ранней семейной (и несемейной) БА связан ген, который получил название «АПОЕ».
Хотя механизм влияния этого гена на раннее появление БА ученым пока неясен, в массовой печати он получил незаслуженную славу чуть ли не главного «гена Альцгеймера». На самом деле ген АПОЕ интереснее других лишь тем, что существующие сегодня методы индивидуального генетического анализа позволяют более или менее надежно выявить мутацию только в этом гене; оценки других генетических опасностей намного менее достоверны. (Интересно, что среди первых ученых, прошедших такой индивидуальный анализ, одни, как известный биолог Вентер, попросили включить в него также проверку предрасположенности к БА, а другие, например не менее известный биолог Пинкер, побороли свой интерес.) Но этот ген, увы, далеко не один. Проведенное в 2011 году широкое исследование, охватившее 54 тысячи человек, как будто бы выявило еще пять генов, мутации которых, возможно, тоже связаны с ранним появлением БА.
Однако повышенная семейная вероятность заболеть — все же явление редкое. Гораздо более массовой является старческая БА. Ею болеют 3 процента среди людей 65–69 лет и до 25–45 процентов после 85 лет. (Поскольку обычная продолжительность болезни — 8–10 лет, то уход за больным ложится тяжелой ношей и на семью, и на общество.)
Что же является причиной усиленного образования Абета-42 в этом случае? На сей счет пока что имеются гипотезы самого общего характера. Некоторые специалисты предполагают, что с возрастом падает скорость устранения «мусора» из мозга. Другие думают, что некий фактор меняет работу секретаз таким образом, что они начинают преимущественно создавать Абета-42. Имеются также определенные данные о том, что появлению нейродегенеративных болезней, подобных БА (например, болезни Паркинсона или болезни Лу-Герига), способствуют распространенные в наше время пестициды. Как бы то ни было, БА, как уже сказано, идет в паре с появлением большого числа молекул Абета-42, и это тоже требует объяснения: каким именно образом эти молекулы могут ухудшать работу нейронов. Одно из таких объяснений недавно предложил профессор Добсон из Кембриджа, которого поддержали многие другие ученые. Согласно гипотезе Добсона, уже на начальном этапе «склеивания» образуются небольшие группы молекул Абета, так называемые «олигомеры» содержащие от двух до десяти молекул. Они имеют вид коротких палочек, которые протыкают стенки нейронов и тем самым нарушают их работу. Большие скопления Абета («бляшки») появляются уже после этого из-за порчи нейронов и являются не столько причиной болезни, сколько ее следствием. Сторонники этой гипотезы ссылаются в ее подтверждение на недавние опыты группы Ганди из нью-йоркской Медицинской школы. В этих опытах выявилось, что мыши, у которых образование амилоидного белка было искусственно задержано на стадии олигомеров, обнаруживали те же признаки БА, что и мыши с большими отложениями Абета. Иными словами, болезнь появлялась даже при отсутствии отложений — были бы олигомеры.
Иное объяснение порчи нейронов рисуют данные калифорнийского ученого, профессора Липтона, опубликованные в июне 2013 года. В своем исследовании (как обычно, на мышах) Липтон добавлял молекулы Абета в культуру мозговых клеток-астроцитов, которые подстилают всю сеть наших нейронов и активно участвуют в их работе. Оказалось, что появление Абета-42 влечет за собой бурное выделение астроцитами глютамата. Как думает Липтон, появление чрезмерного количества глютамата приводит к тому, что в мембранах нейронов открывается слишком много так называемых «ионных ворот» и через них в нейроны входит слишком много кальция. А излишек кальция в нейронах вызывает процесс образования некоторых токсичных веществ, из-за чего нейроны и выходят из строя.
