Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
Мы явно упускали какую-то клеточную дисфункцию. Однажды ледяным ноябрьским вечером в Бостоне я сидел за своим рабочим столом. Улицы были завалены снегом, и ехать на машине домой было рискованно из-за заносов – я выкинул эту мысль из головы. Нам нужно было произвести некое систематическое “вскрытие” клеточной патологии, аналогичное анатомическому, – составить клеточный атлас тела пациента. Я открыл сборник лекций Вирхова и вновь прочел несколько строчек: “Каждое животное является суммой жизненных единиц… так называемый индивидуум всегда представляет собой организованную общность частей”. Каждая клетка, продолжал он, “имеет собственное назначение, даже если получает стимулы от других частей”35.
“Организованная общность частей”. Каждая клетка… получает стимулы от других клеток. Вообразите клеточную сеть (социальную сеть), в которой один узел портит всю сеть. Вообразите обычную рыбацкую сеть с прорехой в важном месте. Вы можете найти случайную деформацию в углу рыбацкой сети и прийти к заключению, что в этом и кроется источник проблемы. Но вы пропустите настоящий источник – эпицентр – всей загадки. Вы будете смотреть на периферию, тогда как на деле не работает центр.
На следующей неделе патологоанатомы взяли образцы крови и костного мозга пациента в лабораторию и начали выделять подгруппы клеток, одну за другой, как будто выполняли хирургическое препарирование, “анализ по Вирхову”, как я бы это назвал. “Не обращайте внимания на В-клетки, – убеждал я их. – Прочешите кровь, клетку за клеткой, и найдите центр деформации сети”. Нейтрофилы, путешествующие через кровь и органы в поисках микробов, были в норме, как и макрофаги – еще одна группа белых клеток крови с аналогичной функцией[25]. Но когда мы начали считать и анализировать Т-клетки, ответ стал очевиден: их было слишком мало, и они были незрелыми и фактически нефункциональными. По крайней мере, мы нашли центр разорванной сети.
Аномалии всех других клеток и отсутствие иммунитета были лишь симптомами нарушения функции Т-клеток: коллапс Т-клеток каскадом отразился на всей иммунной системе, разрушив всю сеть. У этого молодого человека не было того варианта тяжелого комбинированного иммунодефицита, который у него диагностировали изначально. Это было похоже на вышедшую из-под контроля машину Руба Голдберга[26]: проблема Т-клеток стала проблемой В-клеток и дальше по каскаду привела к полному коллапсу всей иммунной системы.
В последующие недели мы пытались восстановить иммунитет М. К. путем пересадки костного мозга. Мы полагали, что после пересадки нового костного мозга сможем ввести ему функциональные донорские Т-клетки для восстановления иммунитета. Он выдержал пересадку. Клетки костного мозга росли, и иммунитет восстанавливался. Инфекция отступила, и он начал прибавлять в весе. Нормальное функционирование клеток восстановило нормальное функционирование организма. Пять лет спустя его организм все еще справлялся с инфекционными заболеваниями, его иммунная функция восстановилась, а В- и Т-клетки вновь общались между собой.
Каждый раз, когда я вспоминаю о случае М. К. и его больничной палате (о его отце, который по снегу добирался до бостонского района Норд-Энд, чтобы привезти сыну его любимые мясные фрикадельки и обнаружить их потом нетронутыми у кровати, и об удивленных и сбитых с толку докторах с блокнотами, испещренными многочисленными знаками вопроса), я также думаю о Рудольфе Вирхове и его “новой” теории патологии. Недостаточно найти очаг болезни в каком-то органе, нужно понять, какие клетки органа отвечают за болезнь. Нарушение иммунитета может быть связано с проблемой В-клеток, с дисфункцией Т-кле-ток или со сбоем в функционировании любого другого из десятков типов клеток иммунной системы. Например, иммунная недостаточность при СПИДе объясняется тем, что вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) убивает конкретную подгруппу клеток (CD4 Т-клетки), ответственных за координацию иммунного ответа. Другие варианты иммунодефицита возникают из-за неспособности В-клеток производить антитела. Внешние проявления болезни в этих случаях могут быть сходными, так что постановка диагноза и лечение невозможны без установления истинной причины. А для установления причины нужно провести “вскрытие” органа для выявления состава и функции его элементов – клеток. Поскольку, как ежедневно напоминает мне Вирхов, “любое патологическое нарушение, любое терапевтическое действие находят окончательное объяснение только тогда, когда удается определить ответственные за них специфические живые клеточные элементы”.
Чтобы локализовать центр нормальной физиологии или болезни, нужно в первую очередь проанализировать клетки.
Патогенная клетка. Микробы, инфекции и революция антибиотиков
Микробы, как отшельники, должны заботиться только о собственном пропитании; координация или кооперация с другими не являются обязательными, хотя некоторые микробы иногда объединяют свои силы. Напротив, клетки многоклеточных организмов – от четырех клеток некоторых водорослей до тридцати семи триллионов клеток человека – отказываются от независимости, чтобы тесно объединяться; они приобретают специализированные функции и ограничивают собственное воспроизводство для общего блага, размножаясь лишь в такой степени, чтобы выполнять свою функцию. Если они восстают, может возникнуть рак1.
Элизабет Пенниси, Science, 2018
Рудольф Вирхов был не единственным ученым, который в 1850-е годы понял роль клеток в развитии патологии. “Живые анималькули”, обнаруженные под микроскопом Антони ван Левенгуком примерно на два столетия раньше, являлись, вероятно, независимыми одноклеточными живыми существами – микробами. Подавляющее большинство таких микробов безвредны, однако некоторые обладают способностью проникать в человеческие ткани и вызывать воспаление, гниение и смертельные болезни. Микробная теория, утверждающая, что микробы (независимые живые клетки) в некоторых случаях способны вызывать заболевания человека, впервые установила связь клетки (в данном случае микробной) с патологией и медициной.
Связь между микробными клетками и болезнями человека была установлена в рамках поиска ответа на вопрос, столетиями занимавший натуралистов и философов: в чем заключается причина гниения? Гниение – не только научная, но и теологическая проблема. В некоторых христианских доктринах принято считать, что тела святых и монархов не подвержены гниению, особенно в тот момент, пока они находятся между смертью, воскресением и вознесением на небеса. Но когда стало понятно, что тела святых и грешников разлагались с одинаковой скоростью, пришлось делать очевидные выводы: в чем бы ни заключалась причина гниения, она не подчинялась божественным законам. Вообще говоря, трудно примириться с мыслью о том, что при вознесении на небеса от священного тела отваливаются разлагающиеся фрагменты, как балласт, сброшенный с корабля.
В 1668 году Франческо Реди опубликовал спорную статью под названием “Опыты по зарождению насекомых”2. Реди пришел к выводу, что личинки насекомых – один из первых признаков гниения плоти – могут появляться только из отложенных мухами яиц, но не из воздуха, что ставило под сомнение теорию спонтанного зарождения жизни. Когда Реди накрывал кусок мяса или рыбы тонкой муслиновой тканью, пропускающей воздух, но
