Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
В настоящее время такие секретирующие инсулин клетки, выведенные из стволовых, проходят клинические испытания. Один из существующих методов заключается в том, чтобы ввести миллионы этих островковых клеток непосредственно в тело пациента, при этом назначив ему лечение иммуносупрессорными препаратами для предотвращения отторжения. Одним из первых пациентов, которым сделали такую пересадку, был пятидесятисемилетний Брайан Шелтон из Огайо, страдавший от диабета первого типа23. Судя по всему, уровень сахара в его организме оказался под контролем, а это важнейшее первое условие для определения эффективности всей стратегии. Теперь к испытанию привлекают все новых и новых пациентов.
Следующим шагом должно стать заключение этих клеток в устройство, которое будет защищено от нападения иммунной системы, будет стабильно удерживаться в теле и позволит входить и выходить питательным компонентам. Группа ученых с участием Джеффри Карпа из Гарварда работает над созданием крохотного встраиваемого аппарата, который мог бы удовлетворять этим требованиям.
Когда-нибудь в будущем мы сможем встретить больных диабетом, которым не нужны инъекции, батарейки или пищащие мониторы (батарейки и мониторы будут встроенными, как в случае глубокой стимуляции мозга при болезни Паркинсона или депрессии). После стольких ошибок и недопониманий, одного убийства, одной попытки удушения, одной Нобелевской премии, поделенной на четыре части, и незабываемого момента появления синего кластера окрашенных клеток, возможно, мы пришли к разрешению загадки бифункционального органа и к созданию его искусственного варианта. Когда этот новый орган будет встроен в наше тело, поджелудочная железа – главный координатор метаболизма и создатель гормона, на который реагируют все ткани, – будет наконец в полной мере соответствовать своему греческому названию. Он станет частью нас, новой формой “всей плоти”.
Скажем, однажды вечером вы идете ужинать. Допустим, в Венеции, в великолепный итальянский ресторан рядом с городскими садами Джардини, недалеко от набережной залива Сан-Марко. Вы начинаете с трески по-венециански – паштета из засоленной и высушенной трески, рецепт которой венецианцы украли у португальцев и возвели в ранг национального блюда. Вам дают гору хлебных тостов, а дальше следует гигантская порция ригатони и такое количество шабли, что им можно заполнить небольшой канал.
Возвращаясь, вы, должно быть, не осознаете, какой клеточный каскад активировали. Давайте пока оставим в стороне тему пищеварения. Речь идет о метаболическом каскаде (и о восстановлении химического равновесия) – маленьком чуде клеточной биологии, происходящем в вашем теле, пока вы возвращаетесь в отель.
Углеводы из хлеба и ригатони расщепляются на сахара и в конечном итоге превращаются в глюкозу. Глюкоза из кишечника всасывается в кровь и поступает в циркуляцию. Когда кровь достигает поджелудочной железы, там происходит распознавание глюкозы и секреция инсулина. Инсулин переносит сахар из крови во все клетки тела, где он запасается или используется для производства энергии – в зависимости от ситуации. Главный потребитель сахара – головной мозг: если уровень сахара низкий, мозг начинает посылать сигналы. И тогда другие гормоны, секретируемые разными клетками, отправляют сигналы, чтобы заставить клетки выделять запасенные сахара обратно в кровь. Запасенная глюкоза хранится в клетках печени, которые временно высвобождают ее для восстановления баланса.
А что насчет соли? Ваше тело только что получило ударную дозу хлорида натрия. Если бы мы не возвращались к равновесию, наша кровь постепенно превратилась бы в океанскую воду – соленую, как вода в канале, на набережной которого вы только что сидели. И вот вы, возможно, не осознавая этого, испытываете приступ жажды. Вы выпиваете один, два или даже три стакана воды. И включается второй метаболический сенсор. Чтобы понять, как в организме распределяется соль, нужно понять клеточную биологию другого контролирующего органа – почки.
Внутри почки находится многоклеточная анатомическая структура, называемая нефроном. Нефроны, впервые обнаруженные анатомами в конце 1600-х годов, похожи на маленькие почки. Здесь происходит контакт между кровью и клетками почек, и именно здесь образуются первые капли мочи. Циркулирующая кровь приносит к почкам растворенную в плазме соль. Кровеносные сосуды последовательно разветвляются на артерии с более тонкими стенками. Самые тоненькие артерии скручиваются, образуя комочек тонкостенных капилляров – таких тонких и пористых, что плазма (жидкая часть крови, не содержащая клеток) может выходить из этих сосудов в нефрон – мини-почку.
Далее жидкость проходит сквозь мембрану, окружающую сосуды[137], а потом через слой специализированных почечных клеток, образующих проницаемый барьер. При каждом таком переходе (из кровеносного сосуда, сквозь мембрану и сквозь слой почечных клеток) происходит фильтрация. Крупные белки и клетки отсеиваются, и проходят лишь маленькие молекулы, такие как соли, сахара и отходы метаболизма. Затем жидкость (моча) движется от нефронов к общему резервуару и поступает в систему выстланных клетками трубочек, называемых почечными канальцами. Канальцы соединяются в более крупные протоки, как притоки объединяются в реку, пока не сливаются в крупный канал – уретру, – несущий мочу к мочевому пузырю.
Итак, вернемся к натрию, который вы проглотили. При избытке натрия ослабевают сигналы гормональной системы, регулируемой почками и надпочечниками. В ответ клетки канальцев начинают выделять избыток натрия в мочу, удаляя соль и нормализуя уровень натрия. Кроме того, специализированные клетки головного мозга тоже чувствуют соль, реагируя на общую концентрацию соли в крови (осмолярность). При высокой осмолярности они посылают другой гормон, который дает указание клеткам почек удерживать воду. Когда мы пьем воду, соли натрия в крови разбавляются и их концентрация возвращается к норме, но за счет увеличения объема воды в организме. На следующее утро вы можете обнаружить, что у вас распухли ноги, но будете готовы признать, что, пожалуй, треска стоила того, чтобы помучиться с обувью.
А что при этом происходит с полезными продуктами? Почему при выработке мочи мы не теряем питательные вещества или сахара? Сахара и другие важные элементы подвергаются обратному всасыванию клетками собирающих канальцев, в которых имеются специализированные переносчики. Мы вновь наблюдаем странную стратегию, которую часто используют клетки: мы производим избыток, чтобы потом избавиться от него и вернуться к норме.
А что происходит с алкоголем? Последний тип клеток в трио “клеток-дирижеров” (или в квартете, если считать клетки мозга) – клетки печени, гепатоциты. Клетки печени отвечают одновременно за запасание веществ и выведение отработанных продуктов, за секрецию, синтез белков, а также десяток других функций. Выведение отработанных продуктов – очень важный процесс для организма, и печень играет в нем такую большую роль, что об этом стоит поговорить подробнее.
Мы воспринимаем метаболизм как механизм выработки энергии. С другой стороны, одновременно в ходе этого процесса образуются отходы. Часть из них удаляется с мочой через почки. Но почки – не завод по обезвреживанию отходов, они просто сбрасывают их в слив.
А вот
