Да сгинет смерть! Победа над старением и продление человеческой жизни
Шрифт:
Нервная система
В 1957 г. советский хирург Владимир Демихов произвел невероятный эксперимент: он пересадил голову одной собаки на туловище другой и тем самым создал двуглавое животное. Подопытная собака жила пять дней, и хотя была ослаблена, все же самостоятельно держалась на ногах. При воздействии световых и звуковых раздражителей обе головы пытались лаять. На кинопленке можно видеть, как Демихов показывает место, где к телу собаки была подсажена вторая голова и где были соединены артерии и вены. Животное-хозяин и пересаженная голова погибли от сильной иммунологической реакции, "Пересадки мозга", подобные описанной, слишком напоминают научную фантастику, и у американских ученых они вызвали сомнения.
Более надежное направление исследований было продемонстрировано много лет спустя, в июне 1976 г., на конференции нейрохирургов во Флориде. Там другой советский ученый, Левон Матинян, показал фильм о крысах, которые вновь достигли значительной
Чтобы произошла эффективная регенерация, нейроны, прежде связанные между собой, а теперь разорванные, должны сохраняться живыми — воссоздать погибшие клетки невозможно. Нейрон должен вырастить аксон — отросток, проводящий импульсы, — достаточно длинный, чтобы связаться с соседним нейроном. Он не должен расти в другом направлении или натыкаться на шрам.
Советские ученые применяли ферментотерапию и на людях с повреждениями спинного мозга, и, хотя нам неизвестны детали и статистические данные об успешности лечения, они утверждают, что добились "положительного эффекта". Ферменты (применяется комбинация двух из них — трипсина и гиалуронидазы) предотвращают образование шрамовой ткани, которая может помешать росту нервного волокна, а также расщепляют мертвую нервную ткань и таким образом поставляют новый клеточный материал для роста нервных тканей. Как утверждают советские специалисты, ферменты оказываются наиболее эффективными, если ввести их сразу же после несчастного случая; если же повреждения слишком велики, то они вообще не оказывают никакого действия.
Как мы уже говорили, главная сложность при пересадке органов заключается в том, что организм реципиента отторгает орган донора.
Обычно отторжение трансплантата происходит в несколько этапов. Самая большая опасность подстерегает больного сразу же после операции, затем наступает временное затишье, но через несколько месяцев иммунная система может перейти в активное наступление на пересаженный орган. Первая атака обычно происходит в первые послеоперационные дни в самое опасное время, когда больной еще не оправился от операционной травмы и от последствий болезни, которая вызвала необходимость пересадки. Если больному удается выжить после первого приступа, он может выписаться из больницы и жить относительно нормальной жизнью до второго приступа. Рано или поздно пересаженный орган вновь подверг гнется массированной атаке со стороны иммунной системы и, возможно, перестанет функционировать. В результате больной, ослабленный потерей жизненно важных функций пересаженного органа, скорее всего погибнет.
Таков естественный ход послеоперационных событий в тех случаях, когда не делается попыток предотвратить отторжение. Но уже с первых экспериментов по пересадке органов ученые и хирурги поняли, что для успешного проведения операции необходимо каким-то образом подавить реакцию иммунной системы. Чтобы понять, как они решили эту проблему, необходимо познакомиться с работой иммунной системы.
Иммунная система — это группа органов и клеток, предназначенных для борьбы с болезнетворными бактериями, вирусами, раковыми опухолями, а также для отторжения чужеродных тканей, в том числе трансплантированных. Главный механизм иммунной системы заключается в способности распознавания чужеродных белков. Белки представляют собой длинные, свернутые цепочки аминокислот (рис. 2), которые служат основным строительным материалом нашего организма; белки управляют большинством химических реакций внутри клетки. Тело человека — кожа, волосы, мышцы, ногти, внутренние органы — в основном состоит из белков. Инструкции, или "матрицы", по которым клетки синтезируют все эти разнородные белки, необходимые для нормального роста и возобновления клеток, хранятся в ядре каждой клетки. Информационные матрицы представляют собой цепи молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты, см. рис. 3). Заложенная в молекуле ДНК и унаследованная нами от родителей информация диктует, какого рода белки будут синтезированы нашими клетками.
Рис. 2. Модель типичного белка. Длинная
Большинство белков, закодированных в ДНК, у всех людей одинаковы; особенно это касается белков, участвующих в основных процессах жизнедеятельности. Таков, например, гемоглобин, содержащийся в красных клетках крови (эритроцитах) и переносящий кислород ко всем клеткам нашего тела. Другие белки строго индивидуальны но своей структуре, так что биохимик, подвергая их анализу, может с такой же точностью отличить людей друг от друга, как детектив делает это по отпечаткам пальцев. Только у идентичных (однояйцевых) близнецов все белки полностью совпадают, так как они получили одну и ту же ДНК. Именно поэтому однояйцевые близнецы, похожие друг на друга как две капли воды (о разнояйцевых этого не скажешь), могут без всяких осложнений прибегать к пересадке органов друг от друга, тогда как всем прочим людям приходится преодолевать более или менее серьезные трудности, в зависимости от того, насколько их ткани совместимы с тканями донора.
Рис. 3. Структура ДНК, получившая название 'двойной спирали'. Молекула состоит из двух цепочек, каждая из которых сложена миллиардами точнейшим образом расположенных атомов и содержит закодированную генетическую информацию отдельной клетки человеческого организма. Код определяет, какая образуется клетка: к примеру, печени, щитовидной железы или крови
Как же иммунная система узнаёт белки? Наши уникальные белки находятся на мембранах каждой из миллиардов клеток нашего тела. Мембрана окружает каждую клетку, как кожа, и регулирует усвоение питательных веществ и других химических веществ клеткой, а также выведение продуктов ее жизнедеятельности. Эти белки (получившие название трансплантационных, так как они играют важную роль при трансплантации) действуют наподобие ключей, которые могут подходить к замкам двоякого рода в иммунной системе — клетках типа Т и В. (Т — от названия "тимус", небольшой железы внутренней секреции, находящейся под грудной костью и продуцирующей клетки типа Т; В — от названия "сумка (bursa) Фабрициуса", органа, находящегося в кишечнике у цыплят.) Клетки типа Т и В могут быть "открыты" только индивидуальным ключом для данного человека — его уникальными поверхностными белками.
Когда в тело вторгаются бактерии или вирусы (а также трансплантаты, которые тоже состоят из чужеродных белков), их "ключи" не подходят к замкам типа Т и В. Это несоответствие провоцирует защитную реакцию клеток Т и В. Клетки типа Т становятся истребительными, они нападают на чужие клетки и уничтожают их. Клетки типа В выделяют антитела — белки особого рода, которые "метят" чужаков и привлекают специальные клетки иммунной системы (называемые макрофагами или "пожирателями-великанами"), действительно пожирающие всех чужаков. Сам по себе процесс "мечения" может ослабить мембрану клетки противника, так что она лопается. Иммунная система защищала нас миллионы лет, и отключить ее не так-то просто — даже ради жизненно необходимой операции по пересадке органов.
Случается, что клетки Т и В вдруг, как бы сбившись с толку, начинают нападать на клетки собственного организма, словно они отмечены чужеродным белком. Такая неспособность различать "свое" и "чужое" получила название аутоиммунной болезни: организм нападает на самого себя. Примером могут служить артрит и миастения (дегенерация мышечных нервов). Знаменитый австралийский ученый-медик сэр Фрэнк Макферлан Бёрнет сравнивает аутоиммунную болезнь с "бунтом войск внутренней безопасности в стране". Порой происходит обратное явление: иммунная система отказывается нападать на интервентов. Такая потеря защитной реакции называется толерантностью: иммунная система "терпит" присутствие посторонних организмов.
В норме, по мнению Бёрнета, иммунная система в период внутриутробного развития человека "учится" терпеть только клетки собственного организма и нападать на все прочие. Но до того, как начался этот процесс "обучения", иммунная система человека будет "терпеть" любой белок. Таким образом, аутоиммунная болезнь возникает, когда иммунные клетки "разучиваются" отличать "свое" от "чужого", как бы забывая то, чему научились в период внутриутробного развития. Теория Бёрнета получила экспериментальное подтверждение в опытах сэра Питера Медавара, проведенных в Лондонском университетском колледже в 1953 г. Вскрывая беременных мышей, Медавар аккуратно вводил каждому из зародышей клетки от взрослых мышей. Когда мышата рождались, оказывалось, что они не отторгают кожные трансплантаты, пересаженные рт мышей, чьи клетки им вводились ранее. Мыши, которым делались прививки во внутриутробном периоде, оказались толерантными к чужим клеткам, потому что эти клетки присутствовали в их организме в то время, когда происходило "обучение" иммунной системы, и эта си" стема приняла введенные клетки за клетки собственного тела. Медавар назвал эту экспериментальную толерантность "приобретенной".