Правда и мифы об устройстве и работе иммунитета

Источник https://postnauka.ru/longreads/157267

Иммунитет — сложная, многокомпонентная система, и далеко не каждый понимает, как именно она работает. Недостаток знаний о принципах работы иммунитета нередко приводит нас к формированию магического мышления: мы стремимся иммунитет укрепить, используем термин «слабый иммунитет», при этом в действительности оказывается, что такие представления бессмысленны и даже опасны. Что такое иммунитет и как он устроен, ПостНаука узнала у доктора биологических наук, профессора, заведующего лабораторией иммуногенетики Центрального научно-исследовательского института туберкулеза РАМН Александра Апта.

Это база

Иммунитет — очень древняя эволюционная система, которая возникла в живой природе до разделения растений и животных на царства, поскольку и у растений есть своя система иммунитета, и она также есть у животных. Главная функция иммунитета — защита от вторжения извне, то есть от вирусов, бактерий, грибов и не только [1].

При этом весь иммунитет можно условно разделить на врожденный и адаптивный, или приобретенный [2]. Различаются они по простому критерию. Врожденный иммунитет не требует обучения иммунной системы: она, увидев чужое, немедленно реагирует. Для этого у врожденного иммунитета есть рецепторный аппарат, который существует с момента эмбрионального развития хозяина. Но у врожденного иммунитета нет или почти нет функции памяти, поэтому на любое новое вторжение она будет отвечать так же, как на предыдущее. То есть врожденный иммунитет не очень разнообразен и часто неспецифичен.

Эволюционно появление врожденного иммунитета, скорее всего, связано с питанием: питание одноклеточных организмов — это фагоцитоз, то есть процесс, который и является базовым элементом врожденного иммунитета.

По мере того, как возникало разнообразие в виде многоклеточности организмов и эволюционирования патогенов, появилась потребность в более тонких регуляторных настройках. Так начал формирование адаптивный иммунитет, который носит свое имя вполне оправданно: это означает, что такой иммунитет адаптируется к вторжению паразита. Первый раз реакция протекает медленно и слабо, а при повторных контактах иммунитет обучен, его рецепторы настроены на конкретный вид вторжения, и организм борется сильнее и эффективнее. Для этого существует рецепторный аппарат, который устроен гораздо более сложно, чем в первом случае.

Эту статью Wild_Katze особенно рекомендует всем тем, кто любит давать советы по очищению организма и по его защелачиванию.

Источник журнал "Наука и жизнь" №11 2020

Академик Юрий НАТОЧИН, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН.

Как ни странно, но до сих пор бытует миф, что основная функция почек в организме человека ― это удаление вредных веществ. Конечно, эта функция важна: пища и вода усваиваются не полностью, поэтому в крови остаются неиспользованные вещества, появляются конечные продукты обмена веществ, они выделяются почками, а также лёгкими, кишечником, железами кожи. Но мне хотелось бы напомнить читателям «Науки и жизни»*: роль почек многогранна, у них много функций ― от регуляции количества эритроцитов до синтеза и разрушения гормонов. Поддерживая постоянство объёма и состава крови, почки создают условия для высокой эффективности работы клеток всех органов, в том числе и мозга.
__________
* См. мои предыдущие статьи в журнале «Наука и жизнь»: «Разные функции почек» № 6, 1985 г., «Живые опреснители» № 12, 1987 г.

Многие по опыту знают, что объём жидкости, выделяемой почками, меняется в зависимости от того, сколько выпито воды, какова температура окружающей среды и влажность воздуха. Почему для организма так важно сохранить постоянным объём жидкости в крови, обеспечить баланс между выпитой жидкостью и потребностью организма в ней?

Если человек выпил много воды, кровь разбавляется, в клетки поступает вода, её объём растёт, клетка набухает. Если же воды в организм поступает мало, концентрация веществ, растворённых в крови и околоклеточной жидкости, повышается, вода выходит из клетки, и клетка сморщивается. И уменьшение объёма клетки, и его избыточное увеличение неблагоприятно сказываются на физиологических функциях человека. Общая концентрация всех веществ, растворённых в сыворотке крови (она называется осмоляльностью) в норме регулируется исключительно точно, именно от неё зависит объём каждой клетки организма.

При обезвоживании организма увеличивается осмоляльность крови, в ответ в почках усиливается всасывание воды из канальцев в кровь и восстанавливается осмотическое давление внеклеточной жидкости. Чтобы после питья воды кровь не разбавлялась, чтобы её осмоляльность не падала, чтобы клетки не набухали, почки усиливают выделение воды из организма и суммарная концентрация растворённых в плазме крови веществ нормализуется. Эта функция почки называется осморегулирующей.

Для нормальной работы органов объём крови в сосудах не должен опускаться ниже определённого критического уровня. Если, к примеру, мозг хотя бы чуть-чуть недополучит крови, человек почувствует головокружение и может упасть в обморок. Почки поддерживают нужный объём крови в организме, и эта их функция называется волюморегулирующей.

С пищей в организм поступают соли натрия, калия, магния. Здоровые почки обеспечивают нормальную концентрацию каждого иона в сыворотке крови, эта функция называется ионорегулирующей.

Для нормальной работы систем организма необходим баланс кислот и оснований в крови. Его характеристика — водородный показатель рН в плазме крови должен быть равен точно 7,36. Именно почки тщательно поддерживают кислотно-щелочное равновесие.

Источник https://postnauka.ru/faq/155164

Автор Павел Трахтман, доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделением трансфузиологии, заготовки и процессинга гемопоэтических стволовых клеток ФГБУ «НМИЦ ДГОИ им. Дмитрия Рогачева» Минздрава России (Москва)


Зачем кровь делят на группы, существуют ли универсальные доноры и каковы последствия переливания крови

Раньше переливание крови считалось операцией: по сути это пересадка чужого органа. Чтобы трансфузия прошла успешно, кровь донора должна идеально подходить пациенту. Врач-трансфузиолог Павел Трахтман объясняет, по какому принципу кровь разделяется на группы, что произойдет, если перелить пациенту неподходящую донорскую кровь, и каковы последствия трансфузии.

Наибольшее значение в прикладной медицине имеют системы групп крови AB0 и резус-фактора. Система AB0 была открыта в 1900 году австрийским врачом-иммунологом Карлом Ландштейнером. Он перемешивал в лабораторных условиях образцы крови разных людей и смотрел, в каких случаях происходит агглютинация — склеивание клеток. На основании этого было выделено три группы крови: А, В и 0. Два года спустя ученики Ландштейнера открыли еще одну группу крови — AB. Резус-фактор был впервые выявлен в 1940 году в крови макак-резусов, поэтому и получил такое название.

Сегодня известно 36 систем групп крови. Из них в прикладной медицине чаще всего используется 14 систем, среди которых как критически важные системы — AB0 и резус-фактор, — так и менее известные: Келл, Даффи, MNSs, Льюис и так далее. В некоторых случаях врачи вынуждены определять и подбирать соответствующие компоненты крови с учетом этих систем.

Антигены и антитела

На мембранах эритроцитов — безъядерных красных кровяных клеток, которые отвечают за транспорт кислорода, — экспрессируется определенный набор белков (антигенов). Эти белки способны запускать иммунные реакции, направленные на распознавание чужеродных белков и их устранение (элиминацию). Каждому антигену соответствует свое антитело в плазме крови. Поэтому группа крови определяется наличием того или иного белка-антигена на поверхности эритроцитов и белка-антитела в плазме. Какие-то антигены экспрессируются в меньшей степени и вызывают иммунные реакции гораздо реже, поэтому они не имеют высокого клинического значения, а какие-то — в большей степени, и пренебрежение ими может привести к смертельному исходу для реципиента.

В системе AB0 на поверхности эритроцитов могут содержаться антигены A и B, а в плазме крови — антитела анти-А и анти-В. В тех случаях, когда антиген A и антитело анти-А пересекаются, происходит разрушение эритроцитов. Поэтому если у человека есть антиген A, то у него есть антитело анти-B. Получается четыре возможные комбинации (группы):

0 (I) — антигенов A и B на эритроцитах нет, но соответствующие им антитела есть в плазме;

A (II) — антиген А на эритроцитах, антитело анти-B в плазме;

B (III) — антиген B на эритроцитах, антитело анти-А в плазме;

AB (IV) — антигены А и B на эритроцитах, антител в плазме нет.

Внутри одной группы крови могут существовать различные подгруппы. Антигены A и B кодируются несколькими разными генами, и в зависимости от того, какой ген кодирует тот или иной антиген, их иммуногенность будет различаться. Например, антиген A1 чуть менее иммуногенен, чем антиген A2.

Все это имеет значение как при переливании крови, так и при трансплантации органов, ведь антигены А и B могут экспрессироваться не только на поверхности эритроцитов, но и во многих других местах: на мембране клеток печени, на поверхности эндотелия — клеточного слоя, выстилающего сосуды изнутри. И если группы крови у донора органа и реципиента не совпадают, то, скорее всего, такая трансплантация не сможет состояться.

Система резус-фактор состоит из групп крови, определяемых 59 антигенами. Наибольшее значение имеют антигены D, C, c, E, e, обладающие иммуногенными свойствами. Часто используемые термины «резус-положительный» (Rh+) и «резус-отрицательный» (Rh-) относятся только к наличию или отсутствию антигена Rho (D), обладающего наибольшей иммуногенностью.

В систему Келл входят 25 антигенов, в том числе антиген К — самый иммуногенный после А, В и D. Как и в случае с резус-фактором, люди подразделяются на две группы (Kell-отрицательные и Kell-положительные) на основании наличия антигена K в эритроцитах или его отсутствия. Этот антиген не учитывается при переливании плазмы, но учитывается при переливании эритроцитов.

Группы крови определяются набором генов, которые не влияют ни на характер, ни на цвет волос и глаз, ни на скорость усвоения пищи, ни на предрасположенность к тем или иным заболеваниям. Ни одно исследование в мире, проведенное на больших достоверных статистических выборках, не нашло связей между группами крови и другими функциями или особенностями организма. Не существует научных предпосылок и доказательств того, что диеты по группам крови и другие подобные методики работают.

Источник http://www.vechnayamolodost.ru/articles/genetika/legko-li-stat-muzhchinoy/

Автор Дарья Спасская, N+1

Почему пол человека не всегда определяется набором хромосом

На прошлой неделе (примечание Wild_Katze: эта статья была напечатана в N+1 22 июня 2018 года) в журнале Science группа британских биологов сообщила об обнаружении нового «полового переключателя» в геноме млекопитающих. Удаление маленького кусочка размером 500 пар оснований в геноме мышиных эмбрионов с мужским генотипом XY заставило их развиться в самок. Этот эксперимент напоминает, что граница между мужским и женским полом вовсе не такая жесткая и предзаданная, как мы привыкли думать. Все, что изначально определяет разницу между полами, – это наличие или отсутствие у эмбриона Y-хромосомы, однако в XX веке врачи столкнулись с ситуациями, когда ее носителями оказывались женщины. Редакция N+1 решила разобраться, как же становятся мужчинами и женщинами и что может этому помешать.

Женщина, которая оказалась мужчиной

С 1968 года все женщины, участвующие в крупных международных спортивных соревнованиях, таких как, например, Олимпийские игры, должны были проходить генетическое тестирование, чтобы подтвердить свой пол. По замыслу организаторов, это делалось, чтобы исключить мошенничество и уравнять возможности всех участниц женских состязаний. В 1985 году испанская чемпионка по барьерному бегу Мария Хосе Мартинес-Патино приехала на Всемирную Универсиаду в японском городе Кобе, где ее попросили сдать анализ на половую принадлежность.

Как рассказывает сама Мартинес-Патино в журнале Lancet (Personal Account: A woman tried and tested), она росла и выглядела как обычная девушка, у нее были грудь и вагина. Более того, за два года до Универсиады она уже прошла проверку на Международном чемпионате по легкой атлетике в Хельсинки и получила «сертификат о феминности». Однако по результатам хромосомного теста, проведенного в Кобе, врачи сделали вывод, что Мария генетически является мужчиной с кариотипом (хромосомным набором) XY. От соревнований ее отстранили и лишили всех полученных ранее наград.

«Сертификат о феминности» Марии Мартинес-Патино, выданный ей в Хельсинки (María José Martínez-Patiño / The Lancet 2005).

Поводом для введения обязательного тестирования на принадлежность к женскому полу для профессиональных спортсменок стала история с Дорой Ратьен – немецкой легкоатлеткой, участницей Олимпийских игр 1936 года. Как выяснилось после игр, Дора была мужчиной, который, осознанно или нет, обманывал оргкомитет. Через несколько лет после этого всех участниц начали осматривать врачи, а с развитием технологий визуальные осмотры заменили на анализ крови с проверкой кариотипа.

Наверняка с 1968 по 1996 год, пока для всех соревнующихся женщин действовало обязательное тестирование на половую принадлежность, генетические аномалии, подобные случаю Марии Мартинес-Патино, были выявлены неоднократно. Однако история Мартинес-Патино, по ее собственному желанию, стала достоянием общественности. Несмотря на то, что решение о дисквалификации вскоре было отменено благодаря протестам, в 1992 году Мария закончила спортивную карьеру и стала ученым – политологом и борцом за права спортсменок. Во многом благодаря ее усилиям обязательное тестирование отменили как процедуру, унижающую человеческое достоинство и способную привести к тяжелой психологической травме.

Тем не менее спортивные комитеты оставили за собой право проводить анализы в «подозрительных» случаях. В последние годы в качестве повода для отвода спортсменок от соревнований стали называть гиперандрогенизм, который характеризуется высоким уровнем тестостерона в крови женщин. Однако дисквалифицированные по этой причине индийская бегунья Дьюти Чанд и южноафриканская атлетка Кастер Семеня смогли через суд доказать свое право выступать на Олимпийских играх за женскую сборную. Основным доводом защиты стало отсутствие доказанной связи между концентрацией тестостерона в крови и спортивными результатами. В настоящее время под давлением активистов Международный Олимпийский комитет смягчил требования и допускает даже выступление за женскую сборную трансгендерных людей.

Женщина «по умолчанию»

В начале эмбрионального развития у зародышей вне зависимости от хромосомного набора, образовавшегося при оплодотворении яйцеклетки сперматозоидом, половая система закладывается одинаково и предоставляет возможности для развития как женской, так и мужской половой системы. В частности, у зародыша формируются одновременно вольфов и мюллеров протоки, которые потом превращаются в семяпровод у мужчин и матку с фаллопиевыми трубами и влагалищем у женщин. Половые железы (гонады) эмбриона не дифференцированы и содержат первичные половые клетки, которые могут превратиться как в клетки яичников, так и в клетки семенников.

Источник http://elementy.ru/kartinka_dnya/657/Nazalnyy_tsikl

Автор Юлия Акинина

На картинке — компьютерная томография носовой полости человека. Стрелками показаны нижняя и средняя носовые раковины — тонкие изогнутые кости, покрытые тканью, чувствительной к приливу крови. На снимке видно, что слева носовые раковины увеличены, а носовой ход частично заблокирован. Эта асимметрия — свидетельство назального цикла.

Фото с сайта https://en.wikipedia.org/wiki/Nasal_cycle

Назальный цикл (см. Nasal cycle) — периодический прилив крови к тканям носовой полости то с одной, то с другой стороны. Это естественный физиологический процесс, здоровому человеку обычно не заметный. Вы задумывались, почему при простуде нос заложен то слева, то справа? Это следствие назального цикла: мы чувствуем его, когда из-за насморка носовые ходы перекрыты больше обычного.

Назальный цикл регулируется автономной нервной системой и встречается у многих млекопитающих (например, собак, кошек и свиней). У человека его периодичность составляет в среднем два часа днем и четыре с половиной ночью. Продолжительность и другие параметры назального цикла зависят от многих факторов — например, от положения тела и возраста, — а также могут отклоняться от нормы при различных заболеваниях, сопровождающихся ринитом (воспалением слизистой оболочки носа)

Функция назального цикла до сих пор не ясна. Некоторые исследователи полагают, что цикл оптимизирует увлажнение слизистой носа и очищает вдыхаемый воздух от патогенов и механических частиц. Но есть и гипотеза, согласно которой назальный цикл расширяет наш обонятельный спектр. Чтобы провзаимодействовать с обонятельными рецепторами, душистые вещества должны раствориться в слизи, выстилающей носовую полость, а скорость растворения у разных веществ неодинакова. Предполагается, что назальный цикл обеспечивает различную скорость потока воздуха с двух сторон носовой полости: медленный поток воздуха в частично перекрытой половине больше подходит для медленно растворяющихся душистых веществ, а быстрый поток в свободной половине — для тех, которые растворяются быстрее.



Примечание Wild_Katze: Подробнее по этой интересной теме можно почитать в статье "Физиологические и клинические аспекты носового дыхания" https://www.rmj.ru/articles/bolezni_dykhatelnykh_p...kie_aspekty_nosovogo_dyhaniya/

Источник https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_bibliotek...dstvo_po_vyrashchivaniyu_zubov

Автор Маргарита Морозова
«Популярная механика» №3, 2018

Шок и трепет перед посещением дантиста знакомы нам с детства. Да и у многих взрослых душа уходит в пятки от позвякивания инструментов, а порой — от одного только вида стоматологической клиники. В итоге, несмотря на все успехи современной медицины, надежды на будущее без кариеса практически не осталось. А ведь именно он вместе с пародонтитом является основной причиной потери зубов у людей всех возрастов. Проблема стимулирует поиски новых методов лечения, в том числе и в области биоинженерии. Методов, которые позволят забыть о пломбах и коронках и просто вырастить новые здоровые зубы вместо поврежденных.


Тканевую инженерию в стоматологии применяли еще в эпоху фараонов: древнейшие известные зубные имплантаты найдены археологами именно в Египте. Среди них есть и зубы, которые были реимплантированы женщине на место утерянных и частично интегрировались с живой тканью. В мужской челюсти обнаружился искусственный зуб, мастерски вырезанный из раковины моллюска еще 5500 лет назад. Но несмотря на внушительный срок, полноценного лечения пациента с адентией, то есть полной или частичной потерей зубов, не существует до сих пор.

История вопроса


Свои или искусственные

Ортопедические конструкции и имплантаты до некоторой степени компенсируют функции утраченного зуба, однако у этих искусственных заменителей отсутствуют сосуды, нервные окончания и рецепторы. Кроме того, они не образуют периодонтальную связку — слой соединительной ткани между корнем зуба и костью, формирующей стенку лунки. Периодонт способствует закреплению зуба в альвеоле и обеспечивает его механическую устойчивость: сила жевательных мышц человека составляет целых 390 кг, и связка распределяет это давление между зубами.

Источник http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka..._len_s_tochki_zreniya_biologii «Химия и жизнь» №6, 2016

Автор Дмитрий Жуков, доктор биологических наук

Лень, по определению В. И. Даля, это «отвращение от труда, от дела, занятий; наклонность к праздности, к тунеядству». Совершенно справедливо ее считают недостатком, пороком и даже смертным грехом. Но лень — не абсолютное зло. С точки зрения биологии лень — это чрезмерная реализация принципа экономии энергии.

Все живые организмы стремятся оптимизировать соотношение полученных жизненных ресурсов и затраченной для этого энергии, то есть получить побольше, потратив поменьше. И это не просто умозрительное заключение, а вывод, сделанный на основании измерений. Подсчет энергетических затрат стали активно использовать в исследовании поведения животных примерно с 1970-х годов, чтобы определять приспособительное значение форм поведения. Определение приспособительного значения, или адаптивной ценности той или иной поведенческой формы, — одна из четырех задач этологии, сформулированных нобелевским лауреатом Николасом Тинбергеном.

Использование методологии вычисления баланса затрат и приобретений позволило по-новому увидеть многие проблемы биологии поведения. Например, известно, что птицы поют на заре — почему? Лирическое объяснение — приветствуют наступающий день — не устраивает биологов, людей циничных, ищущих во всем биологическую целесообразность. Крики птиц чаще всего связаны с охраной территории, с репродуктивной активностью, с появлением хищника. Хищников на заре нет, ночные уже легли спать, дневные еще спят. Утренний птичий концерт не может быть брачным сигналом, поскольку происходит круглый год, а не только в сезон размножения. Значит, это, скорее всего, территориальные крики.

Когда стали измерять энергетические затраты на отдельные формы поведения, исследователи были удивлены. Оказалось, что за ночь птицы сильно теряют в весе, например большая синица — до 10% массы тела (точная цифра зависит от температуры воздуха). Следовательно, птицы должны испытывать на заре сильный голод. Так зачем же, как выразился бы простодушный селянин, не евши, не пивши, рожу не мывши, горло драть? Дело в том, что при сумеречном освещении птицы плохо видят, и охота на насекомых, и сбор семян неэффективны в это время суток. Поэтому рассветные часы можно потратить на контакты с соседями, выяснить, кого за прошедшие сутки приели хищники, какие кормовые участки освободились. А после восхода солнца целесообразнее, то есть энергетически выгоднее, не песни петь, а кормиться.

Принцип минимизации энергетических трат соблюдают птицы из отряда врановых Corvus caurinus, когда разбивают раковины, сбрасывая их на камни. Ученые измеряли высоту, с которой они бросают раковины, и подсчитывали количество бросков, необходимых для того, чтобы раковина раскололась. Оказалось, что суммарная высота сброса (произведение количества попыток на расстояние до земли в момент броска) минимальна, если ронять раковину с высоты чуть более 5 м. Именно ее и предпочитают вороны (Мак-Фарленд Д. Поведение животных. М.: Мир, 1985).

Врановые Corvus caurinus бросают раковины не абы как, а с умом. Поленишься подняться высоко — придется взлетать много раз, прежде чем раковина расколется, захочешь минимизировать число бросков — придется тащить моллюска в клюве на высоту пятиэтажного дома... На практике суммарная высота, на которую они поднимают будущий завтрак, чаще всего оказывается минимальной (стрелка на рисунке). Птицы не ленивы, они экономят энергию


Хорошо известно, что лень есть двигатель прогресса. Ленивые птицы научились класть орехи на дорогу, где твердую скорлупу раздавливают автомобили. Человек, которому в свое время надоело суммировать одинаковые числа, изобрел операцию умножения. Примеров можно привести множество. Поэтому лень можно назвать лишь чрезмерным следованием адаптивному принципу экономии энергии при удовлетворении актуальной потребности. «Наши недостатки — это продолжение наших достоинств», — справедливо отметил кто-то из французских моралистов. А задолго до него Аристотель в сочинении, названном «Евдемова этика», приводит целую таблицу, в которой каждому свойству человека соответствует его недостаток и излишек. Например, излишек мужества проявляется в безрассудности, а его недостаток мы называем робостью. Два полюса скромности — бесстыдство и застенчивость. В наши дни понятие о золотой середине и вреде крайностей вполне тривиально, но не всегда людям легко увидеть проявление этого принципа в разнообразных частных случаях — будь то лень или, к примеру, депрессия и гнев, да и любые физиологические функции живых организмов.

Вопрос о биологической целесообразности лени усложняется ее многочисленными масками. Часто мы принимаем за проявление лени такие формы поведения, которые определяются не стремлением затратить поменьше сил, средств и времени, а совсем другими потребностями. С другой стороны, некоторые поведенческие формы имеют в своей основе именно потребность минимизации затрат, хотя на лень не похожи. Рассмотрим некоторые из этих ложноположительных и ложноотрицательных масок лени.

Автор — врач-токсиколог Алексей Водовозов
«Популярная механика» №4, 2016

Источник http://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/433186/Nautro_posle

Алкоголь — почти непременный спутник любого праздника во многих человеческих культурах. Но порой такой праздник имеет неприятные последствия. Может ли современная медицина создать средство от похмелья?

Не так давно в медицинской среде существовало мнение, что этанол — привычный для нас метаболит (участник обмена веществ) и что в организме вырабатывается «эндогенный» этанол, для утилизации которого есть специальные ферментативные системы. Но это утверждение устарело: к настоящему моменту во внутренней среде организма не обнаружено ни одной биохимической реакции с образованием этилового спирта. Ключевое значение здесь имеет разграничение внутренней и внешней среды организма.

Внутренняя среда спрятана за различными барьерами. Исходя из этой логики, просвет кишечника является внешней средой. Именно там живут бактерии-симбионты, которые как раз и умеют производить этанол, используя поступающее с пищей растительное сырье. Объемы микробного самогоноварения не впечатляют: всего около 3 г в сутки. Правда, есть такие грибы, сахаромицеты (Saccharomyces cerevisiae), вот у них производство этилового спирта поставлено на поток. Описано несколько случаев «синдрома самоопьянения», когда люди перманентно находились в состоянии подпития, не понимая, почему это происходит. Вылечить их удавалось курсом специализированных противогрибковых препаратов и диетой с минимальным содержанием углеводов.

Этанол не относится к жизненно необходимым веществам. Вполне возможно благополучно прожить жизнь, вообще не контактируя с алкоголем. Но наличие отдельной системы обезвреживания этилового спирта говорит о том, что далеко не все наши предки придерживались «сухой» тактики.

Зачем нужен этанол

Первая причина — пищевая: спиртовое брожение — один из самых древних способов консервации питательных веществ, заключенных в растениях. Как и многое другое, подсмотрен он был в природе, модифицирован и приставлен к делу прокорма человечества. Вторая причина — рекреационная: потребление в пищу сначала забродивших фруктов, а затем и специальным образом приготовленных напитков давало несколько интересных эффектов. Например, резко возрастала привлекательность противоположного пола. Объяснение было найдено уже в наше время: большинство людей считают красивыми симметричные и правильные черты лица, а алкоголь притупляет способность распознавать асимметрию.

Еще одно приятное последствие — эйфория, расслабленность, отрешенность от проблем, а также самое настоящее физиологическое удовольствие. Не обошлось без системы вознаграждения, она же — мезолимбический путь, совокупность нейронов, продуцирующая дофамин, чтобы закреплять то или иное эволюционно правильное действие. Поел сладкое — молодец, обеспечил себя дефицитной энергией, получи нейромедиатор удовольствия. Занялся сексом — молодец, озаботился продолжением рода, распишись за очередную дозу. Психоактивные вещества, алкоголь в том числе, умеют поднимать уровень дофамина без каких-либо посредников вроде физической нагрузки в поисках еды или партнера. Мозг это «оценивает» и закрепляет как наиболее предпочтительный способ получения положительных эмоций. Именно поэтому у некоторых людей спиртные напитки сначала становятся непременными спутниками еды и секса, а затем постепенно вытесняют их, то есть формируется психологическая зависимость, а потом и физическая (происходит перестройка метаболизма). Но для тех, у кого лобные доли развиты хорошо, уровень контроля над собой достаточный и нет никаких генетических «сюрпризов» в виде предрасположенности к алкоголизации, этанол долгое время, практически всю жизнь, может оставаться лишь способом «немножко расслабиться».

Обратная сторона медали

Однако употребление даже умеренных доз этанола имеет негативные последствия. Одно из главных — это похмелье. Этим словом обозначают два совершенно разных состояния.

Источник http://www.vechnayamolodost.ru/articles/poplem/totvtsfeb/

Недостаток веса является следствием «генетической передозировки»

Кирилл Стасевич, Компьюлента


Удвоение участка хромосомы, несущего 28 генов, ведёт к сильной худобе. Обладатели этой хромосомной аберрации имеют индекс массы тела ниже 18,5. В то же время такое генетическое отклонение часто сопровождается недостаточным развитием головного мозга.


Множественные хромосомные нарушения; тёмным окрашены зоны с различными хромосомными «поломками».
Фото Arturo Londono, ISM

Все знают, что ДНК с генами упакована в хромосомы и что каждая хромосома присутствует в двух копиях, причём и та и другая имеют один и тот же набор генов, определяющих одни и те же признаки. К примеру, на обеих хромосомах есть ген, ответственный за цвет глаз, но на одной из них он даёт карий цвет, а на другой — зелёный. Какой ген получит преимущество, такой признак у организма и проявится.

Таким образом, в идеале у нас есть по две копии каждого гена. Но реальное положение дел сильно отличается от идеальной картины. И виной тому множество хромосомных перестроек: в то время как на одной хромосоме на месте какого-то гена зияет дыра, в парной хромосоме может присутствовать несколько одинаковых копий этого гена. То есть, скажем, варианта карего цвета глаз нет вообще, зато имеются четыре копии варианта зелёного. Такие потери (делеции) и удвоения (дупликации) далеко не всегда приводят к серьёзным последствиям, но могут служить причиной заметных отклонений в развитии организма.

Международная группа учёных опубликовала в журнале Nature статью (Mirror extreme BMI phenotypes associated with gene dosage at the chromosome 16p11.2 locus), в которой сообщается, что удвоение определённого участка 16-й хромосомы приводит к экстремальной худобе.

Исследователи проанализировали ДНК более 95 тыс. людей. Те, у кого этот участок хромосомы был удвоен, имели индекс массы тела ниже 18,5. Дети с такой хромосомной особенностью намного хуже набирали вес. Но завидовать их стройности не стоит: четвёртая часть обладателей хромосомной перестройки получала в комплекте ещё и микроцефалию — особенность индивидуального развития, при которой голова и мозг имеют ненормально небольшие размеры. Микроцефалия часто связана с разными неврологическими нарушениями, включая умственную недостаточность, а продолжительность жизни у микроцефалов меньше обычной.

Участок хромосомы, удвоенный у очень худых людей, включает 28 генов, поэтому нет ничего удивительного в том, что эффект от такой хромосомной перестройки распространяется на целый ряд признаков, а не только на вес. Кроме того, недостаток веса, спровоцированный удвоением генов, с высокой степенью вероятности может быть просто опасным для здоровья.

Мужчины с такой дупликацией более подвержены вытекающему из неё недостатку веса, чем женщины: первые в 23 чаще могут получить экстремально стройную фигуру, вторые — в пять раз. В то же время, как было показано ранее, утрата каких-то из этих 28 генов повышает риск совершенно исключительного ожирения — с индексом массы тела около 40. Исследователи говорят, что это первый случай, когда удвоение генов приводит к противоположному эффекту. Что именно делает каждый из этого набора, пока неясно; известно лишь, что делеции и дупликации некоторых из этих генов связаны с развитием шизофрении и аутизма.

Практический вывод, который можно из всего этого сделать: диета может оказаться совершенно бесполезной против ожирения, а ребёнок может быть худым не только по недосмотру родителей, но просто из-за генетических нарушений. Хотя для его родителей это вряд ли может служить утешением...

Подготовлено по материалам Medical Xpress: 'Gene overdose' causes extreme thinness.

Серия сообщений "Лишний вес и ожирение. Мифы и правда. Досье":

Тема лишнего веса и ожирения интересует многих людей в мире. Но у них не хватает знаний, что создает широкие возможности для обманщиков, шарлатанов. Поэтому в мире гуляет множество разных утверждений о лишнем весе и ожирении.
Пора в этом разобраться и получить достоверную информацию.

Часть 1 - Диет-бизнес: толстые деньги
Часть 2 - Классификация ожирения по причинам происхождения
...
Часть 22 - Какой вес является идеальным? Большая и толстая правда об ИМТ
Часть 23 - Куда девается жир
Часть 24 - Толку-то в такой стройной фигуре...
Часть 25 - Убийственный канон
Часть 26 - Книга Наоми Вульф "Миф о красоте: Стереотипы против женщин"
Часть 27 - Ожирение: стигматизация и дискриминация портит всё

Источник: http://hij.ru/read/articles/all/5335/ из журнала "Химия и жизнь" 2015 №3

Автор Жуков Д.А.

Мы любим и ценим женщин за многое. Если спросить, за что именно, то сначала большинство мужчин укажут на некоторые особенности женской анатомии и физиологии, которые тысячелетиями воспевают поэты и художники. Впрочем, и людей весьма прозаических, включая биологов, прекрасно знающих, что все эти «женские прелести» не что иное, как адаптации, направленные на улучшение плодовитости, — даже их эти признаки женского организма подчас доводят до экстаза. Но конечно, главное женское достоинство заключается не в этом. Основной признак женского организма, выгодно отличающий его от мужского, — высокая пластичность, которая проявляется как на уровне физиологических процессов, так и на поведенческом уровне.

Пластичность поведения у экспериментальных животных определяют по скорости переделки условных рефлексов. Например, крыс обучили, что удару электрическим током предшествует звуковой сигнал. Все крысы научились переходить в безопасное место, когда звенит звонок. А потом сигналом опасности сделали загорающуюся лампу — и самки значительно быстрее самцов перестали реагировать на звук.

Более замысловатый эксперимент недавно был поставлен в Венском университете, в исследовательской группе, которая называется «Лаборатория умной собаки» (Mueller et al., «Biology Letters», 2011, 7, 5, 689—691, doi: 10.1098/rsbl.2011.0287). Собакам предлагали простую задачу: приносить экспериментатору мяч после того, как он прокатится несколько метров по полу лаборатории. Часть траектории мяча проходила за шторой, на секунду скрывавшей мяч от собаки. За эту секунду другой человек заменял мяч другим, иного размера, то есть из-за ширмы выкатывался мяч больший или меньший, чем тот, который укатился за нее. Измеряли время, которое собака тратила на то, чтобы взять в пасть подкатившийся мяч. Оказалось, что «волшебное» изменение размеров мяча не влияет на скорость реакции кобелей. Но суки значительно дольше рассматривали мяч, прежде чем взять его в зубы, если он отличался размером от того, который они видели в начале движения. Иными словами, кобели выполняли поставленную задачу, не обращая внимания на странную трансформацию мяча. «Нужно хватать его, когда докатится до финиша, а какой он там, такой же, больше или меньше, — это неважно!» — типично мужской ход мысли, а точнее, блокировки лишних мыслей. В то же время женское поведение формируется с учетом всех нюансов ситуации — в данном случае изменение размеров мяча заметно озадачивало сук.

Гибкость женского поведения, высокая способность женских особей приспосабливаться к меняющимся условиям существования, способность женщин делать одновременно несколько дел во многом определяются строением их центральной нервной системы. Анатомия и физиология женского мозга заметно отличаются от мужского. Это и большая, чем у мужчин, масса относительно массы тела, и большее количество межполушарных связей, и большее количество нейронов в речевых зонах коры больших полушарий. У женщин выше и скорость мозгового кровотока, и скорость метаболизма глюкозы в мозге. Но самое примечательное половое различие — в женском мозге значительно больше синаптических связей между нейронами, чем в мужском.

Эффективность работы любой системы определяется не количеством составляющих ее элементов, а количеством связей между элементами. Это общее кибернетическое правило справедливо и для головного мозга. В мозге новорожденного человека примерно в сто раз больше нейронов, чем у тридцатилетнего человека. А синапсов у новорожденного неизмеримо меньше. Сразу после рождения в центральной нервной системе начинаются два процесса: гибель нервных элементов и формирование новых синаптических связей. Новые синаптические связи — это новые знания и умения, а самое главное — способность их приобретать. И женские организмы имеют врожденное преимущество перед мужскими — большее количество синаптических связей и большую скорость их образования.

Синапсы важны не только как место контакта нейронов (см. рис.). Именно в синапсах сосредоточены почти все митохондрии нейронов — структуры, которые обеспечивают клетки энергией. Благодаря большему количеству синапсов женский мозг не только значительно пластичнее мужского, но и лучше снабжается энергией и, следовательно, лучше защищен от неблагоприятных изменений в окружающей среде.



Причина этих различий между женским и мужским мозгом, как легко догадаться, в половых гормонах. Но критический фактор — не актуальный гормональный статус, а половые гормоны плода. У человека начиная со второго месяца внутриутробного развития, если это мужской плод, половые железы начинают продуцировать мужские половые гормоны. Под их влиянием происходит дифференцировка всего организма по мужскому типу. В частности, ЦНС, то есть мозг, приобретает мужские особенности, хотя, возможно, точнее было бы сказать — утрачивает женские. А у женского плода собственные гонады не производят половых гормонов. Под влиянием эстрадиола матери и в отсутствие мужских половых гормонов мозг развивается по женскому типу, для него характерна высокая плотность синаптических контактов.

В венском эксперименте с изменением размеров мяча существенным было то, что обнаруженные половые различия скорости реакции были такими же и для кастрированных животных. Это указывает на то, что не различный гормональный фон был причиной разницы в поведении кобелей и сук. Причина в разной организации ЦНС, которая сформировалась в эмбриональный период.

У взрослых женских особей женские половые гормоны продолжают стимулировать образование синапсов. У самок крыс обнаружено периодическое колебание плотности синапсов в гиппокампе, совпадающее с колебанием эстрадиола на протяжении эстрального цикла (аналога менструального цикла человека). На клетках гиппокампа меняется количество шипиков, на которых и образуются синаптические контакты, причем эти изменения соответствуют изменению содержания эстрадиола в гиппокампе (Kato A. et al., «Frontiers in Neural Circuits», 2013, 7, 149, doi: 10.3389/fncir.2013.00149). Более того, если в эксперименте самкам крыс вводили эстрадиол, а затем повреждали мозг, лишая его кислорода, то количество синапсов в гиппокампе восстанавливалось быстрее, чем у тех крыс, которым вводили другие гормоны (Takeuchi et al., «Brain Research», 2014, pii: S0006-8993(14)01563-7. doi: 10.1016/j.brainres.2014.11.016). Этот эффект показан только для самок крыс, но не для самцов.

Нужно сказать, что гиппокамп привлекает исследователей не только потому, что содержит крупные клетки, удобные для изучения. Это структура мозга млекопитающих связана с целым рядом важных функций: память, обучение, регуляция эндокринного стрессорного ответа. Кроме того, гиппокамп — это структура, необходимая для реакции затаивания. Животные с поврежденным гиппокампом утрачивают способность к пассивным формам обучения — когда нужно сидеть и ничего не делать, чтобы не получать удары током. Способность обучаться активному поведению — когда нужно бежать, чтобы избегать ударов током или получать пищу — сохраняется после разрушения гиппокампа и даже несколько улучшается. А вот сидеть спокойно, затаиваться такие животные уже не могут. Между тем реакция бегства и борьбы — далеко не всегда самая эффективная стратегия поведения (см. «Химию и жизнь», 2014, № 12).

Особенно полезна способность к затаиванию для женских особей. Ведь каждая из них важна для популяции, для вида в целом. Не случайно женские особи всегда осторожнее, чем мужские. У животных — и в дикой природе, и в условиях лабораторного эксперимента — самки менее склонны к активным формам взаимодействия с окружающей средой. У человека женщины-руководители предпочитают осторожные решения, тогда как мужчины-руководители — рискованные. Как отметила еще Карен Хорни, известный американский психолог и психоаналитик (1885—1952), стратегия женского поведения — минимизация возможного проигрыша, а стратегия мужского — максимизация возможного выигрыша. Большая часть мужских особей не выиграет — их съедят хищники или разорят конкуренты. Но это не скажется на росте популяции данного вида. А каждая самка и каждая женщина — это потенциальная мать, поэтому рисковать женским особям совершенно не следует; лучше посидеть, подумать, внимательно посмотреть, как будут развиваться события. И вот эта способность — не суетиться — пропорциональна синаптической плотности в гиппокампе, которая значительно выше у женских особей в сравнении с мужскими всех исследованных видов.

Пластичность поведения, как и любое свойство организма, не является абсолютным достоинством. Очевидно, что абсолютных достоинств, как и абсолютных недостатков, не существует. Любое адаптивное свойство живого организма, будучи гипертрофированным, становится качеством, которое снижает приспособленность особи. Чрезмерная пластичность поведения у человека приводит к тому, что обладатель такой особенности будет слишком подвержен влиянию других людей. И тут уж как повезет — хорошо, если его будут окружать порядочные люди...

«Стокгольмский синдром», при котором заложники начинают испытывать дружелюбие к захватившим их террористам и порой переходят на их сторону, характерен в большей степени для женщин. Женщины иногда и влюбляются в явных преступников, даже пренебрегая своими должностными обязанностями. В этом случае они видят в любимом не бандита и убийцу, а «настоящего мужчину, способного на поступок». Истории о женщинах-следователях, которые помогли подследственному бежать из тюрьмы, — не выдуманы. Женщина-шпион может предать, влюбившись во врага, мужчина — никогда. Среди жертв психических эпидемий, таких как средневековые ведьмы, или современные приверженцы различных культов, или участники финансовых пирамид, большинство составляют женщины. При парном безумии, la folie a deux, когда один человек приобретает акцентуированные черты личности другого, в подавляющем большинстве случаев женщина бывает реципиентом, а индуктором — мужчина.

Противоположное пластичности свойство — ригидность, стереотипность, свойственная поведению мужских особей, — также не является безусловным недостатком. Благодаря накопленным стереотипам поведения мы легко, не задумываясь, выполняем самые разные действия, от завязывания шнурков до поведения в сложных ситуациях при столкновении множества интересов. Главная трудность — выбрать наиболее адекватный ситуации стереотип.

Идеального человека, с сочетанием всех возможных положительных качеств психики и поведения, не существует. Но существует союз мужчины и женщины, который хорош тем, что женщина с ее пластичностью подсказывает мужчине, какой из многочисленных стереотипов его поведения стоит использовать в конкретном случае. И вот за это мужчины любят и ценят женщин! Ну и, конечно, за особенности женской анатомии и физиологии, которые порой доводят мужчин до экстаза.

Источник https://postnauka.ru/faq/36429

Автор Александр Апт - доктор биологических наук, профессор кафедры иммунологии биологического факультета МГУ, заведующий лабораторией иммуногенетики ЦНИИТ РАМН


Инфекционный процесс видится совершенно по-разному медиками и биологами. Инфекция для медика — это заболевание, у него есть набор симптомов, есть возбудитель данного заболевания; на этом и строится диагностика и подбор лечения, потому что медику представляется, что данный возбудитель должен вызывать данное заболевание — и точка.

1. Исследование инфекционного процесса биологией

Биолог смотрит на это совершенно по-другому. С его точки зрения, это одна из самых сложных систем взаимодействия в биологии, потому что у нас есть разнообразие тех, кто болеет, и есть возбудитель, который хотя и ведет себя определенным способом, заданным ему генетикой и биохимией, но постоянно эволюционирует.

Возбудитель — это живой организм, как правило, не такой сложный, как хозяин, но тем не менее с множеством самых разных наследственных факторов, которые вступают, как и все биологические объекты, в отбор. И поэтому биолог имеет дело со сложной генетической системой хозяина и сложной генетической системой паразита. Они взаимодействуют, причем и та, и другая генетика — генетика хозяина и генетика паразита — образуют континуум разных фенотипов, и одна сетка накладывается на другую сетку. Конечно, выход из такого взаимодействия будет очень разнообразным, поэтому для биолога инфекционный процесс — это прежде всего столкновение двух геномов, каждый из которых проходил свою эволюцию.

2. Эволюция паразита

Быстрее и проще эволюционирует паразит: у него по определению всегда более короткий жизненный цикл, и он проходит гораздо больше поколений за то время, пока хозяин неповоротливо проходит одно. Отсюда следует вывод, что нельзя считать инфекцию циклическим процессом, который от начала (заражение) до конца (выздоровление или смерть) проходит некий набор четко известных этапов того, что происходит. Напротив, мы имеем дело с эволюцией и накоплением микробом мутаций внутри каждого хозяина. Происходит отбор мутаций, повышающих приспособленность микроба — конечно, не индивидуальную, а популяционную. Эволюционная «стратегия» возбудителя — это создание обширной и успешной популяции, которая должна как можно дольше не убить хозяина, потому что смена хозяина — это всегда эволюционный, биологический риск. Когда же смена хозяина становится неизбежной, сделать это надо максимально эффективно. Поэтому каждый раз, когда мы говорим об инфекционном процессе, нужно иметь в виду, что в его начале и конце мы имеем дело с не совсем одинаковой популяцией возбудителей.

3. Эволюция хозяина и паразита

Она идет разными путями. Теплокровный хозяин, такой как, скажем, млекопитающее или птица, обладает двумя системами иммунитета: врожденной и адаптивной. Врожденный иммунитет мало чем отличается у всех многоклеточных. Но есть птицы и млекопитающие, обладающие еще и системой адаптивного иммунитета, который представляет собой с точки зрения общей биологии довольно интересную вещь: эволюция зацикливается в данном случае на каждом индивидуальном организме, который чем-то заражен. Получается, что врожденный иммунитет эволюционирует как положено, накапливая мутации, которые наследуются через обычные законы генетики, а приобретенный иммунитет — это эволюция иммунного ответа внутри одного организма. Иммунная система адаптивного иммунитета включает Т-лимфоциты и В-лимфоциты, рецепторы которых возникают в результате сложной генетической комбинаторики в сочетании с мутациями в тех генах, которые кодируют эти рецепторы. Происходит постоянная селекция наиболее важных для иммунного ответа клонов клеток, которые закрепляются в виде так называемой «иммунологической памяти». Поэтому и хозяин совсем не прост: у него есть и система того, что эволюционирует согласно обычным законам отбора и сохранения мутаций, влияющих на приспособленность, и оттачивание собственной иммунной системы, которое происходит на протяжении большей части жизни под влиянием того, с чем сталкивается хозяин.

Такая очень сложная система взаимодействия внутри хозяина многое ему позволяет. Но в итоге, в общем-то, выигрывает паразит. Элементарный житейский пример: ни одна болезнь, кроме натуральной оспы, так и не была человечеством побеждена. Скорость эволюции паразитов так высока, что, несмотря на все эти сложнейшие системы защиты, мы не выигрываем.

4. Действия простых паразитов

Если можно говорить о стратегии естественного отбора или о тактике естественного отбора генетически совсем простых паразитов, следует отметить скорость мутационного процесса. В частности, есть всем известные примеры вирусных болезней — давно известный грипп или наиболее знаменитая ретровирусная инфекция ВИЧ (вирус иммунодефицита человека). У этих вирусов тактика избавления от пресса иммунного ответа хозяина состоит в необыкновенно быстром мутировании ключевых генов вируса. Изменения в молекулах, на которые направлен иммунный ответ хозяина, происходят так быстро, что хозяин с этим просто не справляется — он пытается ответить на то, чего в вирусе больше уже нет.

5. Действия сложных паразитов

Другая тактика используется более сложными паразитами, например внутриклеточными бактериями, такими как туберкулезная палочка. Одна из интересных деталей состоит в том, что такие сложные паразиты, как возбудитель туберкулеза, возбудитель сальмонеллеза, еще в большей степени патогенные простейшие, например лейшмании, настолько хитро пользуются способами подавления полезных для хозяина реакций, что вовлекают в это даже собственные продукты хозяина. В частности, некоторые внутриклеточные процессы, которые должны произойти, чтобы хозяин мог убить такого внутриклеточного паразита, блокируются этим паразитом. Он меняет биохимию хозяина не только с помощью своих собственных продуктов, что было бы естественно, потому что он тоже эволюционирует, но даже вовлекает в это собственные продукты хозяина и мешает хозяину убивать себя.

Это очень сложная система взаимодействий. Поскольку это все завязано на генетическое разнообразие, то, разумеется, мы не можем говорить о том, что любой инфекционный процесс будет развиваться универсальным способом. Это будет зависеть от того, какая конкретно популяция возбудителя попадет в хозяина, разовьется в нем и какой конкретно хозяин со своим репертуаром иммунных реакций, со своим репертуаром рецепторов будет в данном случае отвечать на инфекцию.

Wild_Katze особо рекомендует прочесть эту статью всем, кто боится химии.

Источник http://www.fptl.ru/himija%20jhizni/Different%20articles_Perenos4iki%20myslej.html Первоначально статья была опубликована в журнале "Химия и жизнь — XXI век".

Автор Е. Котина

Что сказал бы инженер, если бы перед ним поставили ванну с водным раствором органических веществ и попросили сделать из этого проводящий контур? В лучшем случае инженер воздержится от слов, а просто плюнет в раствор и уйдёт искать что-нибудь металлическое. Наши далёкие предки, первые многоклеточные Земли, не умели оценивать вероятность успеха, и времени у них было много. В бульоне жизни отыскались гидрофильные и липофильные молекулы — с их помощью удалось разделить водную фазу на электрически изолированные отсеки. Между отсеками наладилась регулируемая связь. Так возникла нервная система.

Сразу уточним, что ни электроны, ни ионы вдоль аксонов (нервных окончаний) не бегают. Природа решила задачу по-другому: перемещается изменение разности потенциалов. Ионы не летят от клетки к клетке — так не удалось бы достичь нужной скорости, — а "по команде" пересекают мембрану.

В состоянии покоя между внутренней и внешней средой нейрона существует разность потенциалов ("пси") — около 75 мВ (минус внутри). Двуслойная липидная мембрана не проводит ток и неохотно пропускает заряженные частицы. Концентрация К⁺ внутри аксона в десятки раз выше, чем вне его. Ионы калия утекают из клетки по градиенту концентрации, но внутри остаются соответствующие им анионы (отрицательно заряженные белки, нуклеиновые кислоты и другие), которые из-за своей величины клетку покинуть никак не могут. Поэтому концентрации К+ внутри и снаружи не выравниваются окончательно. А снаружи много больше ионов натрия и хлора. Ионы натрия проходят через мембрану совсем уже трудно, зато ионы хлора стремятся внутрь и тем самым ещё увеличивают отрицательный заряд внутри. (Избыток К⁺ внутри и Na⁺ снаружи возникает не сам собой, его создает специальный белковый комплекс — Na⁺, К⁺–АТФаза, или натриевый насос, который за счёт энергии АТФ гонит ионы калия внутрь, а натрия — наружу.)

Электростимуляция нерва вызывает перемену знака потенциала: ионы натрия устремляются внутрь. (Входят они не где попало, а через другие специальные каналы.) Если хотя бы на небольшом участке мембраны ψ достигает значения –50 мВ, мембрана открывается для Na⁺, и значение потенциала почти мгновенно изменяется до +30 мВ. Затем проницаемость мембраны снова падает, и насос восстанавливает статус — кво; вся процедура занимает около миллисекунды. Вот этот скачок и называется потенциалом действия. Самое интересное — мембрана аксона устроена таким образом, что эта „волна“ направленно распространяется по ней с высокой скоростью: перемена потенциала на одном маленьком участке разряжает соседний. У позвоночных с целью увеличения скорости передачи сделано ещё одно усовершенствование: аксон покрыт изолирующей миелиновой оболочкой, в которой есть разрывы (так называемые перехваты Ранвье), и возбуждение переносится большими скачками, от разрыва к разрыву.

Источник http://trv-science.ru/2012/11/20/zhizn-bez-otbora-blago-ili-opasnost/

Алексей Кондрашов >>>

Автор Надежда Маркина

Человек в цивилизованном об­ществе живет всё более соци­ально и всё менее биологиче­ски. Он успешно преодолевает огра­ничения, которые наложила на него природа: обитает в каком угодно кли­мате, осваивает новые пищевые ре­сурсы, научился бороться с инфекци­онными болезнями. Многие факторы, которые раньше должны были уби­вать человеческую особь, теперь пе­рестали быть для него смертельны­ми. Врачи научились выхаживать не­доношенных и слабых новорожденных; вакцинирование предохраняет от опасных инфекций, а в случае заражения с инфекцией борются анти­биотики; общество заботится о боль­ных и инвалидах. Даже притом, что всё это работает неидеально, циви­лизация радикально повысила биологическую приспособленность че­ловека — его выживаемость в окружающей среде. Но от своей генети­ки человеку никуда не деться, и про­исходящие в этих условиях процес­сы мы пока изменить не в состоянии. Понять, что сегодня происходит с человеком и что нас ожидает в будущем, мы постарались с помощью эволюци­онного биолога, доктора биологиче­ских наук Алексея Кондрашова, профессора Мичиганского университета и факультета биоинженерии и био­информатики МГУ, который прочи­тал публичную лекцию в рамках Все­российского фестиваля науки—2012. В терминах эволюционной биоло­гии на современного человека всё меньше действует естественный от­бор, т.е. такая сила, которая убирает из популяции менее приспособлен­ных особей, оставляя более приспо­собленных, так как последние остав­ляют больше потомства. «Есть отбор положительный и отрицательный, — поясняет Алексей Кондрашов. — По­ложительный отбор благоприят­ствует какому— то новому полезно­му признаку. Например, все в попу­ляции были белыми, потом появился черный мутант, этот признак ока­зался полезным, и через некоторое время потомки этого черного му­танта могут заполонить всю попу­ляцию. А отрицательный отбор, на­оборот, благоприятствует старым и распространенным признакам. Все белые, и белым быть хорошо, но произошла мутация и появился черный, а черным быть плохо. Соответственно, потомство этого мутанта не выжи­вет, и „черный“ ген из популяции вы­летит. Дарвина в основном интере­совала эволюция, т.е. медленные изменения, и он в основном думал и пи­сал о положительном отборе. А про отрицательный отбор много думал и рассуждал Иван Иванович Шмальгаузен». Именно этот отбор ослаблен у современного человека — неблаго­приятные гены из популяции не вы­летают, а накапливаются. На уровне общей концепции это стало понятно уже давно, но в последние годы бла­годаря развитию современных мето­дов исследования появились данные, позволяющие количественно оценить этот процесс.

Ошибки в биомолекулярной машинерии

В нашей ДНК постоянно происхо­дят мутации — изменения. Для этого не нужно ни воздействия радиации, ни химических мутагенов — процесс идет самопроизвольно. «Как сказал Будда, всё составленное из частей разрушается, — говорит Кондрашов. — Перед тем как уйти в нирвану, он со­брал учеников и произнес эти четы­ре слова. Применительно к биологи­ческим молекулам, Будда был полно­стью прав, действительно, они со­ставлены из частей и могут разру­шаться. И мутационный процесс яв­ляется проявлением тенденции всего материального мира к хаосу». Мута­ции неизбежны, так как ДНК — очень длинная молекула (общая длина всех геномных молекул в клетке челове­ка примерно один метр) толщиной в один нуклеотид — естественно, она не может быть идеальной.

Существует три основных источника мутаций. Первый — это ошибки, проис­ходящие при репликации — удвоении молекулы ДНК. Основное действующее лицо этого процесса — фермент ДНК-полимераза. После того, как двойная спираль ДНК расплетается в две от­дельные нити, ДНК-полимераза идет вдоль каждой нити и собирает пар­ную к ней, используя старую нить как матрицу. То есть если на старой нити она видит букву А (аденин), то к но­вой нити она прикрепляет букву Т (тимин). «Но примерно в одном случае из 100 тысяч она вставляет не ту бук­ву, — объясняет Алексей Кондрашов. — А самое замечательное, что после того, как она присоединит букву, она сразу же пытается ее оторвать. В резуль­тате получается, что буква присо­единяется неправильно с вероятно­стью примерно 10^–5, а если буква не­правильно присоединена, то она не бу­дет оторвана тоже с вероятностью 10^–5. Так что вероятность мутации составляет примерно 10^–10 на букву за репликацию. Попробуйте попеча­тать на машинке и согласитесь, что ДНК— полимераза отлично работает».

Тем не менее, ошибки при репли­кации, происходящие с вероятностью 10^–10 на букву, — это основной источник мутаций. Второй источник мута­ций — ошибки в репарации ДНК. Ре­парация — это ремонт повреждений, а повреждения — то, что нарушает хи­мическую структуру молекулы, так что ДНК портится. Речь идет, например, о разрыве одной или обеих нитей, сшив­ке нитей между собой не слабыми во­дородными, а ковалентными связями, так что они не могут разойтись, и т.д. «В каждой человеческой клетке каждый день происходят несколько сотен ты­сяч спонтанных повреждений, — гово­рит Кондрашов. — И они должны быть починены, потому что иначе клетка умрет. И если в результате починки произошла какая— то ошибка, это тоже будет мутация». Третий источник му­таций — ошибки при рекомбинации в ходе мейоза — редукционного клеточ­ного деления, приводящего к образо­ванию из диплоидных клеток, с двой­ным набором хромосом, гаплоидных, с одинарным набором хромосом. Это необходимый этап созревания половых клеток, и при рекомбинации — ког­да хромосомы обмениваются кусочка­ми — могут возникать ошибки.

Примечание Wild_Katze: Многие далекие от науки люди (романтики в душе), не зная настоящих причин болезней, выдумывают фантастические причины и верят им. Однако природе наплевать на человеческие выдумки, природа строго следует своим законам. О некоторых законах природы, касающихся причин некоторых болезней, и рассказывает эта статья.

Источник http://vivovoco.astronet.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC10W.HTM

Автор А.А.Травин

Всем известно, что мужчина и женщина отличаются друг от друга вполне определенными привлекательными внешними особенностями. Однако уверен, лишь немногие знают, насколько различия между полами вообще и у человека в частности - разнообразны и глубинны. Удивительно: чтобы создать еще один способ размножения - половой, природа сотворяет разнополых существ, однако, не остановившись на этом, продолжает заниматься дальнейшей дифференцировкой своих чад столь тщательно и по многим направлениям, что впору спросить - зачем? Ведь основная цель - дать животному царству новый способ размножения - давно и успешно достигнута!

Две необходимые оговорки. Фразы типа "природа создала", "природа занималась" здесь и далее употребляются мной исключительно в образном, метафорическом, если вновь вспомнить Ч.Дарвина, смысле. На самом деле действия природных сил не направлены на решение какой-то задачи и, конечно уж, лишены конкретной цели - тут я решительный противник телеологического принципа Ламарка. Что есть, так это реальные, материальные физико-химические процессы, эффекты которых способствуют поддержанию наследственной изменчивости, а появление самих новых форм (или признаков) на основе этой изменчивости есть следствие случайных природных событий.

Оговорка вторая. Основополагающий принцип анализа явлений в эволюционной биологии, да и не только в ней, состоит в необходимости последовательной постановки трех главных вопросов и ответа на них: что, как (почему) и зачем (для чего). То есть на первом этапе следует выделить и всесторонне описать явление, на втором - исследовать его генез и механизмы развития, а на третьем - понять, для чего это явление возникло, чему оно служит, способствует. Без ответа на этот последний вопрос анализ будет всегда неполным - соответственно неполным останется познание сути анализируемого явления. Собственно, все изложенное и есть причинный стиль, или способ, мышления (Галилей: "Истинное знание есть знание причин"!), дефицит которого, и не в одной биологии, неизбежно приводит к регрессу, который, впрочем, в силу отсутствия того же причинного стиля мышления, долго не осознаваем.

Итак, разнополость у человека: что, как, для чего? Ну, ответы на первый и второй вопросы сегодня во многом даны вполне исчерпывающие, причем на разных уровнях - генетическом, биохимическом, морфологическом и так далее, даже психологическом. К примеру, известно, что по изначальной сути мужчина отличается от женщины следующим: в его геноме не две Х-хромосомы, а одна Х- и одна Y-хромосома. Вот и вся разница. Казалось бы - всего лишь. А из-за этого "всего лишь" какие могучие различия! Во внешности, адаптации, жизнеспособности, стиле мышления, поведении... Кстати, о последних. Вероятно, многие уже запамятовали, что до недавнего времени наша отечественная (советская) наука была вынуждена отрицать тот факт, что психология и интеллектуальный уровень мужчин и женщин значимо различны. Понятно, в социалистической державе все обязаны быть равны. Поэтому помню, как в середине 70-х годов один из наших ведущих психологов, тогда занимавшийся адаптацией знаменитого американского теста MMPI для советского населения, рассказывал мне, что при подготовке монографии, дабы не раздражать высоких рецензентов, ему пришлось подравнивать статистические показатели, четко указывавшие на различия между полами по ряду интегральных, то есть обобщенных, психологических, поведенческих характеристик. Однако подравнивай или нет, а эти различия, как говорится, налицо. Зачем они?

Вот мы и подошли к третьему вопросу, главному, самому интересному. Зачем в ходе своего развития человек как вид, получив в наследство от эволюционных предков все разнообразие и всю глубину различий между полами, не только откорректировал их, но кое в чем и усилил? Ведь, повторяю, главное - половой способ размножения - было изобретено много раньше и досталось нам в качестве приданого!

Обратимся к фактам.

Женщины живут дольше. В пользу этого печального для противоположного пола заключения - вся мировая статистика, а что до времен "достатистических", то о том же говорят археологические находки. А вот данные самые современные: в США, Канаде, Франции, Германии, Японии и других развитых странах продолжительность жизни женщин в среднем на 5-6 лет выше, чем мужчин. В нашей, не слишком развитой стране этот разрыв в пользу женщин еще больше - свыше 13 лет. В общем, какую статистику ни глянь - закономерность четкая. Так было, так будет. Почему? Зачем?

Источник http://elementy.ru/lib/432536

Анна Старокадомская
«Популярная механика» №4, 2014

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс (HEnrietta LAcks), которая вскоре после этого умерла. Но культура клеток убившей ее опухоли оказалась незаменимым инструментом для ученых.

В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одна из самых известных — HeLa. Эти клетки, имитирующие организм человека in vitro («в пробирке»), «вечны» — они могут бесконечно делиться, результаты исследований с их использованием достоверно воспроизводятся в разных лабораториях. На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных веществ, от простых неорганических до белков и нуклеиновых кислот; они неприхотливы в культивировании и хорошо переносят заморозку и консервацию.

Генриетта Лакс

Генриетта Лакс была красивой чернокожей американкой. (Примечание Wild_Katze: На самом деле она была афроамериканкой, как Кондолиза Райс и Барак Обама.) Она жила в небольшом городке Тернер в Южной Виргинии вместе с мужем и пятью детьми. 1 февраля 1951 года Генриетта обратилась в госпиталь Джонса Хопкинса — ее беспокоили странные выделения, которые она периодически обнаруживала на своем нижнем белье. Медицинский диагноз был страшен и беспощаден — рак шейки матки. Восемь месяцев спустя, несмотря на хирургию и радиотерапию, она умерла. Ей был 31 год.

Пока Генриетта лежала в госпитале Хопкинса, лечащий врач отправил полученные с помощью биопсии клетки опухоли на анализ Джорджу Гею — руководителю лаборатории исследования клеток тканей в госпитале Хопкинса. В то время культивирование клеток вне организма было только на стадии становления, и главной проблемой была неизбежная гибель клеток — после определенного количества делений вся клеточная линия погибала.

Оказалось, что клетки, обозначенные «HeLa» (акроним имени и фамилии Генриетты Лакс), размножались гораздо быстрее клеток из нормальных тканей. Кроме того, злокачественная трансформация сделала эти клетки бессмертными — у них отключилась программа подавления роста после определенного количества делений. In vitro такого прежде не происходило ни с какими другими клетками. Это открывало небывалые перспективы в биологии.
Читать далее>>>

Источник http://elementy.ru/lib/430471 журнал «Наука и жизнь» №5, 2007

Автор доктор биологических наук Геннадий Порошенко

Почему лекарство, которое помогает одному больному, для другого — бесполезно, а для третьего и вовсе может оказаться смертельным? Почему одна и та же доза препарата для кого-то недостаточна, а для кого-то — уже не безопасна? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо разобраться, какие превращения происходят с лекарственным веществом в организме и в какой степени действие лекарства зависит от индивидуальных генетических особенностей. Только тогда можно на строгой научной основе перейти к принципу — лечить не болезнь, а больного.

Прогресс науки и техники сделал нашу жизнь гораздо комфортнее, приятнее, удобнее. Но своей активной деятельностью человек изменил окружающую среду. И один из результатов такой деятельности — появление огромного числа химических веществ, ранее в природе не существовавших, — ксенобиотиков. Термин «ксенобиотики» происходит от греческих слов «ксенос» — чужой, «биос» — жизнь. Им обозначают вещества, которые не образуются в процессе жизнедеятельности организмов, а могут быть получены только искусственным путем. Мы постоянно сталкиваемся с ксенобиотиками в повседневной жизни: они содержатся в выбросах промышленных предприятий, продуктах сжигания мусора, входят в состав моющих средств и другой бытовой химии. К ним относятся пестициды, пищевые красители и консерванты, многие ингредиенты косметики. Большинство лекарств — тоже ксенобиотики.

Любые вещества, попавшие в организм человека, оказываются в своеобразном «котле» или биохимическом «реакторе». Полезные химические соединения преобразуются таким образом, чтобы использовать их во благо организму, а бесполезные или вредные модифицируются так, чтобы было легче от них избавиться. Например, пищевые продукты, включающие белки, жиры и углеводы (сахара), в этом «реакторе» разбираются до составляющих их «кирпичиков». Получившиеся фрагменты в дальнейшем служат «топливом», обеспечивающим организм энергией, или используются как строительный материал для живых тканей.

Для определения активности ферментов используют различные биохимические методы, в том числе гель-электрофорез (изображение: «Наука и жизнь»)

Метаболизм («кипение» обменного котла) происходит при сравнительно низкой температуре (около 37°С), что возможно лишь при наличии ферментов — особых белков, способствующих протеканию биохимических реакций.

В тот же метаболический «котел», который перерабатывает пищу, попадают и лекарства. Под влиянием ферментных систем организма лекарственные препараты претерпевают ряд биохимических превращений. Сейчас во всех инструкциях по использованию лекарств можно прочесть данные о фармакокинетике, то есть о том, как быстро концентрация активного вещества в крови достигает необходимого уровня, как долго этот уровень сохраняется и как скоро вещество выводится из организма. Но эти сведения относятся к «среднестатистическому» человеку. А, как известно, абсолютно похожих людей не бывает, и отличаемся мы друг от друга не только внешне, но, в том числе, и по активности ферментов, участвующих в метаболических превращениях. У каждого индивидуума фармакокинетика имеет свои особенности. И есть такие случаи, когда активность какого-либо фермента сильно отличается от средней «нормы». Тогда лекарственный препарат разрушается и выводится из организма чрезвычайно быстро или, напротив, задерживается слишком долго, накапливается в тканях и может вызвать побочные эффекты. В первом случае лекарство нужно давать больному в большей дозе, а во втором — в меньшей или вообще заменять аналогом с другой химической структурой.

Различия в метаболизме лекарств и других веществ, как в организме отдельного человека, так и в определенной популяции людей, обусловлены генетически. Генетическое определение термина «популяция» — сообщество свободно скрещивающихся друг с другом особей. Половые связи обеспечивают обмен генами, и в результате в каждой популяции формируется свой генетический банк.
Читать далее>>>

Источник http://postnauka.ru/talks/30268

Интервью с биологом Евгением Шевалем о жизненном цикле клетки, онкогенезе и химиотерапии

Материал подготовлен на основе радиопередачи «ПостНаука» на радио Говорит Москва. Ведущий — редактор проекта «ПостНаука» Анна Козыревская, гость эфира — доктор биологических наук, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ Евгений Шеваль.

— В чем отличие «нормальных» клеток в организме и их работы от опухолевых?

— Парадокс заключается в том, что опухолевые и «нормальные» клетки на клеточном уровне ничем не различаются. Они различаются по их отношению к организму. Клетки организма выполняют свои функции, живут и умирают так, как нужно организму. Опухолевые клетки живут для себя, это — клетки-эгоисты. Есть хорошее высказывание, что опухолевые клетки — это клетки с асоциальным поведением. Это и есть опухоль.

Происхождение опухоли в конечном счете — это всегда изменения генома клетки, это могут быть мутации или другие изменения, но онкологические заболевания — это геномные болезни. Есть наследственные болезни, которые передаются из поколения в поколение. Клетки человека исходно все одинаковые, но отдельные клетки могут мутировать. Если эта мутация не влияет на какой-нибудь важный процесс, то ничего страшного и не произойдет. В конечном счете, наверное, мутируют все клетки, ведь геном не вечен, потому что вокруг нас космические лучи, которые могут повредить молекулам ДНК, мутагены и т. д. Но мутация может как-то повлиять на размножение клетки или на ее смерть.

У клеток в организме есть свой жизненный цикл — они живут и умирают. Процесс смерти — четко записанная программа, есть специальные белки, отвечающие за то, чтобы клетка в нужный момент умерла правильным образом, чтобы она не просто распалась на кусочки, а фрагментировалась, затем пришли макрофаги и эти кусочки «съели». Это сложный программируемый процесс. Если клетка стала чуть лучше размножаться или чуть хуже умирать, то она поменяла свои свойства. Она еще не стала опухолью, это лишь одна мутация. Дальше среди ее потомков кто-то может получить еще одну мутацию, и среди клеток начинается селекция, отбор.

На самом деле этот отбор — отбор по Дарвину. То есть идут случайные мутации, и потом среди потомков со случайными мутациями отбираются те, которые сильнее выходят из-под контроля организма. Этот процесс в большинстве случаев длительный. Очень редко бывает, что одна мутация может привести к чему-то, похожему на опухоль в медицинском плане. Тем не менее клетки постепенно мутируют, и отбираются клоны, которые все более выходят из-под контроля организма, становятся все более асоциальными, и таких клеток у нас очень много. Опухолей не только у человека, но и у любого животного в организме довольно много. Любая родинка — это опухоль. Но она еще не стала опасной для организма, то есть не стала опухолью с точки зрения вреда для организма, с медицинской точки зрения. Да, она поменялась, да, организму не нужна эта родинка, но она уже есть. Она может быть неопасной, более того, она может никогда и не стать опасной, как, например, опухоли из жировой ткани — липомы. Человеческой жизни просто не хватает, чтобы накопиться мутациям и превратиться в опасную липосаркому, поэтому, если липома не мешает двигаться, не портит внешность, удалять ее не надо.

Но в какой-то момент может накопиться столько мутаций, что опухоль становится опасной, и тогда возникает медицинская проблема: это уже не просто измененные клетки, которые чуть-чуть другие. Когда мы говорим про опухоли, в большинстве случаев мы думаем именно про эту ситуацию. Но ей предшествует долгий путь отбора клонов с измененными свойствами, с выходом из-под контроля организма клеток, способных жить для себя, размножаться для себя, и, к сожалению, такие клетки своим поведением способны убить организм.

Опухоли могут быть вызваны самыми различными причинами. Например, лимфома Бёркитта. Очень неприятная опухоль, клетки которой очень быстро размножаются. Ее развитие связано с вирусом Эпштейна — Барра. Эта опухоль распространена в основном в Африке. В Европе, в Америке среди европеоидного населения это экзотика. Но в последние годы она стала более актуальной. Связано это с проблемой ВИЧ. Это очень тяжелая болезнь, которую сейчас научились не вылечивать, но сдерживать. Есть препараты, которые надо принимать всю жизнь, они будут сдерживать развитие болезни, и пациент будет жить. Но в этот момент может появиться опухоль. И, как оказалось, чаще всего это именно лимфома Бёркитта.

— Как на организм действует классическая химиотерапия?

— Классическая химиотерапия построена на двух простых вещах. Любая нормальная клетка в организме смертна, причем часто продолжительность ее жизни очень мала. Я люблю пример с кишечным эпителием: клетки кишечного эпителия в дифференцированном состоянии живут всего 4–5 дней, предел их — неделя, а потом они умирают. Новые клетки производятся, старые умирают, идет непрерывный поток клеток. Есть клетки, которые обновляются медленнее, например клетки легочного эпителия. Есть клетки, которые практически не обновляются или совсем не обновляются, как нейроны. Но тем не менее клетки умеют умирать. Опухоли — это клетки, в которых выключилась программа правильной смены жизненных этапов: размножения, дифференцировки и смерти. Опухоль отключила эту программу. Любая химиотерапия, воздействие радиацией, теплом (сейчас колоссальное количество разных подходов) в большинстве случаев преследуют цель — вызвать программу программируемой клеточной гибели. У животных, как правило, есть несколько типов программируемой клеточной гибели, чаще всего это апоптоз, при котором клетка распадается на кусочки и ее потом «интеллигентно» убирают макрофаги. Можно сказать, что задача врача — это не уменьшить опухоль, а индуцировать в опухолевых клетках программируемую клеточную гибель.

— То есть заставить клетки снова начать умирать?

— Да, клетку пристрелить невозможно, а вот вызвать программу, которая в ней заложена, можно. Страшнее бывает, когда эта программа сломана. Есть такой очень известный белок, р53, один из наиболее изученных белков. Если он не работает, то клетки очень плохо уходят в программируемую клеточную гибель и такие опухоли, как правило, хуже лечатся.

Бывают случаи, когда надо запускать не просто гибель, а дифференцировку. Клетка осталась на этапе размножения: она размножается, размножается и не хочет дифференцироваться, остановить размножение. Одновременно работать и размножаться нельзя, и такую клетку надо столкнуть в дифференцировку. Например, для лечения острого промиелоцитарного лейкоза подобран очень простой препарат, который заставляет клетки дифференцироваться. Это не излечивает опухоль; как правило, дополнительно используют химиотерапию, которая параллельно сгонит клетки в программируемую клеточную гибель. Дифференцирующуюся клетку убить гораздо проще, чем размножающуюся.

— Какие существуют методы лечения онкологических заболеваний крови?

Сейчас, когда речь идет про гематологические онкологические заболевания, лейкозы, лимфомы, то действуют методом максимального удара, так как если ударить несильно, то опухолевые клетки выживут и у опухоли будет рецидив. Но при таком лечении умирают не только опухолевые клетки, но и нормальные стволовые клетки, которые дают кровь. Поскольку пока нет селективности и мы не можем ударить только по опухолевым клеткам, мы бьем по всем стволовым клеткам, уничтожаем их, и дальше оказывается, что мы убили и нормальный костный мозг. Единственный выход на сегодняшний день — это трансплантация костного мозга.

— На каких этапах сегодня можно диагностировать онкологическое заболевание и как, на ваш взгляд, будет развиваться эта область?

— Конечно, хорошо диагностировать рано. У опухоли есть своя история, опухолевая прогрессия, ее надо знать. Если мы ее знаем, то мы можем понять, на каком этапе ловить опухоль. В случае рака желудка надо ловить на этапе полипов. Да, они неопасны, это просто вырост в стенке желудка, который прекрасно виден при гастроэнтероскопии. Опухоли — это возрастное явление, должно пройти время, чтобы мутации успели накопиться. Если человек после 40 лет делает гастроэнтероскопию, врач увидит полип, отрежет его, и тогда рака желудка у этого человека не будет. Но если упустить этот момент, то опухоль может развиться и потребуется операция. Тем более могут возникнуть метастазы, и ситуация усложнится. Поэтому так важно диагностировать опухоль вовремя. Конечно, если это полипы или рак кожи, который виден невооруженным взглядом, провести диагностику легко. Но если опухоль находится глубоко? Для таких случаев разрабатывается огромное количество методов. Например, сейчас в любой поликлинике ставят реакцию на онкомаркеры на несколько опухолей, которые очень распространены в России.

Онкомаркеры — это, как правило, белки, которые выявляются антителами. В больших клиниках есть достаточно широкая панель таких онкомаркеров. Если есть опасность, что у человека будет определенный тип рака, то лучше периодически проверяться. Кстати говоря, в сфере иммунологических методов ранней диагностики приоритет в науке остается за Россией. Первый онкомаркер — это альфа-фетопротеин, который открыл Гарри Израилевич Абелев. И это, конечно, должно быть предметом нашей гордости.

Евгений Шеваль
доктор биологических наук, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ

Примечание Wild_Katze: Из этой статьи становится понятно, почему не работают методики альтернативной и народной медицины. Они не действуют НА ПРИЧИНЫ РАКА.
В этом блоге есть две статьи академика Гарри Израилевича Абелева:
"Что такое опухоль"
"Об истоках псевдонауки"

Источник http://trv-science.ru/2012/08/14/vash-muzh-zemlyanin/
«Троицкий вариант» №16(110), 14 августа 2012 года

Автор Георгий Базыкин

24 апреля в прайм-тайм телеканал «Рен-ТВ» показал фильм «Мой муж — марсианин» [1]. Из него, в числе прочего, можно было узнать, что мужчины были занесены на Землю с Марса, а женщины до их появления размножались партеногенетически. Вот закадровый текст: «Генетики Калифорнийского университета… обнаружили, что у всех современных людей, независимо от цвета кожи и разреза глаз, одна праматерь. Она жила в Восточной Африке менее 200 тысяч лет назад. Ученые назвали ее митохондриальной Евой. Анализ показал: женская хромосома на 80 тысяч лет старше мужской хромосомы! Это означает только одно: Адам не мог быть первым человеком на Земле, поскольку женщина появилась гораздо раньше мужчины, и сильный пол на самом деле — младшие братья по разуму. Как же тогда происходило размножение человека до появления мужских особей?.. Предполагается, что раньше были женщины-гермафродиты». Последняя фраза принадлежала доктору биологических наук Ирине Ермаковой, популярному телеперсонажу, видному борцу с ГМО, известному своими экстравагантными высказываниями.

Как обычно в подобных произведениях, 80 % ахинеи тут приправлено 20 % истины. Достаточно сходить в зоопарк, чтобы убедиться, что генетические родственники человека — человекообразные обезьяны — бывают самцами и самками, а вовсе не исключительно гермафродитами. Система определения пола работает одинаково у подавляющего большинства млекопитающих, и, разумеется, предки человека, жившие после ответвления от человекообразных обезьян, тоже были, как и мы, самками или самцами в зависимости от того, несли они две X-хромосомы или же одну X- и одну Y-хромосому. Предки-гермафродиты могли возникнуть лишь в воспаленном сознании «младших братьев по разуму».

Правда же заключается в том, что действительно в истории человечества когда-то жила женщина, которую генетики традиционно называют «митохондриальной Евой». Кто это такая?

Представим себе, что на огромном листе бумаги нарисована родословная всего человечества. Каждый пытавшийся составить родословную хотя бы только своей семьи, знает, что при этом получается вовсе не «генеалогическое древо», а сложная сеть. Ведь у каждого человека не один родитель, а два, поэтому от каждого человека приходится проводить две линии вверх: одну — к отцу, одну — к матери.

Эту сеть можно превратить в древо, убрав часть этих линий. Например, можно оставить только те линии, которые соединяют каждого человека с его или ее матерью (см. рисунок). Тогда такие «материнские» линии разных людей, населяющих Землю сегодня, будут встречаться друг с другом в женщинах, являвшихся их предками, причем для разных современных людей, которых мы выберем, эти встречи будут происходить разное число поколений назад. Для того чтобы встретились материнские линии двух родных сестер, придется подняться по генеалогии «вверх» на одно поколение, к их матери; для двух двоюродных сестер (матери которых были сестрами) — на два поколения, и т. д. Такие ретроспективные события схождения линий в родословной называются коалесценциями, а раздел популяционной генетики, изучающий математические свойства этого процесса, — теорией коалесценции (от английского coalesce — сходиться, сливаться).

Пример генеалогии небольшой популяции на протяжении пяти поколений. Все материнские линии сходятся к единственной женщине — «митохондриальной Еве». Таким образом, митохондриальная Ева — родоначальница всего современного человечества, но только по «чистым» материнским линиям.

Если двигаться назад во времени достаточно долго, то в конце концов в одной особи коалесцируют материнские линии всех современных людей. Рано или поздно это обязательно произойдет: ведь число материнских линий с каждым поколением может только уменьшаться, и в конце концов все ветви обязательно сойдутся к единому корню. Но, конечно, такая «праматерь» всего человечества могла бы жить очень давно — например еще до того, как человек стал самостоятельным видом. Из рисунка также очевидно, что она совсем не обязательно была единственной женщиной, жившей тогда на Земле. Скорее всего, одновременно с ней жило множество других женщин — просто они не оставили после себя потомства по прямым материнским линиям (хотя вполне могли быть, например, пра-пра-…-бабушками наших пра-пра-…-отцов).
Читать далее>>>

Источник http://elementy.ru/lib/431869

Автор Светлана Боринская
«Популярная механика» №1, 2013

Существуют ли генетические различия между расами и народами? Да, и это давно установленный наукой факт. Благодаря генетическим мутациям в одних уголках мира травятся молоком и совсем не переносят алкоголь, а в других бобы грозят людям внезапной смертью. Но то же генетическое разнообразие позволяет науке заглянуть в далекое прошлое человечества и дает важные подсказки медицине.

Данные этногеномики и этногеографии
позволяют наглядно представить себе, какими ветвями и миграционными потоками расселялось человечество со своей африканской прародины. Для каких-то этапов истории homo sapiens данные этногеномики могут быть дополнены данными палеоантропологии, археологии и лингвистики. Таким образом науки, дополняя друг друга, рисуют более подробную картину истории человечества.

В 80-е годы прошлого века мир охватила паническая волна, связанная с обнаружением вируса СПИДа. Человечество почувствовало себя совершенно незащищенным перед лицом смертельной болезни, которая может наступить в результате заражения вирусом иммунодефицита. Были забыты лозунги «свободной любви» предыдущей эпохи: теперь всё чаще говорили о «безопасном сексе», из парикмахерских исчезли опасные бритвы, а в медицине была сделана ставка на всё одноразовое.

Позже выяснилась, однако, интересная вещь: есть люди, устойчивые к заражению ВИЧ. У этих людей мутация отключила ген хемокинового рецептора, который кодирует белок, являющийся своего рода «посадочной площадкой» для вируса. Нет площадки — нет заражения. Больше всего таких людей в Северной Европе, но и там их не больше 2–4%. А обнаруженная учеными «посадочная площадка» для вируса стала мишенью разрабатываемых терапевтических препаратов и вакцин против ВИЧ.

Анти-СПИД — без СПИДа

Самое поразительное в этой истории даже не то, что по каким-то причинам именно в Северной Европе нашлось некоторое количество людей, которым не страшна «чума XX века». Интереснее другое: мутация, причем практически с современной частотой, присутствовала в геноме североевропейцев еще... 3000 лет назад. Как это могло случиться? Ведь, согласно данным современной науки, вирус СПИДа мутировал и «переселился» от африканских обезьян к человеку никак не раньше 20-х годов прошлого века. В форме ВИЧ ему нет и сотни лет!

Очевидно, некогда возникшая мутация гена хемокинового рецептора была закреплена отбором именно в североевропейском регионе, так как давала преимущество выживания на фоне распространения какой-то другой вирусной инфекции. Ее проникновение в человеческий организм происходило с использованием аналогичного СПИДу молекулярного механизма. Что это была за инфекция, сейчас точно не известно, но более-менее очевидно, что отбор, дававший преимущество обладателям мутации, шел тысячелетиями и зафиксирован уже в историческую эпоху. Как это удалось установить?
Читать далее>>>

Источник журнал "Химия и жизнь" №7 за 1999 год http://www.nehudlit.ru/books/detail1182258.html

Авторы И. Спивак, С.Афонькин

Бессмертие давно соседствует с нами. Это — все одноклеточные существа, размножающиеся исключительно бесполым способом. Разумеется, амебу из учебника зоологии за седьмой класс без труда можно лишить жизни — отравить, сварить, высушить, раздавить, наконец. Однако если ее кормить, холить и лелеять (то есть регулярно менять культуральную среду на новую и добавлять пищу), то она будет без устали делиться и никогда не состарится. В этом смысле амеба бессмертна. Если бы наше тело состояло из подобных амеб, о пенсионном возрасте речь бы, возможно, не заходила.
В первой четверти XX века из водоема выловили крошечную инфузорию, относящуюся к роду Тетрахимена (Tetrahymena pyriformis, штамм GL), которая в силу некоторых отклонений от нормы не могла вступать в половой процесс с себе подобными. Она размножалась исключительно за счет обычных делений пополам (а это главный способ воспроизводства у одноклеточных). Так вот, потомки той клетки до сих пор прекрасно чувствуют себя во многих лабораториях мира, хотя по самым скромным оценкам их отделяют от клетки-прародительницы уже более двухсот тысяч делений-поколений. Если перевести это в человеческий масштаб времени и взять среднюю продолжительность жизни по минимуму — 20 лет, то нетрудно подсчитать, что клон (штамм) данной конкретной инфузории, будь он человеком, жил бы уже 4 миллиона лет, то есть в две тысячи раз больше, чем на сегодня Агасфер. Иначе говоря, клон простейшего практически бессмертен.
Никто и никогда не видел пожилую бактерию. При ее темпах и способах воспроизводства себе подобных говорить о старении совершенно бессмысленно. Смерть в преклонном возрасте становится по-настоящему актуальным и обсуждаемым феноменом только у многоклеточных, размножающихся половым путем. В самом деле: если жизненная программа выполнена — репродуктивный период закончился, потомство оставлено и тем самым апробирован доставшийся от предков набор генов, то что теперь делать с продолжающими жить родителями?
Оставить их наслаждаться жизнью? Но они только мешают новому поколению испытывать свою приспособленность к вечно меняющейся среде обитания. Надо активно пресечь неоправданное расходование предками ресурсов и отправить пожилых родственников в расход. Другими словами, гибель многоклеточных в пострепродуктивном периоде жизни, запрограммированная природой на определенном этапе эволюции, стала выгодна для процветания вида в целом. Раз так, то неизбежно должны были возникнуть и четкие механизмы, эту гибель обеспечивающие.

Старость — ошибка природы?

Прекрасный в этом плане пример демонстрирует совсем просто устроенное многоклеточное существо — крошечный червячок, самооплодотворяющийся гермафродит нематода ценорабдитис (Caenorabditis elegans). Ее размеры едва достигают одного миллиметра, а общее количество клеток абсолютно постоянно у всех взрослых особей — около трех тысяч, причем более половины из них приходится на органы размножения. Для сравнения: новорожденный крысенок состоит примерно из трех миллиардов клеток.
Количество ДНК в каждой клетке ценорабдитиса всего лишь в двадцать раз больше, чем у средней бактерии. Время жизни этой нематоды поразительно скоротечно и составляет всего трое с половиной суток, что лишь в 250 раз больше жизни кишечной палочки, которая при благоприятных условиях делится через каждые двадцать минут. Но палочка именно делится, то есть ее молекулярная фабрика продолжает успешно работать, регулярно удваивая свое клеточное хозяйство, а вот отложившая яйца нематода совершенно неизбежно умирает в конце своей коротенькой жизни.
Ясно, что ни о каком старении за счет накопления возможных дефектов и повреждений в клетках в этом случае говорить не приходится. К роковой черте ее подводит неизбежная, четкая и смертельная, как взгляд Азазелло, работа генов, семейство которых биологи назвали CED (Caenorabditis elegans death). Продукт одного гена запускает экспрессию второго, тот активирует третий, седьмой... а в конце— хлоп! Дружный лизис всех клеток, и в результате гибель организма в целом. Такую запрограммированную клеточную смерть биологи и медики называют апоптозом. Собственно о старении говорить здесь не приходится. Какая уж тут дряхлость, когда тебе от роду не более трех суток!
Если бы подобный четкий механизм ухода из жизни работал у высших позвоночных, программа нашего пенсионного обеспечения оказалась бы совершенно не нужной. Действительно, к чему откладывать на старость, если, к примеру, после сорока семи с половиной лет неизбежно последует быстрый и безболезненный распад? Слава Богу, этого не происходит, и, может, правы те геронтологи, что говорят о феномене старости как о результате накопления всевозможных ошибок в работе клеток, из которых мы состоим? Существуют ли у человека вообще какие-либо программы ограничения времени жизни его клеток?
Читать далее>>>

Примечание Wild_Katze: Статья несколько сложновата, но она хорошо объясняет важную роль тимуса в организме.

Источник http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/317.html

Автор - Ирина Соломоновна Фрейдлин, доктор медицинских наук, профессор кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета им. И.П. Павлова, руководитель отдела иммунологии НИИ экспериментальной медицины РАМН. Область научных интересов - фундаментальная и прикладная иммунология. Автор более 200 научных работ, в том числе пяти монографий, соавтор двух учебников.


В центральной части грудной клетки, непосредственно за грудиной, расположен один из самых таинственных органов иммунной системы - тимус или вилочковая железа. У новорожденного младенца тимус уже полностью развит и в течение первого года жизни достигает максимальных размеров 25 см3. Вес тимуса шестимесячного ребенка достигает 20 г, что составляет 0,5% веса тела. Его сложная структура и напряженное функционирование сохраняются в первые 2-3 года жизни. К 20 годам половина функционирующей ткани тимуса замещается жировой тканью. К 50-60 годам инволюция тимуса завершается (рис. 1) (прим. Wild_Katze: на сайте http://www.pereplet.ru рисунки не публикуются.). Этот орган представляет собой пример чрезвычайно раннего старения и отмирания. В связи с этим возникают вопросы: какие функции выполняет тимус в детском организме и нужен ли тимус во взрослом организме или организм может обойтись без тимуса?

ТИМУС - МЕСТО СОЗРЕВАНИЯ Т-ЛИМФОЦИТОВ

Роль тимуса была убедительно показана при изучении заболевания, получившего название "синдром ДиДжорджи (DiGeorge)", при котором генетически детерминированное недоразвитие этого органа приводит к отсутствию одной из популяций лимфоцитов - Т-лимфоцитов. У детей с таким врожденным иммунодефицитом проявлялась повышенная чувствительность к вирусным, грибковым и некоторым бактериальным инфекциям [1].

Т-лимфоциты называются так, поскольку их накопление и созревание происходит в тимусе. Незрелые предшественники Т-лимфоцитов из костного мозга мигрируют в тимус, где получают название "тимоциты" и находят наиболее благоприятное микроокружение для дальнейшего развития. В наружном слое тимуса, который называют корковым, строму (основу) ткани составляют эпителиальные клетки, имеющие множество отростков. Своими отростками эпителиальные клетки как бы окружают, обнимают незрелые тимоциты, за что и получили образное название "клетки-няньки". По мере созревания тимоциты продвигаются из коркового слоя тимуса в глубину и попадают в "мозговой" слой, где встречаются с другими клетками стромы тимуса: макрофагами, дендритными клетками, фибробластами. Все эти клетки вступают в контакты с мигрирующими тимоцитами и влияют на них своими поверхностно расположенными молекулами - антигенами и своими продуктами: гормонами и цитокинами. На поверхностных мембранах всех перечисленных клеток экспрессированы антигены тканевой совместимости, с которыми комплексируются различные антигенные пептиды, в частности это могут быть фрагменты аутоантигенов [2]. Эпителиальные клетки тимуса продуцируют и секретируют белки и пептиды, получившие собирательное название "тимусные гормоны". Среди тимусных гормонов отдельные молекулы контролируют пролиферацию, дифференцировку и функции тимоцитов. Они могут также усиливать функции зрелых Т-лимфоцитов, что позволяет использовать препараты очищенных экстрактов тимуса в клинике для лечения иммунодефицитов с выраженными дефектами Т-клеток.
Читать далее>>>

Источник http://elementy.ru/lib/430845 статья из журнала «Химия и жизнь» №3, 2009

Автор - Дмитрий Юрьевич Блохин,
доктор медицинских наук,
зав. лабораторией фармакоцитокинетики НИИ экспериментальной диагностики и терапии опухолей ГУ РОНЦ им. Н. Н. Блохина РАМН

Эта статья — о причинах возникновения, закономерностях развития и путях лечения онкологических болезней, а также о тех трудностях, с которыми сталкиваются ученые-онкологи при разработке новых средств и методов лечения рака. Но вначале стоит вспомнить некоторые основные понятия.

Несколько слов про опухолевые клетки

Человеческий организм состоит примерно из 100 триллионов клеток. Изменение этого количества всегда физиологически оправданно. Например, при воспалении увеличивается число белых клеток крови (лейкоцитов), которые противостоят возбудителям инфекции. При интенсивных физических нагрузках возрастают количество мышечных клеток и мышечная масса. Процесс поддержания оптимальной численности клеток — клеточный гомеостаз — осуществляет сложная система контроля клеточных делений (пролиферации) и клеточной гибели.

Каждая клетка имеет свою продолжительность жизни: эритроциты — около 120 дней, лейкоциты — от нескольких часов (нейтрофилы) до нескольких недель (лимфоциты), а «клетки памяти», как называют специализированные иммунные лимфоциты, могут жить десятки лет. По истечении отпущенного ей срока клетка погибает. Гибель эта упорядоченна и генетически запрограммированна. Программа клеточной гибели включается, если клетка больше не нужна организму (например, принадлежит эмбриональной ткани), состарилась, заразилась вирусом, накопила много мутаций или получила иное не подлежащее восстановлению повреждение. При этом происходит последовательная саморазборка клетки на фрагменты, которые затем поглощают макрофаги или соседние клетки в качестве питательного и строительного субстрата. Как правило, в литературе для обозначения программированной клеточной гибели используют термин «апоптоз».

Программа клеточной гибели срабатывает только после многократного подтверждения «сигнала смерти». Сигнал может прийти из окружающей клетку среды или от собственных внутриклеточных «датчиков неблагополучия». Внешний сигнал клетка воспринимает специальными «рецепторами смерти», находящимися на ее поверхности. Существуют и различные внутренние сигналы, возникающие при неустранимых внутренних повреждениях клетки (в большинстве случаев — молекул ДНК), которые препятствуют ее нормальному делению или функционированию. Но независимо от источника и места получения этого сигнала в итоге запускается один и тот же каскад активации «суицидных» ферментов, которые и завершают выполнение программы: эффекторные каспазы, ДНК-фрагментирующий фактор и др.

В здоровом и нормально функционирующем организме ежесекундно погибает огромное количество клеток, столько же образуется вновь. Но иногда процесс клеточного гомеостаза выходит из-под контроля и возникает опухоль.

Опухолью называют патологическое разрастание ткани, состоящее из качественно измененных (атипичных) по морфологии, степени дифференцировки и характеру роста клеток. Не всякое увеличение объема ткани представляет собой опухоль. Отек, например, связан не с разрастанием клеток, а с накоплением межклеточной жидкости, гипертрофированные мышцы культуриста — адаптация организма к длительным физическим нагрузкам. Эти изменения преходящи: после снижения мышечных нагрузок дополнительная ткань подвергается инволюции (то есть рассасывается). Появление опухоли с адаптацией не связано, и инволюции она не подвержена. Опухоль, в отличие от нормальной ткани, не имеет выраженной структуры, ее строение в той или иной степени беспорядочно. Она образована клетками, которые не завершают дифференцировку и несут признаки юных, а часто и эмбриональных форм.

Если разрастание опухоли ограничивается местом ее возникновения, то она доброкачественная. К доброкачественным опухолям относятся миомы, липомы, эпителиомы, аденомы (окончание -ома обозначает «опухоль», а корень слова часто происходит от названия ткани, из которой возникли опухолевые клетки), папилломы, полипы, пигментные невусы — «висячие родинки», бородавки и многие другие. Доброкачественные опухоли, как правило, не представляют угрозы жизни больного, поскольку носят локальный характер. Исключение составляют опухоли мозга, которые в силу жестко ограниченного пространства черепной коробки могут механически сдавливать соседние участки мозга и кровеносных сосудов, вызывая парезы, параличи и даже гибель больного.

Если рост опухоли не ограничен собственной тканью и органом, а оторвавшиеся от основного узла атипичные клетки мигрируют в соседние и отдаленные органы, вызывая появление там вторичных опухолевых узлов (метастазов), то такая опухоль злокачественна.

Помимо способности образовывать метастазы, то есть существовать вне привычного клеточного окружения, для раковых клеток характерно неуправляемое деление, причем делиться они могут неограниченное количество раз, не обнаруживая при этом признаков старения, и в значительной мере утрачивают способность к программированной клеточной гибели. Именно совокупность всех этих признаков и отличает раковую клетку от нормальной.

Рис. 1. Клетка, получившая мутацию, передает ее одной из дочерних клеток. Изображение: «Химия и жизнь»

Опухолевая трансформация клетки происходит, когда она накапливает некоторое количество мутаций, причем не любых, а критических для канцерогенеза. Пока ученые точно не знают, сколько мутаций и в каких именно генах должно произойти, чтобы клетка стала опухолевой. Очевидно, никак не меньше пяти, а по самым оптимистическим прогнозам 8–10. Важно, что речь идет не о каком-то определенном наборе мутаций: их комбинации, определяющие опухолевую трансформацию, могут быть самыми разными. С молекулярно-генетической точки зрения не существует двух совершенно одинаковых опухолей, как и совершенно одинаковых причин их возникновения. Уникальность каждой опухоли намного превышает уникальность дактилоскопических узоров.

«Универсальной» или «главной» мутации, необходимой и достаточной для превращения нормальной клетки в раковую, ученые не обнаружили. Однако об одном гене, изменения в котором часто приводят к злокачественной трансформации, стоит упомянуть. Называется этот ген ТР53, а его белковый продукт р53 (такое невыразительное обозначение произвели от «протеин с молекулярной массой 53 килодальтона») регулирует активность более 150 генов, контролирующих цикл клеточного деления.

Процесс клеточного деления очень сложен и таит в себе немало опасностей, связанных с возникновением и закреплением соматических мутаций, то есть мутаций, возникающих в соматических клетках. Чтобы избежать такой беды, в организме существует система генетического самоконтроля клеток. Известно по крайней мере четыре контрольные (или сверочные) точки, в которых происходит анализ правильной последовательности событий репликативного цикла. Если что-то прошло не так, то пролиферация временно останавливается, а если повреждение не удается исправить, включается программа клеточной гибели, которая не позволит мутантным клеткам размножаться. Ключевую роль в этом процессе играет белок р53, который часто именуют «стражем генома», а постоянно функционирующий ген ТР53 относят к опухолевым супрессорам (тормозящим развитие опухолей). Но насколько он важен для опухолевой супрессии, пока неясно. С одной стороны, возникновение инактивирующих мутаций в гене ТР53 или полное прекращение его экспрессии (нокаут гена) вызывают дестабилизацию генома: формируется так называемый мутаторный фенотип клетки, при котором частота появления и накопления мутаций резко возрастает. Если мутация гена ТР53 получена по наследству от родителей, она присутствует во всех клетках организма и сопровождается развитием синдрома Ли-Фраумени, при котором еще в детстве возникают множественные опухоли. Такие пациенты редко доживают до совершеннолетия. Однако, как показали масштабные генетические исследования, проведенные в лабораториях разных стран, лишь чуть более половины всех исследованных злокачественных опухолей человека различной локализации и стадии развития несут мутации в гене ТР53; клетки же второй половины исследованного массива синтезируют нормальный белок р53, что, впрочем, не мешает им быть злокачественными!

Ежедневно в человеческом организме возникают сотни тысяч мутантных клеток. Их постоянно отслеживают и уничтожают две системы контроля: система клеточного генетического самоконтроля, о которой шла речь выше, и система неспецифического противоопухолевого иммунитета.

Система противоопухолевого иммунитета распознает мутантные клетки по наличию на их поверхности постороннего, не свойственного данному организму антигена или по отсутствию одного из абсолютно необходимых. К первым относятся так называемые опухоле-ассоциированные и вирусные антигены, а ко вторым — антигены главного комплекса гистосовместимости I класса, несущие информацию: «Я — свой». Если эти антигены не представлены на клетке, ей немедленно делает «смертельную инъекцию» клетка-киллер, которая осуществляет иммунологический надзор. Она формирует в стенке клетки-мишени канал, через который впрыскивает ферменты-гранзимы. Гранзимы «включают» проферменты класса каспаз — это основные исполнители программы клеточной гибели.
>>>Читать далее>>>

Источник "Медицинский справочник Физиология человека" http://www.medical-enc.ru/physiology/reaktsiya-krovi.shtml

Активная реакция крови, обусловленная концентрацией в ней водородных (Н') и гидроксильных (ОН') ионов, имеет чрезвычайно важное биологическое значение, так как процессы обмена протекают нормально только при определенной реакции.
Кровь имеет слабо щелочную реакцию. Показатель активной реакции (рН) артериальной крови равен 7,4; рН венозной крови вследствие большего содержания в ней углекислоты равен 7,35. Внутри клеток рН несколько ниже и равен 7 — 7,2, что зависит от метаболизма клеток и образования в них кислых продуктов обмена.
Активная реакция крови удерживается в организме на относительно постоянном уровне, что объясняется буферными свойствами плазмы и эритроцитов, а также деятельностью выделительных органов.

Буферные свойства присущи растворам, содержащим слабую (т. е. малодиссоциированную) кислоту и ее соль, образованную сильным основанием. Прибавление к подобному раствору сильной кислоты или щелочи не вызывает такого большого сдвига в сторону кислотности или щелочности, как в том случае, если прибавить то же количество кислоты или щелочи к воде. Это объясняется тем, что прибавленная сильная кислота вытесняет слабую кислоту из ее соединений с основаниями. В растворе при этом образуется слабая кислота и соль сильной кислоты. Буферный раствор, таким образом, препятствует сдвигу активной реакции. При добавлении к буферному раствору сильной щелочи образуется соль слабой кислоты и вода, вследствие чего возможный сдвиг активной реакции в щелочную сторону уменьшается.

Буферные свойства крови обусловлены тем, что в ней содержатся следующие вещества, образующие так называемые буферные системы: 1) угольная кислота — двууглекислый натрий (карбонатная буферная система)-, 2) одноосновный — двухосновный фосфорнокислый натрий (фосфатная буферная система), 3) белки плазмы (буферная система белков плазмы)-, белки, будучи амфолитами, способны отщеплять как водородные, так и гидроксильные ионы в зависимости от реакции среды; 4) гемоглобин — калийная соль гемоглобина (буферная система гемоглобина). Буферные свойства красящего вещества крови — гемоглобина — обусловлены тем, что он, будучи кислотой более слабой, чем H2CO3, отдает ей ионы калия, а сам, присоединяя Н'-ионы, становится очень слабо диссоциирующей кислотой. Примерно 75% буферной способности крови обусловлено гемоглобином. Карбонатная и фосфатная буферные системы имеют для сохранения постоянства активной реакции крови меньшее значение.

Буферные системы имеются также в тканях, благодаря чему рН тканей способен сохраняться на относительно постоянном уровне. Главными буферами тканей являются белки и фосфаты. Вследствие наличия буферных систем образующиеся в клетках в ходе процессов обмена веществ углекислота, молочная, фосфорная и другие кислоты, переходя из тканей в кровь, не вызывают обычно значительных изменений ее активной реакции.

Характерным свойством буферных систем крови является более легкий сдвиг реакции в щелочную, чем в кислую сторону. Так, для сдвига реакции плазмы крови в щелочную сторону приходится прибавлять к ней в 40—70 раз больше едкого натра, чем к чистой воде. Для того же чтобы вызвать сдвиг ее реакции в кислую сторону, к ней необходимо добавить в 327 раз больше соляной кислоты, чем к воде. Щелочные соли слабых кислот, содержащиеся в крови, образуют так называемый щелочной резерв крови. Величину последнего можно определить по тому количеству кубических сантиметров углекислоты, которое может быть связано 100 мл крови при давлении углекислоты, равном 40 мм рт. ст., т. е. приблизительно соответствующем обычному давлению углекислоты в альвеолярном воздухе.

Так как в крови имеется определенное и довольно постоянное отношение между кислотными и щелочными эквивалентами, то принято говорить о кислотно-щелочном равновесии крови.

Посредством экспериментов над теплокровными животными, а также клиническими наблюдениями установлены крайние, совместимые с жизнью пределы изменений рН крови. По-видимому, такими крайними пределами являются величины 7,0—7,8. Смещение рН за эти пределы влечет за собой тяжелые нарушения и может привести к смерти. Длительное смещение рН у человека даже на 0,1—0,2 по сравнению с нормой может оказаться гибельным для организма.

Несмотря на наличие буферных систем и хорошую защищенность организма от возможных изменений активной реакции крови, сдвиги в сторону повышения ее кислотности или щелочности все же иногда наблюдаются при некоторых условиях как физиологических, так в особенности патологических. Сдвиг активной реакции в кислую сторону называется ацидозом, сдвиг в щелочную сторону — алкалозом.
Различают компенсированный и некомпенсированный ацидоз и компенсированный и некомпенсированный алкалоз. При некомпенсированном ацидозе или алкалозе наблюдается действительный сдвиг активной реакции в кислую или щелочную сторону. Это происходит вследствие исчерпания регуляторных приспособлений организма, т. е. тогда, когда буферные свойства крови оказываются недостаточными для того, чтобы воспрепятствовать изменению реакции. При компенсированном ацидозе или алкалозе, которые наблюдаются чаще, чем некомпенсированные, не происходит сдвига активной реакции, но уменьшается буферная способность крови и тканей. Понижение буферности крови и тканей создает реальную опасность перехода компенсированных форм ацидоза или алкалоза в некомпенсированные.

Ацидоз может возникнуть, например, вследствие увеличения содержания в крови углекислоты или вследствие уменьшения щелочного резерва. Первый вид ацидоза —газовый ацидоз наблюдается при затрудненном выделении углекислоты из легких, например при легочных заболеваниях. Второй вид ацидоза негазовый, он встречается при образовании в организме избыточного количества кислот, например при диабете, при почечных болезнях. Алкалоз также может быть газовым (усиленное выделение CO3) и негазовым (увеличение резервной щелочности).

Изменения щелочного резерва крови и незначительные изменения ее активной реакции всегда происходят в капиллярах большого и малого круга кровообращения. Так, поступление большого количества углекислоты в кровь тканевых капилляров вызывает закисление венозной крови на 0,01—0,04 рН по сравнению с артериальной кровью. Противоположный сдвиг активной реакции крови в щелочную сторону происходит в легочных капиллярах в результате перехода углекислого газа в альвеолярный воздух.

В сохранении постоянства реакции крови имеет большое значение деятельность дыхательного аппарата, обеспечивающего удаление избытка углекислоты путем усиления вентиляции легких. Важная роль в поддержании реакции крови на постоянном уровне принадлежит также почкам и желудочно-кишечному тракту, выделяющим из организма избыток как кислот, так и щелочей.

При сдвиге активной реакции в кислую сторону, почки выделяют с мочой увеличенные количества кислого одноосновного фосфата натрия, а при сдвиге в щелочную сторону происходит выделение с мочой значительных количеств щелочных солей: двухосновного фосфорнокислого и двууглекислого натрия. В первом случае моча становится резко кислой, а во втором — щелочной (рН мочи в нормальных условиях равен 4,7— 6,5, а при нарушениях кислотно-щелочного равновесия может достигать 4,5 и 8,5).

Выделение относительно небольшого количества молочной кислоты осуществляется также потовыми железами.

Многие далекие от медицины люди полагают, что причины болезней кроются только в неправильных образе жизни и питании. Они, а также другие люди могут узнать из этой статьи о других причинах болезней и задуматься над ними.

Источник http://www.nkj.ru/archive/articles/7012/ журнал "Наука и жизнь" 2000 год, №4

Кандидат медицинских наук А. НЕСВЕТОВ, доцент, врач-патолог

Болезни человека появились вместе с самим человечеством. Одни люди болели, другие их лечили. Этих других стали называть врачами. Некоторые из них, не довольствуясь своим ремеслом, стремились понять суть болезни, а вместе с ней и суть самого человека. Знания об анатомии и физиологии животных и человека постепенно накапливались, отражая развитие естественных наук, техники и технологий.

История медицины изобилует подвигами и трагедиями. Она знала времена научных озарений и тысячелетие гнетущей схоластики. Крупнейшие открытия в медицине были сделаны, пожалуй, только в XVI-XVII веках и связаны с Парацельсом, Гарвеем, Везалием... Затем, после длительного перерыва, уже на рубеже XIX-XX веков появилась серия блестящих работ, придавших биологической науке современные формы, - Пастера, Бернара, Коха, Дарвина, Вирхова, Менделя, Павлова, Фрейда и других.

Сегодняшнюю "погоду" в представлениях о природе болезней делают в основном молекулярные биологи, генетики, биохимики, работающие на уровне внутриклеточных структур и химических реакций. Эти исследования настолько сложны, что, к сожалению, остаются, мягко говоря, малоизвестными врачам лечебно-диагностической сети. Я - из их числа. Тем не менее утверждать, что теперь медицине все понятно и болезни не сегодня-завтра исчезнут, мне кажется, преждевременно. Так что продолжим задавать вопросы.

Изучая в течение без малого 40 лет на послойных срезах и под микроскопом удаленные во время операции различные органы больных людей, а также органы умерших от болезней, я старался обращать внимание не только на сам патологический процесс (воспаление, опухоль и т. д.), но и на нормальные участки больного органа. Я пытался найти объяснение постоянству появления язвы и рака на малой кривизне выходного отдела желудка или преимущественно в прямой кишке, а туберкулеза - в верхушке легких и т. д.

К удивлению, в абсолютном большинстве случаев наряду с изменениями, связанными с самой болезнью, я обнаруживал и другие. Эти другие изменения широко упоминаются в литературе, но только тогда, когда они имеют самостоятельное значение и касаются всего органа или большей его части, но ни в коем случае - в качестве обязательного и постоянного условия морфологической картины болезней.

Речь идет о различных мелких, малозаметных и потому чаще недоступных ранней диагностике тканевых дефектах и несообразностях. Какая связь между болезнью и этими маленькими дефектами? С чем связано их появление? Каков механизм их возникновения? Вопросы, вопросы...

Судьба распорядилась так, что мне пришлось, как морфологу, очень тесно столкнуться с тремя заболеваниями. Но какими! Туберкулез легких. Артериальная гипертензия. Злокачественная опухоль.

>>>Читать далее>>>

Источник
http://biosocium.ru/index.html
http://biosocium.ru/rol_2.html

Все вопросы, на которые человек пытается найти ответы так или иначе свя­заны с самим человеком, являющимся венцом творения природы. Ведь именно человек — субъект и носитель культуры, именно он интегрирует и замы­кает в себе все формы и уровни организации материи, являясь одновре­менно существом и биологическим, и социальным, а главное — обла­дающим разумом — высшим результатом развития мира. Для понимания сущности человека требуется комплексный подход, который может быть выработан только на совокупной основе различных наук.

В истории науки в вопросе о взаимодействии биологических и социальных факторов в индивидуальном развитии человека встречаются самые различные точки зрения. Немецкий биолог Э. Геккель, полагал, что развитие человека и общества оп­ределяется главным образом биологическими факторами, а двига­телем общественного развития и эволюции человека являются борьба за существование и естественный отбор. Поэтому возник­новение социал-дарвинизма, который придерживается именно такой позиции, часто связывают именно с именем Геккеля.

Ф. Гальтон в 1869 г. впервые сформулировал принципы евгеники. Он предложил изучать влияния, которые могут улучшить наследственные качества (здоровье, умственные способности, ода­ренность) будущих поколений. При этом прогрессивные ученые ставили перед евгеникой гуманные цели, но ее идеи нередко использовались для оправдания расизма. Это произошло с фа­шистской расовой теорией. В современной науке многие пробле­мы евгеники, особенно борьба с наследственными заболеваниями, решаются в рамках медицинской генетики.

Ф. Гальтон в 1870 г. в книге «Наследственный гений» утверждал превосходство северной (нордической) расы людей (в том числе и умственное), а также вообще белых над неграми. Он полагал, что предста­вители превосходящей расы не должны вступать в брак с предста­вителями отсталой.

В 1918 г. ученые П. Попенто и Р. Джонсон в книге «При­кладная евгеника», которая в ряде стран использовалась в качест­ве учебника по расизму, утверждали, что расовая неприязнь оп­ределяется биологическим механизмом, что негры являются непол­ноценной расой по сравнению с белыми.
После разгрома фашизма стали появляться работы, которые утверждали, что смешение рас биологически не только не опасно, но даже благоприятно (например, книга Л. Данна и Т. Добжанского «Наследственность, расы, общество», 1946 г.). Большое значение имели также Заявления ЮНЕСКО в 1950 и 1951 гг., в которых утверждалось равенство всех рас и говорилось о том, что наука не располагает данными о различиях в интеллектуальных способ­ностях разных рас, а межрасовые браки безопасны.

Однако и сегодня появляются работы, в которых говорит­ся о генетических различиях между расами, о более низком IQ негров, т.е. делается вывод о том, что коэффициент умст­венных способностей определяется прежде всего наследственно­стью и расовой принадлежностью. Самые серьезные и тщательные исследования показывают, что особен­ности генотипа проявляются не на расовом, а на индивидуальном уровне, и у каждого человека генотип уникален(1). А различия между IQ обусловлены не только наследственностью, но и средой. Когда известный негритянский общественный деятель
Р. Иннис провел изучение IQ у негров из развитых районов индустриального Се­вера США и у белых из отсталого сельскохозяйственного Юга, то обнаружилось, что более высокий коэффициент умственных спо­собностей был у негров. Имеются и другие подобные исследова­ния, опровергающие различного рода расистские концепции.

В современной научной литературе существует два различных подхода к решению проблемы о роли социальных и биологических фак­торов в индивидуальном развитии человека. Одни авторы утвер­ждают, что оно целиком обусловлено генами, абсолютизируя, та­ким образом, биологический фактор. Это направление называет­ся панбиологизм. Другая позиция заключается в том, что все люди рождаются с одинаковыми генетическими задатками, а главную роль в развитии их способностей играют воспитание и образова­ние. Данная концепция получила название пансоциологизм.

Рассматривая эту проблему, необходимо понимать, что в инди­видуальном развитии человека различаются два периода — эм­бриональный и постэмбриональный. Первый охватывает промежу­ток времени с момента оплодотворения женской яйцеклетки муж­ским сперматозоидом и до рождения ребенка, т.е. период внутри­утробного развития человеческого эмбриона (зародыша). «В эм­бриональный период, — пишет академик Н.П. Дубинин, — разви­тие организма происходит по жестко закрепленной генетической программе и при сравнительно слабом (через организм матери) влиянии окружающей физической и социальной среды». Уже на самой ранней стадии развития эмбриона начинается реализация генетической программы родителей и закреплен­ие ее в хромосомах ДНК. При этом развитие и человеческого эм­бриона, и эмбрионов других позвоночных очень сходно, особенно на ранних стадиях. А длительно сохраняющееся сходство эмбрио­нов человека и обезьян свидетельствует об их филогенетическом родстве и единстве происхождения.

Каждый человек является носителем специфического, инди­видуального набора генов, поэтому он, генетически уникален. Свойства человека во многом детерминированы генотипом, а их пере­дача от поколения к поколению происходит на основе законов наследственности. Индивид наследует от родителей такие свойст­ва, как телосложение, рост, массу, особенности скелета, цвет кожи, глаз и волос, химическую активность клеток. Многие также говорят о наследовании способности к вычислению в уме, склон­ности к тем или иным наукам и т.д.
Читать далее>>>

Источник http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/NATURE/08_00/CANCER.HTM

Авторы: Николай Казимирович Янковский, доктор биологических наук, профессор,
заведующий лабораторией анализа генома Института общей генетики им.Н.И.Вавилова РАН.
Анна Вячеславовна Баранова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник той же лаборатории.

Как возникает рак? Спросите любого студента-медика - и он расскажет вам, что иногда в организме появляются клетки, по каким-то причинам “выходящие из-под общего контроля”, они разрастаются, образуется опухоль, которая распространяется все шире и шире, давит на соседние ткани, а потому причиняет боль, отбирает питательные вещества и в конце концов дает метастазы, рассеивающиеся по удаленным органам. Картина безрадостная. Однако не следует предаваться преждевременной грусти - клеткам не так-то просто вырваться на свободу.

Существуют специальные механизмы, ограничивающие клеточный рост. Целый ряд генов кодирует белки, препятствующие развитию рака. Такие гены называются супрессорами (подавителями) опухолевого роста, или по старой терминологии - антионкогенами. Для того чтобы клетка взрослого организма “получила мандат на деление”, необходимы очень веские причины - к примеру, восстановление поврежденной ткани. Но защитные механизмы подвержены износу. Под воздействием естественной радиации и реагирующих с ДНК химических веществ или просто с течением времени в генах-супрессорах возникают мутации, нарушающие их нормальную работу.

У каждого человека (как, впрочем, и у каждой мыши, кузнечика и червяка) имеется двойной набор генов, полученный от матери и отца. Для того чтобы клетка вышла из-под контроля и начала безостановочно делиться, необходимы два независимых мутационных события в обеих копиях гена-супрессора. Вероятность такого несчастливого совпадения достаточно мала. Однако случается, что ребенок получает в наследство один из аллелей уже испорченным. Тогда для развития опухоли достаточно одного удара - и защитные механизмы будут сокрушены. Приблизительно в одном проценте случаев (а это не так уж мало, как кажется на первый взгляд) злокачественная опухоль, а точнее предрасположенность к ее возникновению, наследуется. Изучение ДНК пациентов с такими синдромами предрасположенности к определенным видам злокачественных опухолей помогает разобраться, почему возникает рак, как функционируют супрессоры опухолевого роста и какие методы борьбы с раком наиболее перспективны [1].

Рассмотрим действие гена-супрессора опухолевого роста на примере хорошо изученного онкологического заболевания ретинобластомы - детской опухоли, развивающейся на глазной сетчатке и достаточно легко поддающейся лечению. Ретинобластома возникает в результате мутации обеих копий гена-супрессора Rb1 (от англ. retinoblastoma). Даже при наличии двух мутаций вероятность развития опухоли составляет 90%, а 10% носителей поврежденных генов остаются совершенно здоровыми - считается, что их защищают какие-то невыясненные факторы среды. Кроме семейных случаев, когда один мутантный аллель получен от кого-то из родителей, а второй испортился “по ходу дела”, описаны и редкие ненаследственные, при которых обе мутации появились независимо одна от другой в течение жизни пациента. Однако для потомков человека, перенесшего ретинобластому, вероятность развития этого заболевания гораздо выше, чем средняя величина риска в человеческой популяции. Более того, у наследников из “ретинобластомных” семей нередко поражаются оба глаза, и каждая опухоль развивается независимо в течение жизни.

Как же неповрежденный ретинобластомный ген сдерживает возникновение опухоли? Он кодирует белок RB1, присутствующий в каждой клетке на протяжении всего клеточного цикла - и во время деления, и во время подготовки к нему. Клеточный цикл - это нормальный образ жизни клетки, от деления к делению. Однажды разогнавшись, колесо клеточного деления катится, умножая количество клеток в геометрической прогрессии. Однако лишь малая часть клеток нашего организма - так называемые стволовые клетки крови, да клетки нижнего слоя постоянно отшелушивающегося эпидермиса - делится непрерывно. Большинство клеток спокойно сидит на своих местах и исправно функционирует. Происходит это потому, что небольшие белки, отвечающие за переход клетки к делению, надежно скреплены со сторожевым белком RB1. Если организму понадобится, чтобы данная клетка перешла от покоя к делению, RB1 получит сигнал (присоединение к белку RB1 нескольких остатков фосфорной кислоты) к высвобождению связанных с ним белков, а они в свою очередь запустят деление клетки. Похоже на пружину механических часов, прижатую стопором. Стопор отпущен - пружина начинает раскручиваться. RB1 всегда наготове: как только процесс деления закончится, этот белок опять возьмет ситуацию под контроль, и клетка перейдет в состояние покоя.

Что же произойдет, если RB1 по тем или иным причинам выйдет из строя? Ответ понятен. Ничем не сдерживаемые белки, ответственные за деление, разгонят клетку на постоянное и быстрое удваивание, масса “сумасшедших” клеток будет расти, образуется злокачественная опухоль.

К настоящему времени известно около 20 генов, ответственных за торможение деления клетки на различных его этапах и в разных тканях. Эти гены называют “хранителями клеточного цикла”. Повреждение каждого из таких генов-супрессоров приводит к развитию конкретных разновидностей рака, а также к соответствующему наследственному синдрому предрасположенности к этим типам опухолей.

Однако не все так просто. В соответствии с принятой в настоящее время теорией, формирование злокачественной опухоли является кульминацией достаточно длительного, многошагового процесса. Опухоль не сразу становится агрессивной, заболевание развивается постепенно. Сначала безобидный полип на стенке кишечника; затем небольшая опухоль, окруженная капсулой и ничем не беспокоящая своего хозяина; потом - легкое недомогание и последующая диагностика заболевания; несколько курсов лечения, в результате которых опухоль то отступает, то разрастается снова; наконец, метастазы, устойчивые к действию лекарственных препаратов.

Нередко для полного развития опухоли требуется шесть и более независимых мутационных событий, нарушающих функцию различных клеточных генов-супрессоров. Исходя из достаточно низкой частоты мутаций в соматических клетках, трудно представить, что так много мутантных генов может возникнуть у представителей одной и той же клеточной линии за время человеческой жизни. Образование опухоли значительно облегчается, если ДНК предзлокачественных клеток по тем или иным причинам становятся в большей степени подверженными мутациям, чем ДНК нормальных клеток. Однажды закрепившийся ускоренный мутагенез подстегивает пошаговое развитие опухоли.

Существуют также гены, снижающие скорость появления мутаций (их называют генами “общего контроля”). Делают они это по-разному: одни исправляют уже возникшие ошибки, ремонтируя поврежденные участки ДНК, другие участвуют в организации контрольной проверки ДНК перед новым делением. Если ДНК клетки повреждена, эти гены выполняют функцию “санитаров леса”, выбраковывая клетку, несущую мутантные гены. Когда ДНК клетки повреждена столь сильно, что надежды на качественную починку уже не осталось, белок, кодируемый геном р53, запускает внутриклеточный каскад реакций, приводящий к добровольной клеточной смерти - апоптозу. Дефектная клетка совершает самоубийство, переваривая саму себя. Тысячи клеток нашего организма подвержены апоптозу каждый день - но мы не чувствуем этого, потому что поврежденные клетки исчезают незаметно, безо всяких признаков воспаления. Тем самым организм защищается от возможного развития опухоли, состоящей из потомков дефектной клетки.

Нетрудно догадаться, что гены “общего контроля” также служат супрессорами опухолевого роста. Повреждение обеих копий гена “общего контроля” ускоряет закрепление мутаций, а значит, увеличивается их доля, приходящаяся на гены-“хранители клеточного цикла”, и в конце концов возникает опухоль.

Читать далее>>>

Примечание Wild_Katze: И эту статью те читатели, кому она покажется слишком сложной для понимания, все-таки дочитайте до конца (что непонятно - пропустите) и здесь тоже постарайтесь понять главное:
1. Это то, что наш организм - сложнейшая система, сильные сбои в которой вряд ли могут исправить домашние средства.
2. Эта теория не очередная фантазия ученых, а самый передний край науки. Эта теория дает ответы на те вопросы, которые долгое время оставались без ответа у других теорий, например у холестериновой. Ведь никто не мог раньше сказать, почему атеросклероз может быть при любых уровнях холестерина в крови.

Минисловарик

Вазодилатация — увеличение просвета кровеносных сосудов, расширение сосудов, расслабление гладкой мускулатуры в стенках кровеносных сосудов.
Противоположным процессом вазодилатации является вазоконстрикция.
Вазоконстрикция — сужение просвета кровеносных сосудов, сокращение мышечных стенок сосудов.


Источник http://vivovoco.astronet.ru/VV/JOURNAL/NATURE/05_00/05_38-46.HTM

Автор Олег Александрович Гомазков, доктор биологических наук, профессор,
главный научный сотрудник Института биомедицинской химии РАМН.

Историческая преамбула

Вот интересно, откуда Шекспир знал это?
И влил в притвор моих ушей настой,
Чье действие в таком раздоре с кровью,
Что мигом обегает, словно ртуть,
Все внутренние переходы тела,
Створаживая кровь, как молоко,
С которым каплю уксуса смешали.
“Гамлет”. Акт первый. Сцена пятая

Борис Пастернак в переводе почти не уклонялся от шекспировского текста. В тайне убийства Гамлета-отца на удивление похоже отражены знания физиологии той эпохи. Еще нет великой книги Уильяма Гарвея “Анатомическое исследование о движении сердца и крови”, где описано, как “кровь кружит в теле”. Еще нет знаний о процессах ее свертывания, но хорошо известны свойства растительных ядов и, в частности белены, которой был отравлен король. Уже сожжен на костре инквизиции богослов и врач Мигуэль Сервет, открывший легочное кровообращение. “Жизненный дух берет свое начало в левом сердечном желудочке, при этом <...> путь крови вовсе не пролегает через перегородку сердца, как принято думать, а чрезвычайно искусным образом гонится другим путем из правого сердечного желудочка в легкие”, — писал он в книге “Восстановление христианства...”, стоившей ему жизни.

В 1592 г. швейцарец Гаспар Бахин опубликовал свой труд “Theatrum Anatomicum”, где представлены картинки “полипа из сердца” [1]. Говоря сегодняшним языком, то были тромбиновые “слепки” полостей сердца и коронарных сосудов умершего человека, возникающие из “застывшей” крови. Эти экзотические образования, похожие на пучок корней диковинного растения, точь-в-точь соответствовали внутреннему устройству сердца и питающих его венечных артерий. Их форма отражала структуру “внутреннего тела” кровеносной системы — эндотелия, слоя клеток, выстилающего внутреннюю поверхность кровеносных и лимфатических сосудов, а также полостей сердца.

Зримое чудо

“С каждым днем занимаясь вскрытиями со все большим усердием, я с особой тщательностью изучал строение и функцию легких... При прямом падающем свете на поверхности легких в распущенном состоянии заметна чудесная сеть, которая кажется тесно связанной с отдельными пузырьками... Я придерживаюсь мнения, что вся масса крови, беспрерывно текущая по венам и артериям и состоящая из маленьких частиц, составлена из двух весьма сходных между собой жидкостей — беловатой, которая обычно называется сывороткой, и красноватой...” — так Марчелло Мальпиги впервые в 1661 г. описал микроциркуляторную систему легких и красные кровяные тельца.

Мальпиги работал с комбинацией простейших линз (Левенгук еще не изобрел микроскоп); успех достигался интуицией и усердием. Книга, в которой он описал свое открытие, приобрела большую известность; она логически завершала учение Гарвея. Мальпиги избрали почетным членом Английского Королевского научного общества. Однако на родине самого итальянца, в Болонье, его успех встретили враждебно. Однажды к нему явились двое замаскированных коллег в масках, в сопровождении нанятых хулиганов, которые избили 60-летнего профессора и разгромили его дом. Так своеобразно решалась тогда проблема “внешнего отзыва” и “черного рецензента”.

Ныне увидеть “зримое чудо” совсем несложно. На предметном столике бифокального микроскопа с разрешением в 800—1000 раз распластаем орошаемый физиологическим раствором препарат легких или брыжеечной ткани, пронизанный кровеносными микрососудами; сфокусируем и увидим в принципе то, что впервые рассмотрел Мальпиги, однако усиленное современной техникой и знаниями о системе микроциркуляции.

Крупные сосуды — артерии и вены, — разветвляясь, переходят во все более мелкие, постепенно превращаясь в ажурную сеть артериол, венул, капилляров, насыщающих каждый орган. Здесь происходят жизненно важные процессы обмена газов и продуктов питания организма. Средний диаметр капилляра человека 6—10 мкм, его длина около 750 мкм. Суммарное поперечное сечение капиллярного русла в 700 раз превышает сечение аорты, через которую кровь выбрасывается из сердца. Общая площадь сети капилляров составляет 1000 м2. Но если учесть, что в обмене также участвуют пре- и посткапиллярные сосуды, эта величина вырастает вдвое2. Вот здесь и разыгрываются десятки, быть может, сотни биохимических процессов, связанных с межклеточным обменом — его организацией, регуляцией и реализацией.

Работу микрососудов можно сравнить с микроциркуляторным маятником, обеспечивающим периодические задержки и промывки кровотока. В состоянии покоя функционирует не более четверти всех капилляров; при тяжелой физической работе их число увеличивается в 1.5 раза; при воспалении, атеросклерозе, нарушениях гемодинамики — снижается до величин, функционально недостаточных.

Есть еще одна особенность. В процессе жизнедеятельности физиологические системы работают неравномерно. Поел человек, и значительная доля крови направляется к органам пищеварения; занят интенсивной мыслительной деятельностью — мозговые структуры нуждаются в наибольшем снабжении кислородом, питательными веществами, пластическими материалами; выполняет физическую работу — системная гемодинамика и микроциркуляция мышц, сердца, легких обретают статус наибольшего обеспечения. Господствует рациональный физиологический закон: получает в первую очередь тот, кто в этом сейчас более всего нуждается. Старый купеческий принцип: “Всем сестрам — по серьгам!” — для природы неприемлем. В организме действует строгая и целесообразная избирательность, определяемая потребностями работающих систем. И если мы ведем речь о микроциркуляции, в глубинах которой происходят фундаментальные обменные процессы, то организация такой избирательности (т.е. перераспределение зон кровообращения) должна регуляторно обеспечиваться на рубеже кровь—стенка сосуда, где и находится эндотелий — “внутреннее тело” гемодинамики.

“Maestro of the blood circulation”

Говоря о сосудистой системе, было бы примитивным упрощением иметь в виду только крупные и мелкие пронизывающие тело “трубочки”, которые служат механическим “кровепроводом”... Кровь, за 40—60 с обегающая все уголки живого тела, помимо эритроцитов, главных носителей кислорода и углекислоты, содержит многие другие компоненты. Тромбоциты, похожие на миниатюрные лепешечки, — клетки, начиненные биологическим материалом, который необходим для “ремонтных работ” в сосудистой стенке. Не соответствуя общей стремительности потока, лениво перекатываясь по внутренней стенке, движутся лейкоциты. Они выполняют охранную миссию, обладая особой чувствительностью ко всему чужеродному. Здесь же макрофаги, похожие на растрепанные цветочные бутоны, — клетки иммунной защиты. А также системы белков, ферментов, гормонов, низкомолекулярных продуктов — целый сонм биологически активных веществ, синтезируемых или выбрасываемых в кровь из тканей.

Для сохранения равновесия в системе гемодинамики и для поддержания транскапиллярного обмена есть несколько условий, в реализации которых участвуют как химические факторы сосудистой стенки, так и перечисленные клетки крови.

Во-первых, — определенный уровень гидростатического давления в сосуде, без чего невозможны непрерывное движение крови и обменная функция между кровью и тканями.

Во-вторых, — непрерывность кровотока. Спазм сосуда, образование микротромбов, скопление клеток в каком-то участке микроциркуляторного ложа должны устраняться незамедлительно.

В-третьих, — репарация поврежденной сосудистой стенки; включение биохимических и физических механизмов; активация тромбоцитов и фермента тромбина, образование “заплаток” из фибриновых волокон, спазм микрососудов.

Эти условия формулируются как единое правило поддержания равновесия между тонусом сосуда, его физической целостностью и свойствами текущей крови, что некогда было определено как “гемо-васкулярный гомеостаз” [3]. Если свойства крови меняются — увеличивается число микроагрегатов, растет ее вязкость и, следовательно, возникает опасность нарушения транскапиллярной функции — в дело вступают биохимические системы, регулирующие течение транспортируемой жидкости и адаптивные изменения мышечного тонуса сосудов. Так постулировалась нами в 70-х годах роль калликреин-кининовой системы крови.

Наконец (в-четвертых), — регуляция транскапиллярной проницаемости. Существовавшее долгое время представление о пассивной роли микрососудов в обменных процессах рухнуло под лавиной новых фактов. В словаре нынешних специалистов фигурируют такие понятия как “микровезикуляция”, “пиноцитоз”, “интерстициальный градиент”, “скаффелдинг” (создание строительного каркаса), “ремоделирование мембран” и др. Эндотелий — мономерный слой пограничных клеток между кровью и мышечным слоем сосуда — оказывается важнейшей тканевой структурой, причастной к регуляции и реализации всех перечисленных функций.

В 1945 г. австралийский патолог Г.Флори, работавший в Оксфорде вместе с А.Флеммингом и Э.Чейном, получил Нобелевскую премию за пенициллин. Однако остались малоизвестными его последующие работы по изучению эндотелия. Используя электронную микроскопию, Флори установил, как макромолекулы диффундируют сквозь стенки артерий и вен различных органов. Он впервые обнаружил мембранные микроструктуры эндотелия и межклеточные соединения, участвующие в транспортных процессах; выяснил его роль в образовании атеросклеротических изменений сосудов. Работы Флори послужили основой сегодняшних представлений об эндотелии — ткани, ответственной за сопряжение множества процессов в системе кровообращения. Эти исследования привели к пониманию молекулярных причин патогенеза многих сосудистых заболеваний: атеросклероза, гипертонии, сердечной и почечной недостаточности, отеков. Возникло особое понятие (по сути новая клиническая форма — эндотелиальные дисфункции), объединяющее огромный спектр нарушений сердечно-сосудистой системы в целом.

По современным представлениям, эндотелий — не просто барьер или фильтр. Это — активный эндокринный орган, самый большой в теле, диффузно рассеянный по всем тканям. Он синтезирует субстанции, важные для контроля свертывания крови, регуляции тонуса и артериального давления, фильтрационной функции почек, сократительной активности сердца, метаболического обеспечения мозга. Контролирует диффузию воды, ионов, продуктов метаболизма. Реагирует на механическое воздействие текущей жидкости, кровяное давление и ответное напряжение, создаваемое мышечным слоем сосуда. Чувствителен к химическим и анатомическим повреждениям, которые могут приводить к повышенной агрегации и адгезии (прилипанию) циркулирующих клеток, развитию тромбоза, оседанию липидных конгломератов. “Маэстро кровообращения” — так именовал его нобелевский лауреат британский фармаколог Дж.Вейн. (Старинный словарь определяет “маэстро” как почетный статус дирижера оркестра или виртуоза-музыканта.)

Попробуем определить четыре уровня, по которым развивается биологическое и медицинское знание.

— Как устроено? — Анатомия органа, клетки, молекулярной структуры. Гален и Везалий начинали с исследования человеческого тела, его отдельных частей, соединяемых понятием “система”. Шлейден, Шванн, Вирхов сфокусировали знание на клеточной организации тела. Биохимия ХХ в. открыла макромолекулы — белки, липиды, нуклеиновые кислоты, составляющие базис живых структур.

— Как работает? — Физиология и биохимия. Необходимость понять, как “оно” (так устроенное) функционирует во взаимодействии. Исходно биохимия, на которой зиждется вся молекулярная анатомия живого, именовалась физиологической химией. В итоге, физиология — это философия живого, представление “так устроенного” в объеме взаимосвязей и противоречий.

— Почему поломалось? — Патофизиология и патология. В каком звене, в какой структуре произошел сбой? Здесь действуют принципы как частного, так и общего (системного) порядка, поскольку известные законы физиолого-биохимического устройства организма с той же конкретностью и мощью участвуют в сотворении болезни, “зла”.

— Как исправить? — Терапия, основанная на знании ключевых звеньев, усилением функции которых или, наоборот, ослаблением можно скоррегировать нарушенное равновесие. Вернуть работу органа, системы, цепи биохимических процессов к исходному и функционально необходимому балансу.

Эндотелий — “эндокринное дерево” (как устроено?)

Эндотелий, по классическому определению гистологов, — однослойный пласт специализированных клеток, выстилающих изнутри все сердечно-сосудистое дерево. Для человека среднего веса — это ткань с общей площадью в шесть теннисных кортов (эдакий “Уимблдон” со всеми запасниками) и весом около 1.8 кг. Один триллион клеток со сложнейшей “биохимической кухней”, включающей системы синтеза белков и низкомолекулярных веществ, рецепторы, ионные каналы.

Эндотелиальное дерево совсем не однородно в своей архитектуре. Его гетерогенность, соответствующая гетерогенности сосудистого ложа, зависит от размера, структуры, биохимической организации, функции данного органа. Эндотелий коронарных сосудов, легочный эндотелий, церебральный и др., хотя и схожи анатомически, но существенно различаются в генной и биохимической специфичности, типах рецепторов, наборе белков-предшественников, ферментов, трансмиттеров. Соответственно патологические явления также избирательно развиваются в популяциях эндотелиальных и сосудистых клеток: они неодинаково чувствительны к атеросклерозу, ишемическим нарушениям, развитию отека и др. Эти особенности весьма существенны при формировании эндотелиальных дисфункций и других патологий.

Поперечный срез сосуда (вверху слева) и микроструктура эндотелиальной клетки.

Читать далее>>>

Фрагмент статьи "Великая иммунологическая революция" из журнала «Наука и жизнь» №9, 2010

Источник http://elementy.ru/lib/431160?page_design=print

Сергей Недоспасов,
Член-корреспондент РАН Борис Руденко, обозреватель журнала «Наука и жизнь»

Об авторе
Сергей Артурович Недоспасов — заведующий кафедрой иммунологии биологического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова, заведующий лабораторией Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН, заведующий отделом Института физико-химической биологии им. А. Н. Белозерского.

Как начинаются революции

В 1989 году американский иммунолог профессор Чарльз Джэнуэй (Charles Janeway) опубликовал работу, которая очень скоро была признана провидческой, хотя, как и у теории Мечникова, у неё были и остаются серьёзные, эрудированные противники.

Чарльз Джэнуэй (1943–2003)

Джэнуэй предположил, что на клетках человека, отвечающих за иммунитет, существуют специальные рецепторы, распознающие какие-то структурные компоненты патогенов (бактерий, вирусов, грибков) и запускающие механизм ответной реакции. Поскольку потенциальных возбудителей заболеваний в подлунном мире насчитывается неисчислимое множество, Джэнуэй предположил, что и рецепторы будут распознавать какие-то «инвариантные» химические структуры, характерные для целого класса патогенов. Иначе просто не хватит генов!

Жюль Хоффманн
(Примечание Wild_Katze: Нобелевская премия по физиологии и медицине за 2011 год присуждена Брюсу Бойтлеру, Ральфу Штайнману и Жюлю Хоффману за работы в области иммунологии - за исследования врожденного иммунитета.)

Спустя несколько лет профессор Жюль Хоффманн (впоследствии ставший президентом Французской академии наук) обнаружил, что мушка-дрозофила — почти непременный участник важнейших открытий в генетике — обладает защитной системой, до того момента недопонятой и неоценённой. Оказалось, что у этой плодовой мушки есть специальный ген, который не только важен для развития личинки, но и связан с врождённым иммунитетом. Если в мушке этот ген испортить, то при заражении грибками она погибает. Причём от других болезней, например бактериального характера, не погибнет, а от грибковой — неизбежно. Открытие позволяло сделать три важнейших вывода. Во-первых, примитивная мушка-дрозофила наделена мощным и эффективным врождённым иммунитетом. Во-вторых, её клетки обладают рецепторами, распознающими инфекции. В-третьих, рецептор специфичен к определённому классу инфекций, то есть способен распознавать не любую чужеродную «структуру», а только вполне определённую. А от другой «структуры» данный рецептор не защищает.

Вот эти два события — почти умозрительную теорию и первый неожиданный экспериментальный результат — и следует считать началом великой иммунологической революции. Дальше, как и бывает в науке, события развивались по нарастающей. Руслан Меджитов, который окончил Ташкентский университет, потом аспирантуру в МГУ, а впоследствии стал профессором Йельского университета (США) и восходящей звездой мировой иммунологии, первым обнаружил эти рецепторы на клетках человека.

Руслан Меджитов

Оказалось, что у нас их не менее десятка. Каждый специализируется на определённом классе патогенов. Если говорить упрощённо, то один распознаёт грамотрицательные инфекции, другой — грамположительные, третий — грибковые, четвёртый — белки одноклеточных паразитов, пятый — вирусы и так далее. Рецепторы располагаются на многих типах клеток и даже на клетках кожи и эпителия. Но в самую первую очередь — на тех, что отвечают за врождённый иммунитет, — фагоцитах. Подобные рецепторы были обнаружены у амфибий, рыб, других животных и даже растений (хотя у последних механизмы врождённого иммунитета функционируют по-другому).

Так, спустя почти сто лет, окончательно решился давний теоретический спор великих научных соперников. Решился тем, что оба были правы — их теории дополняли друг друга, причём теория И. И. Мечникова получила новое экспериментальное подтверждение.

А фактически произошла концептуальная революция. Оказалось, что для всех сущих на Земле врождённый иммунитет — главный. И только у наиболее «продвинутых» по лестнице эволюции организмов — высших позвоночных в дополнение возникает иммунитет приобретённый. Однако именно врождённый руководит его запуском и последующей работой, хотя многие детали того, как всё это регулируется, ещё предстоит установить.

«Адъювант его превосходительства»

Новые взгляды на взаимодействие врождённой и приобретённой ветвей иммунитета помогли разобраться в том, что до сей поры было непонятно.

Как действуют вакцины в тех случаях, когда они работают? В общем (и весьма упрощённом) виде это происходит примерно так. Ослабленный возбудитель болезни (как правило, вирус или бактерия) вводится в кровь животного-донора, например лошади, коровы, кролика и т. д. Иммунная система животного продуцирует защитный ответ. Если защитный ответ связан с гуморальными факторами — антителами, то его материальные носители можно очистить и перенести в кровь человека, одновременно перенося и защитный механизм. В других случаях ослабленным (или убитым) патогеном заражают или иммунизуют самого человека, надеясь вызвать иммунную реакцию, которая сможет защитить от реального возбудителя болезни и даже закрепиться в клеточной памяти на долгие годы. Именно так Эдвард Дженнер в конце XVIII века впервые в истории медицины провёл вакцинацию против оспы.

Однако такая методика срабатывает далеко не всегда. Не случайно до сих пор нет вакцин против СПИДа, туберкулёза и малярии — трёх наиболее опасных заболеваний в мировом масштабе. Более того, на многие простые химические соединения или белки, которые являются чужеродными для организма и просто обязаны были бы инициировать ответ иммунной системы, — ответ не возникает! И часто происходит это по той причине, что механизм основного защитника — врождённого иммунитета — остаётся неразбуженным.

Дрозофила, мутантная по гену Toll, заросла грибками и погибла, так как у неё нет иммунных рецепторов, распознающих грибковые инфекции

Один из способов преодолеть это препятствие экспериментально продемонстрировал американский патолог Дж. Фрейнд (J. Freund). Иммунная система заработает в полную силу, если враждебный антиген смешать с адъювантом. Адъювант — своего рода посредник, помощник при иммунизации, в опытах Фрейнда он состоял из двух компонентов. Первый — водомасляная суспензия — выполнял чисто механическую задачу медленного высвобождения антигена. А второй компонент — на первый взгляд достаточно парадоксальный: высушенные и хорошо растолчённые бактерии туберкулёза (палочки Коха). Бактерии мертвы, они не способны вызвать заражение, но рецепторы врождённого иммунитета их всё равно немедленно распознают и включат защитные механизмы на полную мощность. Вот тогда и запускается процесс активации адаптивного иммунного ответа на антиген, который был подмешан к адъюванту.

Открытие Фрейнда было чисто экспериментальным и поэтому может показаться частным. Но Джэнуэй уловил в нём момент общей значимости. Более того, он даже называл неспособность индуцировать полноценный иммунный ответ на чужеродный белок у экспериментальных животных или у человека «маленьким грязным секретом иммунологов» (намекая на то, что это удаётся сделать только в присутствии адъюванта, а как работает адъювант, никто не понимает).

Джэнуэй и предположил, что система врождённого иммунитета распознаёт бактерии (как живые, так и убитые) по компонентам клеточных стенок. Бактериям, которые живут «сами по себе», нужны для внешней защиты прочные многослойные клеточные оболочки. Нашим же клеткам, под мощным чехлом внешних защитных тканей, такие оболочки не нужны. И синтезируются бактериальные оболочки с помощью ферментов, каких у нас нет, и поэтому компоненты бактериальных стенок — это как раз те химические структуры, идеальные сигнализаторы угрозы инфекции, на которые организм в процессе эволюции изготовил рецепторы-опознаватели.

Небольшое отступление в контексте основной темы

Жил датский учёный-бактериолог Христиан Иоахим Грам (1853–1938), занимавшийся систематизацией бактериальных инфекций. Он нашёл вещество, которое бактерии одного класса окрашивало, а другого — нет. Те, что окрашивались в розовый цвет, теперь в честь учёного называются грамположительными, а те, что оставались бесцветными, — грамотрицательными. В каждом из классов миллионы различных бактерий. Для человека — вредоносных, нейтральных и даже полезных, они живут в почве, воде, слюне, кишечнике — где угодно. Наши защитные рецепторы умеют избирательно опознавать и те и другие, включая соответствующую защиту против опасных для своего носителя. И краситель Грама мог их различать за счёт связывания (или несвязывания) с теми же самыми «инвариантными» компонентами бактериальных стенок.

Оказалось, что стенки микобактерий — а именно к ним относятся туберкулёзные палочки — устроены особенно сложно и распознаются сразу несколькими рецепторами. Наверное, поэтому у них превосходные адъювантные свойства. Итак, смысл применения адъюванта — обмануть иммунную систему, послать ей ложный сигнал о том, что организм заражён опасным патогеном. Заставить реагировать. А на самом деле в вакцине такого патогена нет вообще или он не такой опасный

Нет сомнений, что можно будет найти и другие, в том числе неприродные, адъюванты для иммунизаций и вакцинаций. Это новое направление биологической науки имеет колоссальное значение для медицины.

Включаем-выключаем нужный ген

Современные технологии позволяют выключать («нокаутировать») единственный ген у подопытной мыши, который кодирует один из рецепторов врождённого иммунитета. Например, отвечающий за распознавание тех же самых грамотрицательных бактерий. Тогда мышь теряет способность обеспечить свою защиту и, будучи инфицированной, погибает, хотя все остальные компоненты иммунитета у неё не нарушены. Именно так сегодня экспериментально и изучается работа систем иммунитета на молекулярном уровне (пример плодовой мушки мы уже обсуждали). Параллельно клиницисты учатся связывать отсутствие у людей иммунитета к определённым инфекционным заболеваниям с мутациями в конкретных генах. Сотни лет известны примеры, когда в некоторых семьях, родах и даже племенах была чрезвычайно высока смертность детей в раннем возрасте от совершенно определённых болезней. Теперь становится понятно, что в некоторых случаях причина — мутация какого-то компонента врождённого иммунитета. Ген выключен — частично или полностью. Поскольку большинство генов у нас — в двух копиях, то надо специально постараться, чтобы обе копии были испорчены. «Достичь» этого можно в результате близкородственных браков или кровосмешения. Хотя было бы ошибкой думать, что это объясняет все случаи наследственных заболеваний иммунной системы.

В любом случае, если причина известна, есть шанс найти способ избежать непоправимого, хотя бы в будущем. Если ребёнка с диагностированным врождённым дефектом иммунитета целенаправленно защищать от опасной инфекции до 2–3-летнего возраста, то с завершением формирования иммунной системы смертельная опасность для него может миновать. Даже без одного уровня защиты он будет в состоянии справляться с угрозой и, возможно, проживёт полноценную жизнь. Опасность останется, но её уровень снизится в разы. Ещё есть надежда на то, что когда-нибудь генотерапия войдёт в повседневную практику. Тогда больному надо будет просто перенести «здоровый» ген, без мутации. У мыши учёные умеют не только выключать ген, но и включать. У человека это намного сложнее.

Примечание Wild_Katze: Те читатели, кому эта статья покажется слишком сложной для понимания, дочитайте все-таки до конца статьи и постарайтесь понять главное в этой статье: это то, что наш организм - сложнейшая саморемонтирующая система, сильные сбои в которой вряд ли могут исправить домашние средства. А также то, что уже имеющиеся мутации в генах никакая пища исправить не сможет.

Источник http://garriabelev.narod.ru/whatistum.html

Автор: Гарри Израилевич Абелев, доктор биологических наук, профессор, академик РАН и РАЕН, руководитель лаборатории иммунохимии НИИ канцерогенеза ОНЦ РАМН им. Н.Н. Блохина. Автор более 220 научных работ, 2 монографий.

Рак – бич человечества. По смертности он занимает второе место после сердечно-сосудистых заболеваний, по страху, который рак внушает людям, – первое. Многие тысячи исследователей стремятся понять его причины, найти пути к его профилактике и лечению. Десятки институтов и сотни лабораторий во всем мире работают над этой проблемой, обеспечивая успех в ее понимании и медленный, но неуклонный прогресс в профилактике и лечении.

ОПУХОЛИ ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫЕ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ – В ЧЕМ РАЗНИЦА?

Клетки организма объединены в ткани – однородные группы с общим происхождением, функцией и общей территорией. Типичные ткани – эпителии, то есть покровные или пограничные ткани, например эпителии кишечника, желудка или кожи.

Число клеток в данной ткани более или менее постоянно. Естественная убыль клеток пополняется из молодых отделов ткани, содержащих низкоспециализированные, делящиеся клетки. Темп их деления определяется потерей зрелых, функционирующих клеток. Этот темп контролируется ростовыми факторами, выработка которых каким-то образом определяется потребностями данной ткани в пополнении. Если баланс убыль-пополнение по каким-либо причинам нарушается в пользу пополнения, то возникает избыточная масса клеток и в том месте, где этот баланс нарушен, образуется опухоль. Опухоль может возникнуть и постепенно исчезнуть, может длительное время увеличиваться, но не это определяет ее доброкачественный или злокачественный характер. Всякая ткань занимает лишь свою территорию – как вширь, так и вглубь. Если она не выходит за пределы своей территории и не внедряется в подлежащие или соседние ткани, то эта опухоль доброкачественная. В самом деле, ее хирургическое удаление вместе с участком молодых клеток, ее пополняющих, прекращает существование этой опухоли. Как правило, она не возобновляется, но если и возобновляется, то ее повторное удаление не составляет какой-либо сложности.

Другое дело – опухоль злокачественная. Ее главный признак – выход за пределы территории, предназначенной для данной ткани. Если опухоль врастает в подлежащую ткань, то говорят об инвазии (внедрении). Инвазия – первый признак злокачественной опухоли. Если опухолевые клетки отрываются от основного очага, разносятся лимфой и кровью по организму, оседают в других, отдаленных органах (обычно в лимфатических узлах, печени, легких) и образуют там вторичные, отдаленные очаги опухолевого роста, то говорят о метастазировании, то есть о распространении опухолевого процесса по организму. Особенно опасны микрометастазы, мельчайшие очажки опухолевого роста, которые зачастую нельзя ни увидеть, ни удалить хирургически. Микрометастазы можно настичь только противоопухолевыми препаратами, попадающими после введения в кровь.

Чем же определяется злокачественный характер опухоли? Прежде всего автономностью роста, то есть его неконтролируемостью со стороны организма [1, 2]. Автономность опухоли проявляется в неограниченности ее роста. Опухоль не чувствует объема той ткани, к которой принадлежит. Ее масса ничем не ограничена. Если опухоль уже не помещается в животном, ее можно пересадить другому животному и получить перевиваемую опухоль, которая будет неограниченно расти столько, сколько ее будут перевивать. Перевиваемые опухоли сохраняют свои свойства и являются бесценным материалом для экспериментальной онкологии. Клетки опухоли могут размножаться и пересеваться в пробирке – в культуре ткани. Само существование перевиваемых опухолей говорит о том, что опухоль самодостаточна, что причина ее роста в ней самой, так как перенос в нормальный организм здорового животного ее роста не останавливает. Все свое несет с собой, да к тому же ничему не подчиняется.

Автономность проявляется также в независимости от окружающих тканей. Окружающие ткани останавливают рост соседних тканей, если они выходят за границы своей территории. Злокачественные опухоли не чувствуют этих влияний, по крайней мере в должной степени. Они внедряются на чужие территории (инвазия), и что самое важное – они способны расти в чужом окружении или, как говорят, в чужом микроокружении. Причем существенно то, что клетки, оторвавшись от опухоли, могут расти отдельно от нее в чужеродном микроокружении. Способность к метастазированию – это не столько способность к отрыву и распространению, сколько именно к росту на чужих территориях, в чуждом микроокружении. Метастазы – это то, что делает опухоль поистине злокачественной.

Следующим неотъемлемым свойством злокачественной опухоли является бессмертие ее клеток. Нормальные клетки смертны, их жизненный цикл включает запрограммированную смерть – апоптоз [3]. Будучи высажены в культуру, они погибают, пройдя несколько циклов деления. Клетки опухоли не знают предела для размножения ни в организме, ни вне его – они бессмертны.

Очень важным и обязательным признаком злокачественной опухоли является ее моноклональность. Злокачественная опухоль развивается из одной генетически измененной клетки. В этом смысле она представляет собой клон, то есть потомство генетически однородных клеток, возникших из одной клетки. Конечно, в череде генераций в опухоли возникают мутации, которые порождают новые, вторичные клоны, создающие генетическую разнородность внутри опухоли, но это вторичная разнородность. Вначале опухоль – это клон клеток, возникший из одной трансформированной, то есть превращенной в злокачественную, клетки.

Опухоль непрерывно прогрессирует к большей злокачественности. Накопление в ней мутаций, ведущее к расширяющемуся разнообразию клонов, создает богатый материал для отбора наиболее быстроразмножающихся и наиболее автономных клеток. Эти клетки обгоняют в темпе размножения и способности распространения своих соседей и создают основу для опухолевой прогрессии – непрерывной эволюции опухоли в сторону все более агрессивной и неконтролируемой ткани.

В процессе опухолевой прогрессии постепенно стираются признаки исходной ткани, так как они зачастую являются мишенью для контроля опухоли со стороны организма или соседних тканей. Но признаки происхождения никогда не исчезают полностью. Опухоль всегда несет печать той ткани, из которой она возникла. И эта очень важная особенность опухоли, позволяющая точно определить, где и из чего она возникла и к какому лечению будет чувствительна.

Таковы биологические особенности опухоли, определяющие ее злокачественный характер. Что лежит в их основе? Анализ биологии опухолевой клетки мы начнем с причин, ведущих к возникновению опухолей.

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОПУХОЛЕЙ

Воздействия, с помощью которых можно индуцировать опухоли, хорошо известны: это канцерогенные вещества, опухолеродные вирусы и облучение. Однако значительная, если не основная часть опухолей возникает спонтанно, то есть без видимой связи с индуцирующими агентами.

Канцерогенные вещества весьма разнообразны – от простых, как четыреххлористый углерод (CCl4), до весьма сложных полициклических и гетероциклических соединений, как метилхолантрен или бензантрацен. Они не составляют какой-либо определенной химической группы, но вызывают сходные биологические эффекты. Чаще всего это стимуляция размножения клеток – предшественниц опухоли, а это, как правило, наименее зрелые клетки данной ткани и, кроме того, мутагенный эффект в этих клетках. К канцерогенным веществам примыкают вещества, способствующие росту возникших одиночных опухолевых клеток – так называемые промоторы канцерогенеза. Промоторы – чрезвычайно важный компонент химического канцерогенеза, так как одиночные опухолевые клетки, находясь в окружении нормальной ткани, как правило, не в состоянии преодолеть ее сдерживающего влияния и годами способны сохраняться в латентном состоянии, не проявляясь в виде опухоли. Промоторы снимают это влияние, что внешне выглядит как сильный канцерогенный эффект. Канцерогенные вещества (включая промоторы) являются причиной многих опухолей человека. Это так называемый рак трубочистов, вызываемый канцерогенами каменноугольного дегтя, рак мочевого пузыря у работников анилиновой промышленности и самый распространенной рак у человека – рак легких, вызываемый самой распространенной и самой трудно устранимой причиной – курением [4].

Другая группа канцерогенных воздействий – опухолеродные вирусы. Они также весьма разнообразны. К ним относятся крупные ДНК-содержащие вирусы, родственные вирусу герпеса, ДНК-содержащий вирус сывороточного гепатита, мелкие ДНК-содержащие вирусы, родственные вирусам, вызывающим бородавки (вирусы папилломы), и обширная группа ретровирусов, то есть РНК-содержащих опухолеродных вирусов, вызывающих лейкозы (опухоли кроветворной системы) и реже саркомы, то есть опухоли соединительной ткани.

Что объединяет эти разнообразные вирусы? Помимо их сходного биологического эффекта индукции опухолей – их уникальная способность интеграции с геномом клетки. Эта удивительная особенность опухолевых вирусов была предсказана замечательным исследователем-вирусологом Львом Александровичем Зильбером (1894–1966) [5].

Генетический аппарат вируса закодирован в структуре его нуклеиновых кислот – ДНК или РНК, а генетический аппарат клетки – в структуре ее ДНК, составляющей основу хромосом. ДНК опухолеродного вируса встраивается в хромосомную ДНК клетки и становится неотличимой от собственных клеточных генов, дуплицируясь и функционируя вместе с ними. Более сложна судьба ретровирусов. Их РНК сначала переписывается в ДНК с помощью особого фермента, кодируемого геномом вируса, РНК-зависимой ДНК-полимеразы, или ревертазы. Ревертаза синтезирует ДНК по матрице вирусной РНК, переписывая закодированную в ней информацию в обратном направлении – от РНК к ДНК (отсюда ревертаза, или обратная транскриптаза). Полученная таким образом копия ДНК генома ретровируса встраивается в хромосомную ДНК клетки, где и функционирует вместе с клеточным геномом.

Встраивание в клеточную ДНК есть необходимое, но недостаточное свойство опухолевых вирусов. Ясно, что они вносят в клетку некую дополнительную информацию, превращающую клетку в опухолевую. Именно вирусы впервые позволили идентифицировать, что же трансформирует клетку из нормальной в опухолевую.

Но сейчас нужно сказать о вирусных опухолях человека. К ним относятся очень редкие, эндемичные, то есть распространенные в ограниченных географических районах, лимфома Бэркитта и рак носоглотки, вызываемый вирусом, входящим в группу герпесоподобных вирусов. Районы распространения этих заболеваний – Центральная Африка и Юго-Восточная Азия. В Африке встречается редкое сочетание массивного заражения соответствующим вирусом и тропической малярии, совместное действие которых ведет к лимфоме Бэркитта [6] – особой форме детской опухоли кроветворной системы (кстати, она полностью излечивается химическими препаратами). Рак носоглотки встречается у китайцев в Юго-Восточной Азии. Для развития этой опухоли необходимо сочетание вируса с национальными особенностями (вероятно, генетическими), имеющимися лишь у данной группы населения. Отсюда – ограниченный район распространения. Другой вирус, из группы ретровирусов, вызывает редкую опухоль кроветворной системы, так называемую Т-лимфому, в южных районах Японии и странах Карибского бассейна. Особенности распространения этого вируса пока не изучены.

Эндемичное, но гораздо более широкое распространение имеет вирус сывороточного гепатита. Он распространен во всей Юго-Восточной Азии, захватывая значительную часть Китая и Индонезию. Заражение этим вирусом, как, впрочем, и упомянутыми выше, не ведет непосредственно к раку, а создает, как говорят, группу высокого риска для него, то есть группу с гораздо более высокой вероятностью возникновения рака печени, чем у остального населения. Эта форма рака – одна из самых частых в этом районе мира. В настоящее время уже начата вакцинация новорожденных детей против вируса сывороточного гепатита в Юго-Восточной Азии под эгидой Всемирной организации здравоохранения. Можно ожидать, что такая вакцинация прервет массовое заражение вирусом, подобно тому как противотуберкулезная или противооспенная вакцины прервали циркуляцию возбудителей этих болезней.

Читать далее>>>

Источник http://www.ppr-info.ru/index.php?option=com_content&task=view&id=42&Itemid=18

"Канцерогены действуют на всех, а опухоли возникают лишь у некоторых. Почему"? Можно ли заранее узнать, кто чувствителен к действию канцерогенов, а кто устойчив?

К этой задаче, которая в онкологии обозначается как проблема индивидуальной чувствительности, долгое время не было подходов. Она стала проясняться сравнительно недавно, когда выяснилось, что процесс канцерогенеза складывается из ряда этапов. На этих этапах клетки становятся независимыми от организма, так как они:

утрачивают чувствительность к сигналам прекращения деления,
начинают сами генерировать сигналы размножения,
в отличие от нормальных, могут делиться бесконечное число раз,
утрачивают нормальные функции и структуру,
нарушается стабильность передачи наследственных свойств потомкам. Вследствие этого опухоль составляют клетки, значительно различающиеся по своим свойствам. Такая разнородность клеточного состава позволяет ей выживать в самых различных условиях, в том числе и при химиотерапии, проводимой в процессе лечения онкологического больного.

Первичный эффект химических канцерогенов зависит от ферментных систем клетки. Условно эти системы можно разделить на две основные категории: способствующие канцерогенезу и препятствующие ему. Активность их наследуется по общим законам генетики и варьирует в широких пределах. Если у человека активны ферменты, способствующие канцерогенезу и неактивны препятствующие ему, то он особо чувствителен к канцерогенам. При обратном соотношении - высоко устойчив. Такие крайние варианты относительно редки. У большинства людей процессы активации и детоксикации относительно сбалансированы.

Рассмотрим с этой точки зрения один из наиболее частых механизмов, по которым химические канцерогены вызывают злокачественный рост (рис.1,2).

Большая часть канцерогенов попадает в организм человека в неактивной форме, в виде так называемых проканцерогенов. Активируются они ферментами, которые окисляют попадающие в клетку чужеродные вещества, чтобы те легче выводились из тканей.

Работают ферменты метаболизма по типу конвейера, т.е. одни осуществляют первичное окисление, другие дальнейшее, а третьи связывают окисленный продукт с какой-либо нейтрализующей молекулой (рис.1). Если соединение не обладает потенциальными канцерогенными свойствами, это происходит без вредных для клетки последствий. Проканцерогены же после окисления превращаются в активные производные, способные повреждать компоненты клетки, в том числе и ДНК - хранитель наследственной информации. Точность передачи этой информации строго контролируется системами клетки, поскольку изменение строения ДНК родительской клетки, приводит к необратимому изменению свойств клеток-потомков.

Рисунок 1
Схема работы ферментов метаболизма канцерогенных соединений

Специальные механизмы распознают поврежденные участки ДНК и либо восстанавливают их, либо дают клетке команду на самоуничтожение, если восстановление наследственного кода не возможно.

Иногда ферменты восстановления допускают небольшие ошибки или не полностью устраняют повреждение. В таком случае клетка может избежать гибели и дать начало потомству с измененными свойствами. Если пропущенный дефект касается участков ДНК, ответственных за нормальное размножение, это может стать первым шагом к злокачественному превращению (рис. 2).

Рисунок 2
Последствия канцерогенного воздействия

Индивидуальные различия активности ферментов метаболизма канцерогенов

С индивидуальными различиями в активности этих ферментов - их генетическим полиморфизмом - впервые столкнулись фармакологи при лечении гипертонии дебризохином. У некоторых больных обычные дозы этого препарата вызывали катастрофическое падение кровяного давления. Как выяснилось, такая гиперчувствительность была результатом наследственно низкого уровня активности фермента, разрушающего дебризохин. Впоследствии этот же феномен был обнаружен и в отношение метаболизма других соединений.

В частности, индивидуальный уровень ферментов, активирующих проканцерогены типа бенз(а) пирена, образующиеся при сгорании самых различных продуктов - от дров до табака и бензина, различается до 80 раз.

Активность ферментов детоксикации канцерогенов также варьирует в широких пределах. Ароматические амины, вызывающие рак мочевого пузыря у работников анилинокрасочной промышленности, инактивируются ферментом N-ацетилтрансферазой-2. По его активности люди делятся на быстрый, медленный и промежуточный типы. На примере рабочих, экспонированных к этим канцерогенам было показано, что у лиц с медленным типом ацетилирования опухоли возникают почти в 10 раз чаще, чем у быстрых.

Эпидемиологические данные, полученные на больших выборках курильщиков, также хорошо иллюстрируют роль генетического полиморфизма ферментов в химическом канцерогенезе. У людей с высокой активностью ферментов, превращающих бенз(а)пирен в активное производное, и с одновременным отсутствием детоксицирующих ферментов, риск возникновения рака легкого при курении даже умеренного количества сигарет повышен примерно в 9 раз.

В то же время отсутствие фермента, активирующего другую группу канцерогенов табачного дыма - табакоспецифических нитрозаминов, уменьшает риск возникновения злокачественных новообразований.

В метаболизме канцерогенов наиболее активно участвуют несколько ферментов, большинство из которых относится к группе цитохрома Р-450. Эти ферменты окисляют не только канцерогены, но и другие соединения, относительно безвредные для организма. Изучая метаболизм такого рода "модельных" соединений, можно получить представление об активности того или иного фермента. Например, канцерогенные нитрозамины табака окисляются теми же ферментами, что и дебризохин, а канцерогенные афлатоксины, теми же, что и кофеин. В качестве модельного соединения для изучения метаболизма полициклических ароматических углеводородов, к которым относится бенз(а)пирен, предлагается антипирин.

Модельные соединения относительно безвредны, поэтому их можно вводить в организм, а затем определять содержание продуктов метаболизма в крови, слюне, желудочном соке или моче. Содержание активных и неактивных метаболитов канцерогенов в жидкостях и тканях можно изучать и непосредственно, если речь идет о курильщиках или работниках профессионально имеющих дело с канцерогенами. У остальных это можно делать на клетках, выращиваемых вне организма, например, на клетках крови.

Генетический полиморфизм ферментов восстановления ДНК

Реактивные метаболиты проканцерогенов, образовавшиеся в процессе метаболизма, способны прочно связываться с участками молекулы ДНК, образуя так называемые аддукты, нарушающие ее нормальную структуру и функции.

Количество аддуктов в той или иной ткани и длительность их существования могут служить одним из показателей индивидуальной чувствительности к канцерогенам. Так, наиболее высокий уровень аддуктов канцерогенов из табачного дыма обнаруживается в лимфоцитах и легочной ткани больных, у которых опухоль возникла при коротком стаже курения. У курящих женщин уровень аддуктов более высокий, чем у мужчин и это соответствует предварительным эпидемиологическим наблюдениям о большей чувствительности женщин к канцерогенному действию табачного дыма. Индивидуальные различия здесь таковы, что разница в уровне аддуктов бенз(а)пирена с ДНК в бронхиальной ткани может достигать 75 раз, в стенке мочевого пузыря - 70 раз, в пищеводе - 100 раз.

Наблюдение над уровнем аддуктов ДНК у работников онкологически опасных профессий важно как для прогноза риска заболевания, так и для контроля соблюдения ими техники безопасности. В частности, у медсестер, занятых введением химиопрепаратов онкологическим больным, наблюдались большие различия в уровне аддуктов в лимфоцитах в зависимости от аккуратности работы.

Активность систем распознавания аддуктов, их удаления и восстановления первичной структуры ДНК значительно варьируют. Крайние формы известны в качестве наследственных заболеваний. Например, при пигментной ксеродерме клетки кожи не могут восстанавливать ДНК, поврежденную не только канцерогенами, но и обычным ультрафиолетовым излучением. У таких больных солнечный свет вызывает рак кожи. В то же время было показано, что и у нормальных доноров способность ДНК лейкоцитов к репарации после воздействия ультрафиолета различается не мене, чем в 5 раз.

Индивидуальные особенности систем репарации ДНК в лимфоцитах отражают способность любых клеток организма восстанавливать ДНК. Поэтому лимфоциты, которые можно брать из крови легко и многократно, являются хорошим объектом для изучения индивидуальной чувствительности к канцерогенам. В частности, показана хорошая количественная корреляция между уровнем аддуктов в ДНК лимфоцитов и клеток других органов, трудно доступных для исследования - легкого у курильщиков, мочевыводящих путей у работающих с бензидином, печени и легких у работающих с канцерогенными полициклическими углеводородами.

Кроме того, на лимфоцитах можно изучать и последствия повреждения ДНК на уровне хромосом, т.е. выявлять под микроскопом нарушения их структуры. Качественный и количественный состав этих нарушений - число микроядер, хромосомных перестроек, сестринских хроматидных обменов и т.д. может дать представление об эффективности действии канцерогена на клетки данного организма.

Наследственные дефекты в генах, контролирующих клеточное размножение

Наследственные заболевания, предрасполагающие к канцерогенезу, касаются не только репарации ДНК. Наиболее четко предрасположенность к злокачественному росту проявляется у лиц с измененной структурой регуляторных генов - протоонкогенов и генов-супрессоров (антионкогенов), а также генов-мутаторов.

В норме протоонкогены участвуют во многих основных процессах, главными из которых являются регуляция клеточного цикла, роста и дифференцировки клеток. Нарушение структуры этих генов, повышающее продукцию их белков, приводит к неконтролируемому размножению клеток и их атипичному росту. Такой же эффект вызывают и мутации, отменяющие функции антионкогенов. Нарушение структуры генов-мутаторов увеличивает общую частоту мутирования.

Для людей с врожденными дефектами этих генов обычные условия жизни являются непереносимыми, поскольку даже фоновый уровень канцерогенных воздействий вызывает у них опухолевый рост. Насколько увеличивается при этом вероятность злокачественного превращения, ярче всего видно на примере ретинобластомы у детей с врожденной мутацией в гене-супрессоре Rb. Работа этого гена, регулирующего часть клеточного цикла, прекращается, если мутации инактивируют оба его аллеля.

У детей, унаследовавших мутантный аллель от одного из родителей, злокачественная опухоль сетчатки развивается в том случае, если и второй аллель инактивируется мутацией в результате какого-либо внешнего воздействия. У таких детей опухоли возникают с частотой до 90%, в то время как среди детей с нормальной наследственностью эта опухоль возникает в 30000 раз реже. Иными словами, вероятность возникновения мутации в одном аллеле в 30000 выше, чем в обоих нормальных аллелях одного и того же гена одной и той же клетки. Если в результате оперативного лечения такие дети выживают, то у них развиваются опухоли другой локализации.

Помимо приведенных, существуют еще другие факторы, которые влияют на чувствительность к канцерогенам, и также значительно варьируют. Так как в силу генетического полиморфизма факторы, определяющие звенья канцерогенеза не зависят друг от друга и могут комбинироваться самым различным образом, канцерогенный риск в каждом конкретном случае определяется многими переменными. Это сочетание баланса активации/детоксикации проканцерогенов с различной эффективностью работы ферментов восстановления ДНК, наследственными особенностями генов, регулирующих размножение клеток, иммунный статус организма и т.д.

Все это делает индивидуальный прогноз чувствительности к канцерогенам весьма сложной задачей, решение которой должно стать делом ближайшего будущего, поскольку основные составляющие этого процесса уже известны.

Профессор Г.А. Белицкий
ГУ Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина РАМН,
Информационный бюллетень "Первичная профилактика рака" №2, 2005 г.

Источник http://zazdorovie.ru/01-045-00.html
http://zazdorovie.ru/01-045-01.html
http://zazdorovie.ru/01-045-02.html

Автор доктор Шварцбайн

Остеопороз

Прежде чем сообщить Вики о состоянии ее здоровья, я протянула ей результаты обследования на УЗИ. А они неопровержимо свидетельствовали, что кости молодой женщины были хрупкими, как у семидесятилетней, и ей грозил остеопороз — болезнь, уносящая больше жизней, чем рак молочной железы.

Слишком часто женщины, подобно Вики, не понимают, что быть слишком худой — смертельно опасно. Недостаточно калорийное питание, ограничение употребления жиров, избыток углеводов в рационе приводят к потере мышечной и костной ткани. Именно поэтому Вики весила так мало. Заботясь лишь о величине своего веса, женщины не понимают, что от такого питания их кости становятся хрупкими.

Нормальное формирование костной ткани

Чтобы понять, что такое остеопороз и как он развивается, следует уяснить, как происходит формирование костной ткани в нормальных условиях. Костная ткань постоянно обновляется, старые клетки отмирают и образуются новые. Чтобы кость сохраняла прочность, эти процессы должны находиться в равновесии.

Вопреки распространенному мнению, кость — это не только кальций. Основа кости — белок, а кальций придает ему твердость. За распад и удаление старой костной ткани ответственны специализированные клетки остеокластоциты, а за ее формирование — остеобластоциты. Остеобластоциты создают матрицу новой костной ткани, состоящую из коллагена. Этот белок — основа кости. Когда основа кости готова, на ее поверхности под действием гормонов осаждаются соли кальция, делающие кость твердой.

На процессы распада и формирования костной ткани влияет множество различных гормонов. Эстроген замедляет активность остеокластоцитов, т. е. тормозит распад костной ткани, прогестерон и андрогены (тестостерон, дегидроэпиандростерон) — стимулируют деятельность остеобластоцитов, т. е. рост новой ткани.

До наступления полового созревания кости ребенка только начинают заполняться коллагеном. С началом полового созревания, когда растет уровень половых гормонов, активизируется процесс отверждения костей. Формирование костей продолжается до полного завершения полового созревания (20-21 год). В это время подростку особенно необходимо полноценное питание. С увеличением плотности костей неизбежно растет и вес тела, но об этом юным девушкам никто не говорит. Садясь на диету, чтобы сбросить пару «лишних килограммов, они и не подозревают, что чаще всего собираются уничтожать собственные кости. Пытаясь сохранить вес неизменным с момента окончания средней школы, девушки не дают своим костям достичь максимальной плотности.

Достижение пиковой плотности костей коррелирует с пиковыми уровнями половых гормонов и происходит в возрасте 20-30 лет. Прочные, крепкие кости — один из показателей здоровья. Снижение плотности костей происходит по мере старения человека. Одновременно со снижением уровня половых гормонов естественным образом начинает снижаться масса костной ткани. Масса костей практически здоровой девяностолетней женщины, никогда не принимавшей препаратов гормонозаместительной терапии, неизбежно будет меньше, чем у женщины детородного возраста.

Нарушение формирования костной ткани.

Нарушение процессов метаболизма костной ткани приводит к нарушению равновесия между процессами распада и формирования кости (ускорение распада и/или замедление роста новой ткани), что ведет к остеопении (уменьшение массы костной ткани). Состояние, при котором уменьшения плотности кости ведет к образованию трещин, называется остеопорозом. Остеопения не во всех случаях приводит к остеопорозу (в частности, это нормальное состояние для детей, у которых еще не завершился рост скелета). Если по той или иной причине плотность костей в период между 20 и 30 годами не достигла своего максимального значения, то это также остеопения, но пока еще не остеопороз, хотя это состояние свидетельствует о повышенном риске развития остеопороза в пожилом возрасте.

В наше время остеопения часто обнаруживается у молодых женщин. У этого явления есть две причины. Во-первых, молодые женщины панически боятся растолстеть и с ранней юности садятся на диеты, лишая организм белков и жиров, необходимых для синтеза гормонов, без которых невозможно полноценное формирование костей. Организм этих женщин использует собственные запасы белка костей и мышц для поддержания процессов обмена веществ, т. е. для выживания. Кофеин и другие стимулирующие вещества также вызывают потерю костной ткани. Очень часто женщины, сидящие на диете, для подавления аппетита пьют много кофе, отчего их кости становятся еще более хрупкими.

Читать далее>>>

Источник http://zdd.1september.ru/view_article.php?ID=201000803

В последнее время мы часто слышим разговоры об иммунитете и о том, как его укреплять. Причем нередко рассуждают об этом люди, далекие от медицины и физиологии. Диагноз «у вас ослабленный иммунитет» ставит реклама на телевидении или в модном журнале и тут же предлагает чудодейственное средство. Так что же такое иммунитет и иммунная система? Что относится к иммунной системе и каковы ее функции? Всегда ли нужно повышать иммунитет? Как лучше его укреплять? Какие расхожие мнения являются истинными, а какие – мифами?

Что на что влияет

Представление о том, что все болезни от «ослабленного иммунитета», равно как и «от нервов», «позвоночника» или «неправильного питания», ошибочно. И мнение, что стоит «укрепить иммунитет» – и никакие хвори не страшны, тоже верно лишь отчасти. Вместе с тем действительно огромное количество недугов связано со сбоями иммунной системы. В то же время возникающие независимо от ее состояния болезни могут ослаблять иммунитет. Например, сахарный диабет. Сбой в работе иммунной системы – это не всегда сниженный иммунитет. Многие грозные заболевания появляются как раз из-за излишне агрессивно настроенной иммунной системы, которая начинает атаковать собственный организм. Другой пример неоправданной агрессии данной системы – неадекватный ответ организма на неопасные вещества из внешней среды. Это аллергическая реакция. Причем она может быть настолько сильной, что принесет вреда больше, чем само вещество.

Важная способность

Иммунитет (от латинского immunitas – освобождение от чего-либо) – это способность организма защищаться от генетически чужеродных тел и веществ.

Иммунология и понятие об иммунитете возникли сравнительно недавно, хотя фундамент науки заложили многовековые наблюдения за инфекционными болезнями.
Успехи иммунологии во второй половине XX века привели к выводу о необходимости более широко понимать влияние иммунной системы на организм. Развитие основ иммунологии связано с Т.Люисо и Д.Капнинхэмом, М.Рейно, Р.Кохом, Л.Пастером и другими учеными.
В 1883 г. И.И. Мечников создал теорию иммунитета, значительный вклад в распространение которой внесли работы его учеников, среди которых – A.M. Безрёдка, И.Г. Савченко, Л.А. Тарасёвич.

Организм человека работает как единая система. Каждая клетка имеет определенный набор генетического материала, находящегося в ее ядре (за исключением тех, которые в зрелом состоянии лишены ядра, например эритроцитов). В процессе жизнедеятельности во внутреннюю среду организма могут попадать молекулы и микроорганизмы, способные повредить клетки.
Их называют чужеродными, потому что они нехарактерны для конкретного организма, не могли бы в нем синтезироваться, т.е. несут признаки чужой генетической информации. Они угрожают генетической индивидуальности, являющейся основой признаков, отличающих один организм от другого.
Еще в результате сбоя при делении обычных клеток и возникновении новых, появляющихся вместо «отслуживших» или поврежденных, в организме постоянно образуются внутренние «чужеродные» вещества и клетки с «неправильным» генетическим набором (явление называется мутацией генов). Они начинают синтезировать белки с неверной последовательностью аминокислот.
Тогда и сами мутированные клетки и белки, которые они синтезируют, становятся для организма чужеродными. И, естественно, должен быть механизм распознавания и удаления таких клеток и синтезируемых ими белков.
Различают врожденный (наследственный), передающийся с генотипом от родителей, и приобретенный иммунитет, формирующийся в течение жизни. Младенцам антитела могут передаваться через плаценту или молозиво, которые обеспечивают иммунитет, называемый также материнским. Иммунологические реакции начинают происходить в организме в эмбриональном периоде, затем в продолжение всей жизни, постепенно ослабевая в старости.
Поскольку поражения чужеродными агентами могут быть системными или местными, то иммунитет также подразделяют на общий и местный.

Кстати, иногда наши клетки могут становиться опасными не из-за мутации, а из-за внедрения в их генетический набор ДНК вирусов. И тогда собственная клетка становится вредоносной, а значит, тоже чужеродной, потому что при делении она будет воспроизводить и гены вируса. Вирус так примитивно устроен, что сам размножаться не может, для этого ему нужна живая клетка. Вот почему вирусы часто называют внутриклеточными паразитами. И именно поэтому нет химических лекарств, способных их убивать. Вирус можно уничтожить только с клеткой, в которую он внедрился. У организма есть специально выработанные за миллионы лет эволюции механизмы борьбы с вирусами.

Системы защиты организма и его генетического постоянства сложны и многообразны. Первыми механизмами защиты являются барьеры – кожа и слизистые оболочки (ротовой полости и носоглотки, желудочно-кишечного тракта, глаз, легких, мочевыводящих путей). Их функция состоит не только в создании преграды, удалении за счет мерцательных сокращений ресничек эпителиальных клеток и движения слизи, но и в выделении клетками барьеров химических веществ. Эти вещества имеют бактерицидные свойства. Например, в слюне содержится лизоцим, а в секрете потовых и сальных желез кожи – молочная и жирные кислоты, а также перекись водорода. Соляная кислота и ферменты желудочного сока разрушают микроорганизмы. Но все эти механизмы защиты к иммунологическим не относят. Поэтому, когда защита обусловлена не иммунологическим механизмом, говорят о резистентности организма. Например, изменения в устойчивости к инфекции, наступающие в результате утомления или охлаждения, в большей степени связаны с изменением физиологических параметров внутренней среды организма, нежели с факторами иммунологической защиты.

Читать далее>>>

Источник http://wsyachina.narod.ru/biology/uric_acid.html

За последние 20 лет отношение к мочевой кислоте как к конечному продукту катаболизма, то есть к отходу, да ещё и небезопасному, стало меняться. Выяснилось, что она может неплохо выполнять функцию ловушки свободных радикалов (02–·, ОН· и им подобных). Атаке радикалов в организме подвержено всё: мембраны, ДНК, ферменты, а результаты разнообразны — от старения до ракового перерождения. Принято считать, что ответственность за антиоксидантную защиту гидрофильной зоны организма несёт витамин С (аскорбиновая кислота). Человек, как и некоторые другие млекопитающие, перестал синтезировать аскорбиновую кислоту и попал в зависимость от внешних источников. Весьма вероятно, что естественный отбор одновременно привёл и к дезактивации генов синтеза уриказы у нашей прабабки протообезьяны, так как мочевая кислота вполне подходит на роль „квазивитамина С “. Захватывая активный кислород, она окисляется в печени, в специальных клеточных органеллах, пероксисомах до аллантоина. Его присутствие в моче (в норме до 30 мг/л) может служить мерой этого процесса. Мера, правда, приблизительная, поскольку буквально недавно обнаружено, что и сам аллантоин в какой-то степени является таким же чистильщиком активного кислорода. Однако за утрату витамина порой приходится дорого платить.

Содержание мочевой кислоты в организме взрослого человека составляет 1000 мг, за сутки он вырабатывает 750 мг и соответственно столько же, по порядку величины, должен вывести. Удаление мочевой кислоты и служит узким местом. Примерно треть её выводится через кишечник, а оставшаяся часть не может быть растворена в тех полутора литрах воды, которые за сутки выводятся из человека в виде мочи: растворимость кислоты всего 70 мг/л. Её надо преобразовать в урат натрия, чья растворимость на порядок выше. Однако мочевая кислота — слабая, при рН = 5,8 она диссоциирует лишь наполовину. Повышение кислотности мочи и приводит к образованию в мочевыводящей системе уратных конкреций („песочка“). Вот так и получается, что в почке до 90% мочевой кислоты извлекается из первичной мочи и возвращается обратно в кровь. В крови же устанавливается стационарная концентрация кислоты, близкая к критической (у мужчин до 70, а у женщин до 60 мг/л). Нарушение баланса приводит к накоплению кислоты в организме, причём счёт идёт уже на десятки грамм. Отклонение в эту сторону встречается у трети человечества.

При подагре кислота начинает кристаллизоваться в виде урата натрия, концентрация которого при гиперурикимии на порядок больше, чем обычно. Местом кристаллизации служат суставы, прежде всего, пальцев ног. Далее болезнь приобретает иммунный характер. Кристаллики размером с бактерию организм воспринимает как инфекцию и включает механизм клеточной (фагоцитарной) защиты. Лейкоциты-пожиратели получают сигнал и набрасываются на микрокристаллики, которые оказываются им не по зубам, и наши защитники гибнут миллионами. Развивается воспаление, ничего не дающее, кроме нестерпимой боли. Получается буквально „нога в капкане“, как называли болезнь греки. Приступ может закончиться через несколько дней, когда силы атакующих иссякнут, но отрицательный иммунитет так и не возникнет. Организм снова и снова здесь же или в других местах будет пытаться победить подагру аналогичным способом. Обстановка, правда, постепенно изменится. Кристаллы будут разрушать хрящевую и соединительную ткани, перерастать в тофусы, суставы распухнут и деформируются.

У колхицина к атому азота прикреплена замещённая альдегидная группа -COCH3, а у колхамина — метильная группа -СН3. Свойства этих веществ обусловлены главным образом наличием в формуле трополонового кольца (С)

Люди уже давно научились купировать приступы в самом начале с помощью безвременников (Colchicum). Эти осенние лиловые цветочки семейства лилейных содержат близкие по строению алкалоиды. Они обладают редким действием, прямо противоположным аллантоину, — препятствовать митозу, делению клеток. Такое свойство колхицинов используют не только медики, но и биологи. При умелой дозировке ядовитые колхицин и колхамин позволяют бороться с взрывным ростом лейкоцитов или с некоторыми нарастающими раковыми опухолями.

В зависимости от главной причины подагры приходится пожизненно противостоять гиперурекимии с помощью медикаментов, подавляя образование или стимулируя выведение мочевой кислоты из организма. Часто подагру считают расплатой за пристрастие к алкоголю (нагрузка на почки и печень), плотной закуске (нуклеиновые кислоты) или к чаю с кофе (пурины). Увы, исторические примеры аскетической жизни некоторых великих людей-подагриков учат, что такая оценка не ко всем применима. Экзогенные пурины составляют всего треть от общего количества, тем не менее их дополнительные источники могут сдвинуть весьма жёсткий баланс. Так случается при разрушительной химической или радиационной терапии онкологических заболеваний: организм пациентов ослаблен и часто не справляется с потоком пуриновых оснований от разрушающихся ядер опухолевых клеток. Для лечения таких случаев врачи начали применять новые препараты на основе биосинтетической уриказы. Это достижение науки и техники позволяет сделать шаг назад по эволюционной лестнице и окислить в нашем организме мочевую кислоту до легко выводимого аллантоина.

Впрочем, приводя к одной страшной болезни, мочевая кислота, возможно, защищает от другой, ещё более страшной. Гений и подагра более чем „совместны“, а вот подагра и рассеянный склероз никак нет, тому доказательством — анализ 20 млн. историй болезней. Возникновение последнего заболевания некоторым образом связано с действием пероксинитрита (OONO–), генерируемого радикалом О2–·. Видимо, мочевая кислота, а её всегда много при гиперурикемии, гасит радикалы и сдерживает развитие болезни. Если учесть, что до сих пор надёжных мер борьбы с этим коварным склерозом не найдено, достоинства мочевой кислоты очевидны.

В нашем контексте рассеянный склероз можно отнести к гипоурикимии. Это коварное заболевание, так же, как подагра, имеет генетическую и иммунную причины, хотя в целом картина далеко ещё не ясна. Белки, из которых состоит миелиновая оболочка нервных волокон, организм вдруг начинает воспринимать как чужие. Оболочка, в отличие от уратных кристалликов, не выдерживает натиска собственной иммунной системы и повреждается. Одна из причин, вызывающих трансформацию белков, может скрываться в виде вирусной инфекции. Прослеживается также связь с условиями жизни и средой обитания — в Москве и в Северо-Западном федеральном округе статистика показывает заметный рост заболевания по сравнению с остальной Россией. Болезнь выбирает людей в возрасте 30–40 лет. Механизм этой связи может быть таким. Токсикация, облучение, воспалительные процессы, да и просто чрезмерные физические нагрузки приводят к повышению содержания в организме свободных кислородных радикалов. Они переводят тканевые NO-радикалы в реакционный пероксинитрит. Замечено, рассеянный склероз сопровождает так называемый белок-метка, в котором остаток аминокислоты тирозина пронитрован. Подобная модификация пероксинитритом миелиновых белков и может ввести в заблуждение иммунитет. Когда кислородные радикалы гасятся мочевой кислотой, этот канал перекрывается.

Помимо того что у больных рассеянным склерозом наблюдается пониженное содержание мочевой кислоты, эта концепция подтверждена экспериментально на специальных „склеротических“ мышах. В тестах чётко выявлен терапевтический эффект мочевой кислоты. Понятно, с мышами работать много проще, чем с людьми. Такое лекарство у них не вызовет побочного эффекта в виде подагры. Тем не менее и с людьми эксперименты уже начаты. Заметим, исследования проводятся в рамках официальной медицины и к уринотерапие (мочелечению) никакого отношения не имеют.

„Химия и жизнь — XXI век“

Источник http://elementy.ru/lib/431255?context=286336

Окончание. Начало "Анатомия вкуса" http://www.liveinternet.ru/users/wild_katze/post148771162/

С. С. Колесников, доктор биологических наук, Институт биофизики клетки РАН, Пущино
«Химия и жизнь» №10, 2010

Все мы, за редким исключением, — последовательные гедонисты. Это и объединяет всех нас, и дарит каждому его личную радость. Ребенок с мороженым, купец Гиляровского над трактирной кулебякой, современный горожанин на природе, с шашлыком под красное вино — все они переживают незабываемые впечатления, надолго остающиеся в памяти. Вкусовое ощущение можно смело причислить к одному из самых сильных.

Человеческие «пять чувств», в том числе и вкус, всегда были в центре философских изысканий. Величайший римский философ и поэт Тит Лукреций Кар (I век до нашей эры) писал в своей поэме «О природе вещей»:

Вкус мы сначала во рту ощущаем,
когда при жеваньи
Выдавим сок из еды, наподобье того,
как из губки,
Если в руке ее сжать,
можно досуха вытянуть воду.

Удивительно, но до недавнего времени наши представления о вкусовой системе человека и животных не слишком отличались от тех, которые излагал Лукреций два тысячелетия назад. Во всяком случае, Лукреций, будучи атомистом, уже связывал ощущение сладкого и горького с формой «основных тел» (читай «молекул») пищи. Несомненный прогресс был достигнут к концу ХХ века, чему способствовали бурное развитие молекулярной биологии, генно-инженерных методов и расшифровка геномов человека и мыши. Сегодня мы неплохо представляем, как функционирует на молекулярном и клеточном уровнях вкусовая почка — тот самый орган, где зарождается вкусовое ощущение. В значительной части наше современное понимание молекулярных механизмов вкуса основано на том, как изменяется вкусовая чувствительность при выключении генов, кодирующих рецепторные и сигнальные белки вкусовых клеток.

Насколько объективны пять базовых вкусов, которые мы ощущаем? Применимы ли эти человеческие категории к объективному описанию вкусовой системы животных? Можно ли это проверить — ведь мы вряд ли услышим от собаки «мой суп пересолен»? Прежде чем ответить на эти вопросы, рассмотрим некоторые свойства вкусовой системы.

Физиологическая функция вкусовой системы — это оценка качества пищи, то есть источника энергии и строительных материалов для жизнедеятельности организма. Пища может быть питательной или не слишком, а может быть и опасной, если содержит ядовитые вещества. По аналогии с тем, как наш мозг распознает цвет, обрабатывая сигналы от всего лишь трех типов фоторецепторов (сине-, зелено- и красночувствительных колбочек), есть основания считать, что вкусовое ощущение также формируется в результате комбинации ограниченного числа базовых вкусовых «цветов». Причем каждый из них ассоциируется с определенным классом физиологически важных веществ.

Сладкое

Сладкие вещества природного происхождения — это высококалорийные вещества (в частности, глюкоза — основное метаболическое топливо для мозга). Поэтому способность распознавать источники этой энергии в виде глюкозы, фруктозы или сахарозы важна для выживания. Некоторые другие природные вещества, в том числе аминокислоты (например, глицин), также могут ощущаться как сладкие. Хотя большинство животных активно ищет и ест пищу, которую мы называем сладкой, любовь к сладостям не универсальна. Например, члены семейства кошачьих в поведенческих экспериментах проявляют равнодушие к сладкому. Это связано с тем, что у них неактивен рецептор к сладким веществам — в гене, кодирующем этот рецептор, найдена специфическая для кошек мутация. Возможно, у этих хищников в процессе эволюции отпала необходимость в поиске высокоэнергетичных углеводов, что и привело к изменению вкусовой системы. Ведь она должна соответствовать диете.

Горькое

Неприятный горький вкус — это сигнал опасности, который предотвращает потребление токсинов. Практически все растения в разной степени содержат вещества, токсичные для человека и животных, например алкалоиды. У разных людей чувствительность к горькому сильно различается, один и тот же горький стимул кому-то может показаться едва заметным, а кому-то — невыносимо горьким. Это хорошо соответствует полиморфизму человеческих генов, кодирующих рецепторы к горькому. Подобную же разницу в чувствительности к горькому и полиморфизм генов нашли у мышей различных линий. Вероятно, это отражает способность вкусовой системы быстро эволюционировать — ведь при длительных миграциях животных в поисках пищи, их диета сильно менялась.

Соленое

У человека ощущение соленого вызывают несколько солей, но, пожалуй, хлорид натрия действует сильнее других. Если поменять хлорид-анион на другой, это влияет на степень солености солей натрия — могут добавиться ощущения кислого, горького и даже сладковатого. Большинство не натриевых хлоридов металлов (например, KCl) вызывают у человека ощущение соленого в сочетании с другими вкусами. У грызунов вкусовое ощущение, сопоставимое с соленым для человека, специфически вызывается катионами натрия и лития. Специфические детекторы, позволяющие распознать Na+ в пище, — физиологическая необходимость. Ионы натрия принципиально важны для жизнедеятельности клеток и не могут быть заменены никакими другими, а при этом теряются они постоянно. Именно специфический метаболизм животных и человека, особенно травоядных, заставляет регулярно искать соли натрия в окружающей среде.

Кислое

Вкус кислого не связан со специфической группой питательных веществ и ассоциируется лишь с содержанием протонов. Но анионы также сильно влияют на это ощущение. При одном и тот же рН растворы сильных кислот, например HCl, кажутся менее кислыми, чем слабые органические кислоты вроде лимонной кислоты. Вероятно, этот вкус эволюционировал как индикатор спелости — чтобы сразу понять, созрел ли фрукт и можно ли его есть. Кроме того, кислотность — показатель ферментации, то есть процесса, который обеспечивает первичную переработку пищи в природе и увеличивает ее питательные свойства. Многим нравится кисловатый вкус, но мы избегаем сильной кислоты, поскольку она может повредить зубы и пищеварительную систему.

Умами

Вкус умами вызывают аминокислоты и некоторые пептиды, он может служить интегральным показателем содержания белков в пище. У человека этот вкус прежде всего ассоциируется с присутствием глутаматов, то есть солей глутаминовой кислоты — одной из самых распространенных в природе аминокислот. Ее много в мясе, рыбе, грибах, сырах и других продуктах с высоким содержанием белков. Поэтому глутаматы используют как пищевые добавки, придающие еде приятный вкус. Специфическое свойство вкуса умами — синергизм, то есть существенное усиление вкуса в присутствии некоторых других веществ, например пуриновых 5'-рибонуклеотидов инозин- и гуанозинмонофосфатов. Возможно, причина в том, что свободные аминокислоты в природе практически не встречаются, но обычно присутствуют в сочетании с другими веществами. Это и привело к появлению рецептора, реагирующего и на другие компоненты пищи. В отличие от человека, который специфически чувствителен только к глутаматам, грызуны распознают с помощью гомологичного рецептора многие аминокислоты.

Объективность вкусов

Сейчас мы можем с уверенностью утверждать, что наши чувства нас не обманывают и что субъективно горькое, сладкое, кислое, соленое и умами — объективно отражают работу наших устройств, анализирующих состав пищи. Строгие доказательства этому были получены около десяти лет назад американскими учеными во главе с Чарльзом Цукером из университета в Сан-Диего. Они открыли группу генов в геноме мыши, специфически экспрессирующихся во вкусовых клетках и кодирующих рецепторные белки. Гетерологическая экспрессия этих генов в клетках HEK-293 (это нечувствительные к вкусовым веществам клетки, хорошо растущие в культуре), придала им способность отвечать на горькие субстанции и только на них. Стало ясно, что это семейство генов кодирует молекулярные детекторы горьких веществ.

Через несколько лет практически одновременно в нескольких лабораториях были идентифицированы рецепторы сладких веществ и аминокислот (ответственные за вкус умами). Гомологи этих генов нашли у многих животных и у человека. Потом дошла очередь до кислого и соленого: оказалось, что простые ионные вкусовые стимулы воспринимают, скорее всего, специфические мембранные белки — ионные каналы. Они и служат рецепторами.

Задача вкусовых клеток — не только распознавать и усиливать вкусовые сигналы, но и кодировать их, преобразуя в тот вид, который удобен для дальнейшего анализа в мозгу. Хотя принципы кодирования вкусовой информации не вполне ясны, но по совокупности данных практически нет сомнений в том, что все пять вкусов индивидуально представлены в мозгу и информация о них передается от специализированных вкусовых клеток по нервным волокнам вкусового нерва. Это подтверждает, в частности, электрическая активность индивидуальных нервных волокон — их выявляют при стимуляции языка исследуемого животного разными вкусами. Получается, что в основе наших субъективных вкусовых ощущений лежат вполне объективные молекулярные и физиологические процессы, во многом схожие с теми, что определяют пищевое поведение животных.

Зачем мы изучаем механизмы вкуса

«Ученые удовлетворяют собственное любопытство за счет государства» — часто повторяя эту шутку, многие начинают воспринимать ее всерьез. Финансируя фундаментальную науку, государство и общество в накладе не остаются: средства связи и передвижения, новые материалы и обезболивающие препараты — в основе всего, что делает нашу жизнь комфортной и относительно безопасной, лежат результаты деятельности любопытствующих ученых. Целесообразность изучения механизмов вкуса гораздо менее очевидна, чем, к примеру, механизмов боли — почему бы не ограничиться книгой о вкусной и здоровой пище? Между тем нормальное состояние вкусовой системы не только определяет удовольствие, получаемое от хорошей и вкусной еды, но критически важно для нормального пищеварения и усвоения пищи. Люди, потерявшие вкусовые ощущения, например, после радиотерапии, часто вообще отказываются от еды. Поэтому расширение знаний о механизме вкуса, изучение причин отклонений и поиск способов коррекции последних — важная задача медицины.

Другая группа задач физиологии вкуса — поиск модуляторов вкусовых рецепторов и создание искусственных вкусовых веществ. Ингибиторы рецепторов горького можно было бы использовать при создании горьких лекарств, вместо того чтобы помещать их в капсулы. Замена сахара на более эффективное и лишенное привкуса сладкое вещество для диабетиков тоже очень важна, но пока что у нас нет идеального решения. Уже очевидно, что крабов, икры и осетрины на всех не хватит, поэтому, возможно, качество жизни большинства населения планеты улучшит пакетик с пищевыми добавками, создающими ощущение королевского стола. Ведь мы не можем, как наши далекие предки, найти альтернативные деликатесы методом перебора.

Источник http://elementy.ru/lib/431255?context=286336

Начало.
Вероника Викторовна Благутина, кандидат химических наук «Химия и жизнь» №10, 2010


Художник Н. Колпакова. Изображение: «Химия и жизнь»

Изобретение нового блюда важнее для счастья
человечества, нежели открытие новой планеты.
Жан-Антельм Брийя-Саварен

Самая простая радость в нашей жизни — вкусно поесть. Но как же трудно объяснить с точки зрения науки что при этом происходит! Впрочем, физиология вкуса еще в самом начале своего пути. Так, например, рецепторы сладкого и горького были открыты только лет десять назад. Но их одних совсем недостаточно для того, чтобы объяснить все радости гурманства.

От языка до мозга

Сколько вкусов чувствует наш язык? Все знают сладкий вкус, кислый, соленый, горький. Сейчас к этим четырем основным, которые описал в ХIХ веке немецкий физиолог Адольф Фик, официально добавили еще и пятый — вкус умами (от японского слова «умаи» — вкусный, приятный). Этот вкус характерен для белковых продуктов: мяса, рыбы и бульонов на их основе. В попытке выяснить химическую основу этого вкуса японский химик, профессор Токийского императорского университета Кикунаэ Икеда проанализировал химический состав морской водоросли Laminariajaponica, основного ингредиента японских супов с выраженным вкусом умами. В 1908 году он опубликовал работу о глутаминовой кислоте, как носителе вкуса умами. Позднее Икеда запатентовал технологию получения глутамата натрия, и компания «Адзиномото» начала его производство. Тем не менее умами признали пятым фундаментальным вкусом только в 1980-х годах. Обсуждаются сегодня и новые вкусы, пока не входящие в классификацию: например, металлический вкус (цинк, железо), вкус кальция, лакричный, вкус жира, вкус чистой воды. Ранее считалось, что «жирный вкус» — это просто специфическая текстура и запах, но исследования на грызунах, проведенные японскими учеными в 1997 году, показали, что их вкусовая система распознает и липиды. (Подробнее об этом мы расскажем дальше.)

Рис. 1. На языке больше 5000 сосочков, в которых находятся вкусовые почки с рецепторами. Изображение: «Химия и жизнь»

Язык человека покрыт более 5000 сосочков разной формы (рис. 1). Грибовидные занимают в основном две передние трети языка и рассеяны по всей поверхности, желобовидные (чашевидные) расположены сзади, у корня языка, — они большие, их легко увидеть, листовидные — это тесно расположенные складки в боковой части языка. Каждый из сосочков содержит вкусовые почки. Немного вкусовых почек есть также в надгортаннике, задней стенке глотки и на мягком нёбе, но в основном они, конечно, сосредоточены на сосочках языка. Почки имеют свой специфический набор вкусовых рецепторов. Так, на кончике языка больше рецепторов к сладкому — он чувствует его гораздо лучше, края языка лучше ощущают кислое и соленое, а его основание — горькое. В общей сложности у нас во рту примерно 10 000 вкусовых почек, и благодаря им мы чувствуем вкус.

Рис. 2. Вкусовая почка. Изображение: «Химия и жизнь»

Каждая вкусовая почка (рис. 2) содержит несколько дюжин вкусовых клеток. На их поверхности есть реснички, на которых и локализована молекулярная машина, обеспечивающая распознавание, усиление и преобразование вкусовых сигналов. Собственно сама вкусовая почка не достигает поверхности слизистой языка — в полость рта выходит только вкусовая пора. Растворенные в слюне вещества диффундируют через пору в наполненное жидкостью пространство над вкусовой почкой, и там они соприкасаются с ресничками — наружными частями вкусовых клеток. На поверхности ресничек находятся специфические рецепторы, которые избирательно связывают молекулы, растворенные в слюне, переходят в активное состояние и запускают каскад биохимических реакций во вкусовой клетке. В результате последняя высвобождает нейротрансмиттер, он стимулирует вкусовой нерв, и по нервным волокнам в мозг уходят электрические импульсы, несущие информацию об интенсивности вкусового сигнала. Рецепторные клетки обновляются примерно каждые десять дней, поэтому если обжечь язык, то вкус теряется только на время.

Молекула вещества, вызывающего определенное вкусовое ощущение, может связаться только со своим рецептором. Если такого рецептора нет или он или сопряженные с ним биохимические каскады реакций не работают, то вещество и не вызовет вкусового ощущения. Существенный прогресс в понимании молекулярных механизмов вкуса был достигнут относительно недавно. Так, горькое, сладкое и умами мы распознаем благодаря рецепторам, открытым в 1999 — 2001 годах. Все они относятся к обширному семейству GPCR (G protein-coupled receptors), сопряженных с G-белками. Эти G-белки находятся внутри клетки, возбуждаются при взаимодействии с активными рецепторами и запускают все последующие реакции. Кстати, помимо вкусовых веществ рецепторы типа GPCR могут распознавать гормоны, нейромедиаторы, пахучие вещества, феромоны — словом, они похожи на антенны, принимающие самые разнообразные сигналы.

Сегодня известно, что рецептор сладких веществ — это димер из двух рецепторных белков T1R2 и T1R3, за вкус умами отвечает димер T1R1-T1R3 (у глутамата есть и другие рецепторы, причем некоторые из них расположены в желудке, иннервируются блуждающим нервом и отвечают за чувство удовольствия от пищи), а вот ощущению горечи мы обязаны существованию около тридцати рецепторов группы T2R. Горький вкус — это сигнал опасности, поскольку такой вкус имеют большинство ядовитых веществ.

Видимо, по этой причине «горьких» рецепторов больше: умение вовремя различить опасность может быть вопросом жизни и смерти. Некоторые молекулы, такие, как сахарин, могут активировать как пару сладких рецепторов T1R2-T1R3, так и горькие T2R (в частности, hTAS2R43 у человека), поэтому сахарин на языке кажется одновременно сладким и горьким. Это позволяет нам отличить его от сахарозы, которая активирует только T1R2-T1R3.

Принципиально иные механизмы лежат в основе формирования ощущений кислого и соленого. Химическое и физиологическое определения «кислого», по сути, совпадают: за него отвечает повышенная концентрация ионов Н+ в анализируемом растворе. Пищевая соль — это, как известно, хлорид натрия. Когда происходит изменение концентрации этих ионов — носителей кислого и соленого вкусов, — тут же реагируют соответствующие ионные каналы, то есть трансмембранные белки, избирательно пропускающие ионы в клетку. Рецепторы кислого — это фактически ионные каналы, проницаемые для катионов, которые активируются внеклеточными протонами. Рецепторы соленого — это натриевые каналы, поток ионов через которые возрастает при увеличении концентрации солей натрия во вкусовой поре. Впрочем, ионы калия и лития тоже ощущаются как «соленые», но соответствующие рецепторы однозначно пока не найдены.

Почему при насморке теряется вкус? Воздух с трудом проходит в верхнюю часть носовых ходов, где расположены обонятельные клетки. Временно пропадает обоняние, поэтому мы плохо чувствуем и вкус тоже, поскольку эти два ощущения теснейшим образом связаны (причем обоняние тем важнее, чем богаче пища ароматами). Пахучие молекулы высвобождаются во рту, когда мы пережевываем пищу, поднимаются вверх по носовым ходам и там распознаются обонятельными клетками. Насколько важно обоняние в восприятии вкуса, можно понять, зажав себе нос. Кофе, например, станет просто горьким. Кстати, люди, которые жалуются на потерю вкуса, на самом деле в основном имеют проблемы с обонянием. У человека примерно 350 типов обонятельных рецепторов, и этого достаточно, чтобы распознать огромное множество запахов. Ведь каждый аромат состоит из большого числа компонентов, поэтому задействуется сразу много рецепторов. Как только пахучие молекулы связываются с обонятельными рецепторами, это запускает цепочку реакций в нервных окончаниях, и формируется сигнал, который также отправляется в мозг.

Теперь о температурных рецепторах, которые также очень важны. Почему мята дает ощущение свежести, а перец жжет язык? Ментол, входящий в мяту, активирует рецептор TRPM8. Это катионный канал, открытый в 2002 году, начинает работать при падении температуры ниже 37оС — то есть он отвечает за формирование ощущение холода. Ментол снижает температурный порог активации TRPM8, поэтому, когда он попадает в рот, ощущение холода возникает при неизменной температуре окружающей среды. Капсаицин, один из компонентов жгучего перца, наоборот активирует рецепторы тепла TRPV1 — ионные каналы, близкие по структуре TRPM8. Но в отличие от холодовых, TRPV1 активируются при повышении температуры выше 37оС. Именно поэтому капсаицин вызывает ощущение жгучести. Пикантные вкусы других пряностей — корицы, горчицы, тмина — также распознаются температурными рецепторами. Кстати, температура пищи имеет огромное значение — вкус выражен максимально, когда она равна или чуть выше температуры полости рта.

Как ни странно, зубы тоже участвуют в восприятии вкуса. О текстуре пищи нам сообщают датчики давления, расположенные вокруг корней зубов. В этом принимают участие и жевательные мускулы, которые «оценивают» твердость пищи. Доказано, что, когда во рту много зубов с удаленными нервами, ощущение вкуса меняется.

Вообще вкус — это, как говорят медики, мультимодальное ощущение. Должна воедино свестись следующая информация: от химических избирательных вкусовых рецепторов, тепловых рецепторов, данные от механических датчиков зубов и жевательных мускулов, а также обонятельных рецепторов, на которые действуют летучие компоненты пищи.

Примерно за 150 миллисекунд первая информация о вкусовой стимуляции доходит до центральной коры головного мозга. Доставку осуществляют четыре нерва. Лицевой нерв передает сигналы, приходящие от вкусовых почек, которые расположены на передней части языка и на нёбе, тройничный нерв передает информацию о текстуре и температуре в той же зоне, языкоглоточный нерв переправляет вкусовую информацию с задней трети языка. Информацию из горла и надгортанника передает блуждающий нерв. Потом сигналы проходят через продолговатый мозг и оказываются в таламусе. Именно там вкусовые сигналы соединяются с обонятельными и вместе уходят во вкусовую зону коры головного мозга (рис. 3).

Рис. 3. Распознавание вкуса — это комплексный процесс. Вся информация от вкусовых рецепторов, термических, обонятельных и данные от механических датчиков, поступает по нервным волокнам в мозг. Мы практически мгновенно понимаем, что едим. Изображение: «Химия и жизнь»

Вся информация о продукте обрабатывается мозгом одновременно. Например, когда во рту клубника, это будут сладкий вкус, клубничный запах, сочная с косточками консистенция. Сигналы от органов чувств, обработанные во многих частях коры головного мозга, смешиваются и дают комплексную картину. Через секунду мы уже понимаем, что едим. Причем общая картина создается нелинейным сложением составляющих. Например, кислотность лимонного сока можно замаскировать сахаром, и он будет казаться не таким кислым, хотя содержание протонов в нем не уменьшится.

Маленькие и большие

У маленьких детей больше вкусовых почек, поэтому они так обостренно все воспринимают и настолько разборчивы в еде. То, что в детстве казалось горьким и противным, легко проглатывается с возрастом. У пожилых людей многие вкусовые почки отмирают, поэтому еда им часто кажется пресной. Существует эффект привыкания к вкусу — со временем острота ощущения снижается. Причем привыкание к сладкому и соленому развивается быстрее, чем к горькому и кислому. То есть люди, которые привыкли сильно солить или подслащивать пищу, не чувствуют соли и сахара. Есть и другие интересные эффекты. Например, привыкание к горькому повышает чувствительность к кислому и соленому, а адаптация к сладкому обостряет восприятие всех других вкусов.

Ребенок учится различать запахи и вкус уже в утробе матери. Проглатывая и вдыхая амниотическую жидкость, эмбрион осваивает всю палитру запахов и вкусов, которые воспринимает мать. И уже тогда формирует пристрастия, с которыми придет в этот мир. Например, беременным женщинам за десять дней до родов предлагали конфеты с анисом, а потом смотрели, как вели себя новорожденные в первые четыре дня жизни. Те, чьи мамы ели анисовые конфетки, явно различали этот запах и поворачивали в его сторону голову. По другим исследованиям, тот же эффект наблюдается с чесноком, морковью или алкоголем.

Конечно, вкусовые пристрастия сильно зависят от семейных традиций питания, от обычаев страны, в которой вырос человек. В Африке и Азии кузнечики, муравьи и прочие насекомые — вкусная и питательная еда, а у европейца она вызывает рвотный рефлекс. Так или иначе, природа нам оставила немного простора для выбора: как именно вы будете ощущать тот или иной вкус, в значительной мере предопределено генетически.

Гены диктуют меню

Нам иногда кажется, будто мы сами выбираем, какую пищу любить, в крайнем случае — что мы едим то, к чему нас приучили родители. Но ученые все больше склоняются к тому, что выбор за нас делают гены. Ведь люди ощущают вкус одного и того же вещества по-разному, и пороги вкусовой чувствительности у разных людей также сильно отличаются — вплоть до «вкусовой слепоты» к отдельным веществам. Сегодня исследователи всерьез задались вопросом: действительно ли некоторые люди запрограммированы есть картофель фри и набирать вес, пока другие с удовольствием едят вареную картошку? Особенно это волнует США, которые столкнулись с настоящей эпидемией ожирения.

Впервые вопрос о генетической предопределенности обоняния и вкуса был поднят в 1931 году, когда химик фирмы «Дюпон» Артур Фокс синтезировал пахучую молекулу фенилтиокарбамида (ФТК). Его коллега заметил острый запах, который исходил от этого вещества, к большому удивлению Фокса, который ничего не чувствовал. Он также решил, что вещество безвкусно, а тот же коллега нашел его очень горьким. Фокс проверил ФТК на всех членах своей семьи — никто не чувствовал запаха...

Эта публикация 1931 года породила целый ряд исследований чувствительности — не только к ФТК, но и вообще к горьким веществам. Нечувствительными к горечи фенилтиокарбамида оказались примерно 50% европейцев, но лишь 30% азиатов и 1,4% индейцев Амазонии. Ген, ответственный за это, обнаружили только в 2003 году. Оказалось, что он кодирует рецепторный белок вкусовых клеток. У разных индивидов этот ген существует в разных версиях, и каждая из них кодирует немного другой белок-рецептор — соответственно фенилтиокарбамид может взаимодействовать с ним хорошо, плохо или вообще никак. Поэтому разные люди различают горечь в различной степени. С тех пор обнаружено около 30 генов, кодирующих распознавание горького вкуса.

Как это влияет на наши вкусовые пристрастия? Многие пытаются ответить на этот вопрос. Вроде бы известно, что те, кто различает горький вкус ФТК, испытывают отвращение к брокколи и брюссельской капусте. Эти овощи содержат молекулы, структура которых похожа на ФТК. Профессор Адам Древновски из Мичиганского университета в 1995 году сформировал три группы людей по их способности распознавать в растворе близкое к ФТК, но менее токсичное соединение. Эти же группы проверили на вкусовые пристрастия. Те, кто чувствовал уже очень маленькие концентрации тестового вещества, находили кофе и сахарин слишком горькими. Обычная сахароза (сахар, который получают из тростника и свеклы) казалась им более сладкой, чем другим. И жгучий перец жег гораздо сильнее.

По-прежнему спорным остается вопрос о вкусе жира. Долгое время считали, что жир мы распознаем с помощью обоняния, поскольку липиды выделяют пахучие молекулы, а также благодаря определенной текстуре. Специальные вкусовые рецепторы на жир никто даже не искал. Эти представления поколебала в 1997 году исследовательская группа Тору Фусики из университета Киото. Из эксперимента было известно, что крысята предпочитали бутылочку с едой, содержащую жиры. Чтобы проверить, связано ли это с консистенцией, японские биологи предложили грызунам без обоняния два раствора — один с липидами, а другой с похожей консистенцией, сымитированной благодаря загустителю. Крысята безошибочно выбрали раствор с липидами — видимо, руководствуясь вкусом.

В самом деле, выяснилось, что язык грызунов может распознать вкус жира с помощью специального рецептора — гликопротеина CD36 (транспортера жирных кислот). Французские исследователи под руководством Филлипа Бенара доказали, что, когда ген, кодирующий CD36, заблокирован, животное перестает отдавать предпочтение жирной пище, а в желудочно-кишечном тракте при попадании жира на язык не происходит изменения секреции. При этом животные по-прежнему предпочитали сладкое и избегали горькое. Значит, был найден специфический рецептор именно на жир.

Но человек — не грызун. Присутствие в нашем организме транспортного белка CD36 доказано. Он переносит жирные кислоты в мозг, сердце, вырабатывается в желудочно-кишечном тракте. Но есть ли он на языке? Две лаборатории, американская и немецкая, пытались прояснить этот вопрос, однако публикаций пока нет. Исследования на афроамериканцах, у которых обнаружено большое разнообразие гена, кодирующего белок CD36, как будто показывают, что способность распознавать жир в пище действительно связана с некоторыми модификациями конкретного гена. Есть надежда, что, когда будет найден ответ на вопрос «может ли наш язык чувствовать вкус жира», у врачей появятся новые возможности для лечения ожирения.

Животные-гурманы?

В XIX веке знаменитый французский гастроном и автор широко цитируемой книги «Физиология вкуса» Жан-Антельм Брийя-Саварен настаивал на том, что только человек разумный испытывает удовольствие от еды, которая вообще-то нужна просто для поддержания жизни. Действительно, современные исследования показали, что животные воспринимают вкус иначе, чем мы. Но так ли сильно отличаются вкусовые ощущения у людей и других представителей отряда приматов?

Опыты проводили на 30 видах обезьян, которым давали пробовать чистую воду и растворы с разными вкусами и разными концентрациями: сладкие, соленые, кислые, горькие. Оказалось, что их вкусовая чувствительность сильно зависит от того, кто и что пробует. Приматы ощущают, как и мы, сладкое, соленое, кислое и горькое. Обезьяна отличает фруктозу плода от сахарозы свеклы, а также танины коры дерева. Но, к примеру, уистити — порода обезьян, которая питается листьями и зеленью, более чувствительна к алкалоидам и хинину в коре деревьев, чем фруктоядные приматы Южной Америки.

Вместе с американскими коллегами из университета штата Висконсин, французские исследователи подтвердили это еще и электрофизиологическими экспериментами и свели воедино картину, полученную на разных видах обезьян. В электрофизиологических экспериментах регистрировали электрическую активность волокон одного из вкусовых нервов — в зависимости от того, какой продукт ест животное. Когда наблюдалась электрическая активность, это значило, что животное ощущает вкус данной пищи.

А как обстоит дело у человека? Чтобы определить пороги чувствительности, добровольцам вслепую давали пробовать сначала очень разбавленные, а потом все более концентрированные растворы, пока они не формулировали четко, каков же вкус раствора. Человеческое «дерево вкуса» в целом похоже на те, что получили для обезьян. У человека так же далеко разнесены в противоположные стороны вкусовые ощущения от того, что приносит энергию организму (сахара), и того, что может навредить (алкалоиды, танин). Бывает и корреляция между субстанциями одного типа. Тот, кто очень чувствителен к сахарозе, имеет шансы быть также чувствительным к фруктозе. Но зато нет никакой корреляции между чувствительностью к хинину и танину, а некто, чувствительный к фруктозе, не обязательно чувствителен к танину.

Коль скоро у нас и обезьян так похож механизм вкуса, значит ли это, что мы стоим совсем рядом на эволюционном дереве? Согласно наиболее правдоподобной версии, к концу палеозоя и появлению первых земных существ эволюция растений и животных шла параллельно. Растения должны были как-то сопротивляться активному ультрафиолетовому излучению молодого солнца, поэтому только те экземпляры, которые имели достаточно полифенолов для защиты, смогли выжить на суше. Эти же соединения защищали растения от травоядных животных, поскольку они токсичны и затрудняют переваривание.

У позвоночных в ходе эволюции развивалась способность различать горький или вяжущий вкус. Именно эти вкусы окружали приматов, когда они появились в кайнозойскую эру (эоцен), а затем и первых людей. Появление растений с цветами, которые превращались в плоды со сладкой мякотью, сыграло большую роль в эволюции вкуса. Приматы и плодовые растения эволюционировали совместно: приматы поедали сладкие фрукты и рассеивали их семена, способствуя росту деревьев и лиан в тропических лесах. А вот способность распознавать вкус соли (особенно поваренной) едва ли могла возникнуть в ходе коэволюции с растениями. Возможно, она пришла от водных позвоночных, а приматы просто унаследовали ее.

Интересно, приматы при выборе еды руководствуются только питательной ценностью и вкусом? Нет, оказывается, они могут поедать растения и с лечебной целью. Майкл Хаффман из Киотского университета в 1987 году на западе Танзании наблюдал за шимпанзе, у которого были проблемы с желудком. Обезьяна поедала стебли горького растения Vernonia amygdalina (вернония), которые шимпанзе обычно не едят. Выяснилось, что побеги дерева содержат вещества, помогающие против малярии, дизентерии и шистосомоза, а также обладающие антибактериальными свойствами. Наблюдение за поведением диких шимпанзе дало ученым пищу для размышлений: были созданы новые растительные лекарственные препараты.

В общем, вкус не сильно изменился в процессе эволюции. И приматам, и людям вкус сладкого приятен — в их организмах идет выработка эндорфинов. Поэтому, возможно, великий французский кулинар был не совсем прав — приматы тоже могут быть гурманами.

По материалам журнала
«La Recherche», №7-8, 2010

 

Источник http://elementy.ru/lib/431234?context=286336

Мария Александровна Шкроб, кандидат биологических наук «Химия и жизнь» №4, 2010


Поначалу тот факт, что в школьном учебнике вирусам уделяется всего одна страничка, кажется возмутительным. Они же вызывают болезни — это всех касается. И открыл их русский ученый, что признано во всем мире. Неужели этого мало хотя бы для двух страничек? Но если поставить себя на место автора и попытаться вкратце рассказать о вирусах, становится понятно, насколько нелегкая это задача. Многие вирусы имеют своеобразное и очень любопытное генетическое устройство, но, чтобы оценить это своеобразие, неплохо бы сначала как следует разобраться со всеми остальными организмами. Вирусы вызывают восхищение как идеальные манипуляторы, однако, опять же, чтобы оценить их коварство в полной мере, хорошо бы знать в деталях, как работает нормальная клетка. Выходит, что о каких бы вирусах ни шла речь (а в нашем случае речь пойдет о вирусах, способствующих возникновению опухолей), неизбежно приходится начинать рассказ издалека, и одной страничкой тут не обойтись.

Государство клеток
Человеку всегда было интересно изучать человека. Этим занимается множество наук: одни исследуют принципы устройства общества, другие — отдельно взятого индивида, третьи представляют свой объект как набор органов, четвертые — тканей, и так далее. Кажется, что, продвигаясь дальше и дальше в глубь материи, мы с какого-то момента выходим за пределы сферы истинно человеческого. Разве рефлексия, забота о ближнем, самопожертвование не являются плодами высшей рассудочной деятельности, разве возможно углядеть нечто подобное на уровне клеток? Оказывается, вполне, так как самопожертвование — не только продукт человеческой мысли, но и часть природного механизма стабилизации систем, состоящих из большого числа элементов.

В середине XIX века выдающийся немецкий ученый Рудольф Вирхов писал, что многоклеточный организм есть государство, граждане которого — клетки. Это прекрасная аналогия, позволяющая понять основные принципы взаимодействия клеток-граждан в составе организма-общества. Социальность отличает клетку многоклеточного организма от клетки-одиночки, а потеря социальности чревата такими страшными последствиями, как возникновение раковой опухоли.

Каждый по способностям
Итак, у клеток многоклеточного организма, как и у членов общества, имеется набор базовых потребностей (питание и дыхание, например). Но если одиночки вынуждены обеспечивать себя самостоятельно, то клетки-граждане, будучи включенными в единую систему взаимообмена, могут делегировать часть своих забот кому-то еще. Чтобы такая система была стабильна, все ее участники должны, во-первых, работать (в условиях ограниченности ресурсов нельзя позволить себе содержать тунеядцев), а во-вторых, выполнять свою работу в требуемом объеме, в нужном месте и в указанные сроки.

Плодиться и размножаться?
Важная проблема организма-общества — размножение его клеток-граждан. В теле человека примерно 1014 клеток, и, если все они будут делиться, когда им вздумается, им не хватит еды, а если перестанут делиться вовсе, то некому будет работать. Здесь у организма, конечно, больше возможностей повлиять на происходящее, чем у государства, но все же на идейном уровне аналогия Вирхова применима и к этой ситуации. Вспомним, что в Китае пришлось ввести меры контроля рождаемости, а в России поощрять семьи, в которых появились дети.

В организме регуляция численности происходит жестче. Клетки организма должны делиться только по команде, причем, поскольку организму нужны здоровые и стабильные клетки, существует механизм, препятствующий делению клеток, с которыми что-то не в порядке. Перед каждым делением клетка проходит своего рода техосмотр. Если в его ходе обнаружатся какие-нибудь серьезные нарушения (например, поломки хромосом или мутации), то клетка не начнет делиться, пока эти нарушения не будут устранены.

Читать далее>>>