Текст книги "Секреты наследственности человека"

Автор книги: Сергей Афонькин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 15 (всего у книги 26 страниц)

Обмен веществ

Наши болезни все те же, что и тысячи лет назад, но врачи подыскали им более дорогие названия.

Народная мудрость

– Повышенный уровень холестерина может наследоваться

– Ранняя смертность и гены ответственны за утилизацию холестерина

– Наследуется ли потенциальный диабет?

Гиперхолистеринемия

В 1939 г. К. Мюллер, работавший в то время в Общественной больнице Осло (Норвегия), описал случай наследственной гиперхолестеринемии – врожденного нарушения метаболизма, который вызывал стойкое и очень высокое содержание холестерина в крови больных. К 35 годам у них совершенно неизбежно возникали сердечные приступы, развивавшиеся на фоне прогрессирующей стенокардии. Позже выяснилось, что такое нарушение регистрируется в среднем у каждого пятисотого взрослого человека. В чем тут дело, удалось разобраться лишь в шестидесятых годах XX века.

Выяснилось, что холестерин (с химической точки зрения, ненасыщенный спирт) совершенно необходим для нормальной работы клеток. Он входит в состав клеточных мембран, а поскольку мембраны есть у всех клеток, то холестерина в теле человека довольно много – около 140 грамм. Без него клетки вообще не могли бы существовать, ведь мембраны играют роль своеобразных «стен» для клеточного хозяйства. В теле человека холестерин является «сырьем» для стероидных гормонов, в частности половых: мужских андрогенов (прогестерон, тестостерон) и женских эстрогенов (эстрадиол, эстрон). Без холестерина невозможно образование в коже витамина D, который влияет на рост костей и недостаток которого вызывает у малолетних детей рахит. Наконец, из холестерина в печени образуются желчные кислоты, которые совершенно необходимы для переваривания жиров.

Поскольку холестерин является столь важным веществом, он не только поступает в организм имеете с пищей, но и автономно и постоянно синтезируется клетками нашего тела. Общее количество ежесуточно потребляемого организмом холестерина оценивается в 1,2 гр. Его нормальная концентрация в кровяном русле составляет 0,5–1,0 мг/мл. Измерения и расчеты показывают при этом, что только 1/3 всего необходимого холестерина наш организм получает с пищей, а 2/3 холестерина производятся клетками тела.

В клетках кишечника молекулы холестерина пакуются грушами примерно по 1500 штук и окружаются мембраной. Молекулы, из которых состоят мембраны, смачиваются водой. Получаются этакие мембранные миникапсулы, которые могут путешествовать по кровеносным сосудам, перенося внутри себя холестерин. Ученые называют такие заполненные холестерином мембранные шарики линопротеинами низкой плотности (ЛПНП). Чтобы этот термин не звучал пугающе, напомню, что по-гречески lipos – жир, а протеинами в биологии именуют белки. Диаметр шариков с холестерином очень мал – всего около 22 нанометров (нанометр – это одна миллиардная часть метра).

Для того чтобы холестерин, находящийся в составе «мембранных шариков», попал в печень, ее клетки должны уметь их «выхватывать» из кровяного русла. Для этого на поверхности каждого такого «шарика» находится крупный белок, а на поверхности клетки-захватчицы – соответствующий ему рецептор. Впервые клеточные рецепторы для ЛПНП были открыты в 1973 г. в Научно-исследовательском медицинском центре Техасского университета. В 1985 г. изучавшие их американские исследователи Браун и Гольдштейн получили за это открытие Нобелевскую премию. С помощью таких рецепторов клетки способны «выловить» единственный мембранный шарик с холестерином из 1 миллиарда молекул воды. Потрясающая точность взаимодействия! Общее же количество рецепторов для ЛПНП всего лишь на поверхности одной клетки может достигать 40 тысяч и более. Представляете, с какой интенсивностью такие клетки вылавливают из кровяного русла шарики с холестерином!

Клеточный рецептор для ЛПНП с холестерином – белок, поэтому его структура записана в определенном гене. Чаще всего в случае наследственной гиперхолестеринемии один из двух генов, находящихся в гомологичных хромосомах и кодирующих белок-рецептор для ЛПНП, поврежден. Ученые обнаружили по меньшей мере пять мутаций в гене рецептора ЛПНП, которые могут полностью приводить в негодность этот рецептор. Наверняка таких мутаций гораздо больше. Таким образом, у людей с наследственной гиперхолестеринемией половина всех рецепторов к «холестериновым шарикам» просто не работают. Другая половина рецепторов работает исправно, поскольку ген, находящийся в другой гомологичной хромосоме, не поврежден.

Неудивительно, что у таких людей холестерин поглощается клетками менее интенсивно, и поэтому с возрастом у них неизбежно развивается ишемическая болезнь сердца и атеросклероз. В их кровяном русле «мембранные шарики» с холестерином циркулируют в среднем вдвое дольше, чем у здоровых людей. Люди с поврежденным геном рецептора ЛПНП обязательно заболеют атеросклерозом, даже если будут строгими вегетарианцами и не будут получать холестерин вместе с пищей. Им приходится принимать лекарства липостатики, которые снижают уровень холестерина в крови.

Среди 60-летних пациентов с ишемической болезнью сердца у каждого двадцатого болезнь вызвана дефектами в гене, кодирующем рецептор для холестерина. Кстати сказать, у выведенной японцами породы кроликов, у которых быстро развивается атеросклероз, тоже поврежден один из двух генов, кодирующих рецептор для ЛПНП. Так что, если ваш знакомый скончался от инфаркта, не дотянув до пенсии, быть может, виноваты гены, а не избыток жирной пищи и не стрессы на работе или в семье.

Что происходит, если у человека будут повреждены оба гена, кодирующие рецепторы к ЛПНП? Такие люди встречаются с частотой 1 на миллион. С вероятностью 25 % дети с двумя дефектными генами для рецепторов ЛПНП могут родиться от пары родителей, у каждого из которых поврежден один из таких генов. По статистике, одна такая пара встречается на 250 тысяч новобрачных. Как умудряются существовать люди, у которых вообще нет нормальных клеточных рецепторов для холестерина, совершенно непонятно. Уровень холестерина в крови у них в шесть (!) раз выше нормы. Обычно такие несчастные начинают страдать от сердечных нарушений уже к 20 годам.

Диабет

Еще за пятнадцать веков до Рождества Христова врачи древнего Египта, Индии и Китая отмечали больных, страдавших от постоянной жажды и обильного отделения мочи. Создавалось впечатление, что выпитая ими вода буквально протекала без всякой пользы через их тело. Не случайно поэтому в Древнем Риме такой недуг называли греческим словом диабет, что в переводе означает «протекающий» (греч. dia – через, сквозь). Уже в то время врачи знали, что моча диабетиков имела сладковатый привкус. Для того чтобы зафиксировать этот факт научным образом, медицине потребовалось более полутора десятков веков! Лишь в середине XVII века один из основателей Лондонского королевского общества естествоиспытателей, английский врач Томас Виллис, обследуя таких больных, документально подтвердил факт, хорошо известный медикам предшествующих поколений, обнаружив в моче диабетиков какое-то вещество, придававшее ей сладковатый привкус. Потребовалось еще целое столетие для того, чтобы английский же врач Добсон достоверно установил, что в такой моче действительно присутствует сахар. Так в медицине утвердилось новое понятие – глюкозоурия (сахарное мочеизнурение) – от греч. glykys – сладкий и uron – моча. Еще в прошлом веке диагноз «диабет» означал верную смерть, наступавшую в результате комы. Порой больные с симптомами сахарного мочеизнурения за несколько месяцев буквально сгорали как свечки. Врачи были бессильны помочь таким пациентам, поскольку причина болезни оставалась неясной.

Теперь известно, что концентрация глюкозы в нашем кровяном русле регулируется с помощью гормона инсулина, который вырабатывается специальными клетками поджелудочной железы. Эти клетки впервые описал немецкий медик Пауль Лангерганс. Он выяснил, что в поджелудочной железе находится около миллиона похожих на островки скоплений, каждое из которых состоит примерно из трех тысяч клеток. Позже такие скопления назвали островками Лангерганса.

Инсулин оказался первым гормоном, для которого была четко установлена его белковая природа и расшифрована последовательность составляющих его аминокислот. Выяснилось, что инсулин состоит из двух белковых цепочек. Одна из них (A-цепь) составлена из 21 аминокислотного остатка, для построения другой (В-цепи) требуется 30 аминокислот. Обе цепи соединены двумя мостиками, образованными радикалами серы (так называемыми дисульфидными мостиками). Кодирующий инсулин ген находится у человека в 11-й хромосоме. Наконец, инсулин был первым гормоном, который удалось получить синтетическим путем. За этими короткими фразами стоят годы упорнейшего труда ученых, прекрасно сознававших, что результаты их открытий способны спасти сотни тысяч пациентов, во всем мире страдающих от диабета.

Одна из основных причин диабета состоит в неспособности поджелудочной железы вырабатывать необходимое количество инсулина. Это действительно так в случае так называемого инсулинзависимого сахарного диабета (сокращенно ИЗСД). Это заболевание поражает в основном детей и поэтому называется еще ювенильным диабетом (лат. juvenis – юный). Врачи выделяют четыре возрастных периода, когда вероятность заболеть диабетом первого типа наиболее высока: младенчество до года, трех-, пяти-и восьмилетний возраст, а также период полового созревания. Порой симптомы внезапно проявившегося заболевания нарастают со стремительностью несущегося локомотива. В медицинских анналах зарегистрирован случай, когда молодой китаец скончался от комы через 36 часов после внезапного проявления признаков диабета. В чем же причина столь быстро наступающей дисфункции клеток островков Лангерганса?

Первое, что приходило на ум исследователям – быстро развивающаяся вирусная или бактериальная инфекция. Действительно, в результате посмертного анализа погибших от инсулиновой комы людей очень часто удавалось зарегистрировать воспаление островков Лангерганса (так называемый инсулит). Помимо обычных составляющих их клеток в пределах островков наблюдали скопление лимфоцитов – клеток иммунной системы, которые обычно борются с бактериальными и вирусными инфекциями. Однако все попытки выделить коварный инфекционный агент кончались безуспешно. Вместе с тем, тонкие иммунологические исследования обнаруживали в крови у больных диабетом антитела к отдельным белкам клеток поджелудочной железы. Складывалось впечатление, что иммунная система по той или иной при чине начинала атаковать к летки собственного организма. Другими словами развивался так называемый аутоиммунный процесс (греч. autos – сам). Кстати сказать, такая ситуация норой случается не только в клеточном, но и в человеческом сообществе, когда органы контроля начинают преследовать ни в чем не повинных граждан.

Основную массу аутоантител при развивающемся диабете составляют иммуноглобулины к одному из белков клеток островков Лангерганса. Про его роль в организме до сих пор ничего доподлинно не известно. Ясно лишь, что он является своеобразным маркером островков Лангерганса, и почему-то именно на него иммунная система начинает порой реагировать как на подлежащую немедленному уничтожению чужеродную молекулу. Такое «решение» приводит к неизбежной атаке лимфоцитов, некоторые из которых входят в группу киллеров (в данном случае это официально принятый в иммунологии термин) и способны быстро убивать клетки, на поверхности которых они обнаруживают искомый чужеродный белок. Если пересадить такие «нацеленные» на описанный белок лимфоциты заболевших диабетом крыс и мышей здоровым грызунам, у последних быстро развивается сахарное мочеизнурение.

В результате атак иммунной системы количество работоспособных, выделяющих инсулин клеток поджелудочной железы начинает неуклонно падать, а оставшиеся в живых берут на себя возросшую нагрузку. Образно говоря, атакуемая иммунной системой поджелудочная железа становится похожа на корабль, обшивка которого треснула и дала течь. Судно еще на плаву, но уровень воды в его трюме неуклонно поднимается. Такая ситуация в медицине известна как состояние латентного диабета. Она может длиться годами и не вызывать никаких ярких симптомов, указывающих на неуклонно приближающийся финал. Вовремя обнаружить опасность можно по присутствующим в крови антителам к белкам клеток островков Лангерганса, однако такие тесты очень дороги, и даже в США проводятся пока в исключительных случаях. Когда количество погибших клеток железы переваливает через критическую отметку в 80–85 %, оставшиеся в живых клетки оказываются уже неспособными вырабатывать нужное количество инсулина. В такой ситуации у человека быстро начинают проявляться признаки прогрессирующего диабета.

Почему же иммунная система начинает атаковать клетки собственного тела? Подобный и достаточно хорошо изученный пример описан в случае банальной стрептококковой инфекции горла, известной в просторечии как ангина. Лимфоциты атакуют напавшие на человека бета-гемолитические стрептококки, распознавая их по характерным для этих бактерий белкам. В силу чисто случайных причин один из таких микробных белков чрезвычайно похож на собственный белок человека, располагающийся на поверхности мышечной оболочки сердца – миокарде. Расправившись со стрептококками, слишком бдительные лимфоциты по ошибке начинают атаковать миокард, что порой приводит к развитию тяжелейшего ревмокардита, в результате которого поражаются клапаны сердца. Возможно, именно по такому же сценарию возникает и инсулин-зависимый диабет. Вторгшиеся в организм бактерия или вирус давно уничтожены, а лимфоциты по ошибке продолжают атаковать белки, схожие с чужеродными.

Не исключено также, что некоторые генетические дефекты иммунной системы способны увеличивать вероятность развития такого аутоиммунного процесса. Хорошо известно, что у ближайших родственников страдающих от диабета людей вероятность заболевания в десять раз выше, чем в среднем в обществе, и равна примерно 0,9–2,4 %. Такое состояние риска у родственников диабетиков было отмечено еще 400 лет до н. э. врачами Древней Индии. Современные врачи называют его потенциальным диабетом. Если один из родителей страдает инсулин-зависимым диабетом, то вероятность, что родившемуся от такого брака ребенку тоже со временем будет поставлен диагноз «диабет», составляет 11 %. Если же от диабета страдают оба родителя, то по статистическим данным двое из трех родившихся от такой пары детей также станут диабетиками.

Второй тип диабета называется инсулин-независимым сахарным диабетом (ИНСД) или диабетом взрослых. В этом случае клетки поджелудочной железы остаются неповрежденными и потенциально способны вырабатывать инсулин. Причины же метаболических нарушений в случае ИНСД могут иметь самую разную природу. Самая банальная причина – элементарное недоедание, когда клеткам просто не хватает ни энергии, ни строительного материала, чтобы вырабатывать нужное количество инсулина, а количество поступающего с пищей сахара велико.

Далее идут различные заболевания поджелудочной железы, не имеющие отношения к аутоиммунным процессам и врожденные генетические аномалии вроде акромегалии. Инсулин-независимый диабет могут провоцировать некоторые лекарственные препараты (особенно гормональные) и химические вещества, а также ожоги и стрессы. У людей, страдающих от ИНСД, редко, но все же выявляются дефекты в генах, кодирующих инсулин или его рецептор. В этом случае вероятность наследовать инсулин-независимый диабет в ситуации, когда он зарегистрирован у одного из родителей, составляет 50 %.

На роль генов в развитии диабета указывают следующие любопытные факты. Нередко фиксируются случаи, когда диабет начинает развиваться у ближайших родственников (братьев и сестер) почти одновременно. Медицинская статистика неумолимо свидетельствует, что если один из двух однояйцовых близнецов заболевает диабетом после 50 лет, второй близнец обязательно (в ста процентах случаев!) разделит его судьбу. У разнояйцовых близнецов шанс одновременно стать диабетиками на порядок меньше. Он составляет всего 9 %, однако это гораздо больше, чем в среднем в обществе. Учеными подмечена таинственная пока связь между заболеванием диабетом и определенными генами, кодирующими маркеры поверхности клеток крови. В частности, наличие генов, кодирующих маркеры HLA-В8 HLA-BW15, в 2,5 раза увеличивает риск заболевания инсулинзависимым диабетом, а гены белков DW3 и DW4 обнаружены у 80 % всех диабетиков! Однако в причинах таких совпадений еще предстоит разбираться.

Гены гениальности

Гений – это на 99 процентов труд до изнеможения и на один процент – игра воображения.

Томас Эдисон

Изучение биографий и патографий гениев всех времен и народов приводит к неумолимому выводу: гениями рождаются.

В. П. Эфроимсон

– Интеллект наследуется

– Мочевая кислота – стимулятор умственной деятельности

– Великие подагрики мира

– Гении появляются кучками

– Зарождение гения – проблема биологическая

Свидетельство близнецов

На то, что интеллектуальные способности человека во многом определяются даже чисто внешними данными, указывает полушутливо-полусерьезно прозвище представителей интеллектуальной элиты США. В этой стране людей такого рода называют «яйцеголовыми» за явно увеличенный по сравнению с нормой объем черепа. Однако насколько такие отклонения определяются генетически? Исследования показывают, что условия среды, воспитания и образования безусловно накладывают на проявление умственных способностей свой отпечаток. Однако, они играют лишь второстепенную роль.

В США существует информационный банк данных обо всех однояйцовых близнецах, рождающихся в стране. Из этой армии полностью генетически идентичных нар исследователи выбрали тех близняшек, которые в силу различных обстоятельств были воспитаны в разных условиях, в разных семьях и получили разнос образование. Затем у каждой такой здравствующей пары с помощью стандартных тестов был определен коэффициент интеллекта. В норме этот показатель колеблется от 100 до 160 условных единиц, поднимаясь до 180–200 у ярко одаренных личностей.

Так вот, разница коэффициентов интеллекта у по-разному воспитывавшихся однояйцовых близнецов оказалась очень маленькой по сравнению даже с обычными, разнояйцовыми близнецами и составляла в среднем всего 6,6 единиц. Показатель сходства у выросших вместе однояйцовых близнецов составлял при этом +0,87 условных единиц, у однояйцовых близнецов, выросших раздельно, он был равен +0,75, а у двуяйцовых близнецов всего +0,56. У неродных же детей, которые выросли вместе в одной семье этот показатель был равен всего +0,24. Эти факты говорят о высокой доле генетической составляющей, которая определяет умственные способности человека.

Исследование британского гения

На фоне подобной статистики сеть основания заподозрить, что появление людей не просто сообразительных, отличающихся живым умом и богатым воображением, но и гениальных по оценкам их современников и потомков тоже может во многом определяться генами. Число общепризнанных гениев в Европе и Северной Америке за исторически обозримое время исчисляется, по мнению многих независимых экспертов, четырьмя-пятью сотнями человек. Что сближает этих столь разнородных людей между собой?

Оксфордовский словарь утверждает, что гений – это «природная интеллектуальная сила необычайно высокого типа, исключительная способность к творчеству, требующему воображения и оригинального мышления». При этом одной из основных черт гения является его фантастическая работоспособность, доходящая до полной одержимости при достижении поставленных целей. Может ли в основе этой последней особенности лежать какое-либо физиологическое свойство, которое определяется чисто генетически?

В 1927 г. в Англии вышла в свет пухлая, почти в 400 страниц, книга Г. Эллиса «Исследование британского гения», в которой он указал на странную связь между выдающимися англичанами и частотой распространения у них заболевания суставов – подагры. Причина этой связи, однако, оставалась совершенно неясной.

В своих выводах Эллис был не оригинален. Еще с древних времен было замечено, что подагрой часто страдали знаменитые короли, императоры, полководцы, адмиралы и философы. При этом причину заболевания видели в малоподвижном образе жизни, переедании, злоупотреблении вином при значительной умственной нагрузке. Это расхожее мнение плохо вязалось с социальной, политической, творческой, да и просто повышенной физической активностью многих знаменитых подагриков, успевавших за свою жизнь внести существенный (положительный или отрицательный) вклад в развитие культуры, общества или истории. В частности, еще в досредневековый период хронографами было подмечена связь между степенью развития и процветания городов и даже государств и распространению среди населения подагры.