Текст книги "Секреты наследственности человека"

Автор книги: Сергей Афонькин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 26 страниц)

Карликовость часто объясняется различными нарушениями в гене, кодирующим гормон роста. Описано уже несколько подобных дефектов. Обычно речь идет о делениях, то есть утратах части ДНК. Такие состояния, естественно, наследуются, причем обычно по рецессивной схеме. То есть больные (карлики) являются гомозиготами по дефектному гену. Описаны точечные мутации в гене соматотропина, приводящие к обрыву синтезируемого белка со всеми вытекающими отсюда последствиями катастрофического падения ею биологической активности. Существуют также врожденные формы карликовости, наследуемые по доминантному типу и даже формы, сцепленные с полом. Другая распространенная причина врожденной карликовости – дефекты в гене рецептора соматотропина (синдром Ларон). То есть сам гормон вырабатывается нормально, но клетки его «не видят». Они просто не в состоянии воспринять его сигнал. В общем, с генетической точки зрения пестренькая получается картина. Ее пестрота обусловлена еще и тем, что на синтез соматотропина в клетках оказывают влияние некоторые другие гормоны. Например, гормон роста выделяется из клеток гипофиза под воздействием двух гормонов: так называемою рилизинг-фактора и соматостатина. Следовательно, генетические нарушения в их производстве почти автоматически будут негативно сказываться и на «клеточных поставках» гормона роста. Наконец, надо добавить, что и сам гормон роста не оказывает непосредственного влияния на интенсивность работы клеток. Он стимулирует печень выделять особые вещества – соматомедины. И вот уже они непосредственно влияют на синтез белка в клетках. Следовательно, любой генетический дефект в производстве этих соматомединов также может служить причиной карликовости.

Любая из врожденных причин карликовости приводит к характерной клинической картине. При рождении рост и вес детей соответствуют норме. Первые признаки заболевания появляются лишь в возрасте 2–3 лет, когда они начинают отставать в росте от своих сверстников. Скорость роста у детей с недостаточным производством соматотропина резко снижена. За год ребенок должен подрастать не менее чем на 4 см (нормой считается 7–8 см в год). Если этого не происходит, и прирост не превышает 3–4 см в год, надо срочно обратиться к эндокринологу.

Задержка роста не оказывает существенного влияния на пропорции тела. Они остаются нормальными. Зато кожа становится тонкой и нежной. Подкожно-жировая клетчатка также недоразвита. Дефекты в рецепторах к гормону роста (синдром Ларон) приводят обычно к избыточной массе тела при слабо развитой мускулатуре. Скелет окостеневает медленнее, чем следует, часто наблюдаются нарушения развития и смены зубов. У карликов обычно высокий голос, тонкие волосы и мелкие черты лица, они, как правило, бесплодны, а их половые органы недоразвиты. Вместе с тем, умственное развитие людей с недостатком гормона роста находится в норме, порой у них хорошая память, хотя психика часто носит оттенок детскости и неразвитость эмоций.

Пока рост скелета еще не закончился, карликовость можно вылечить с помощью инъекций гормона роста, которые должны осуществляться под контролем врача эндокринолога. Когда препараты на сто основе только входили в медицинскую практику и опыта их применения еще не хватало, случались и «курьезы». Например, житель Австрии Адам Рейнер вырос из 115-сантиметрового карлика в 214-сантиметрового гиганта. Считается, что это самое большое из зарегистрированных в мире колебаний роста. В настоящее время гормональная терапия с применением соматотропина помогает детям с дефицитом гормона роста нормально расти. При длительной терапии они могут достичь вполне удовлетворительных параметров физического развития взрослого человека.

Люди, у которых соматотропный гормон по тем или иным причинам вырабатывается в избытке, страдают не менее неприятным заболеванием – акромегалией (греч. megalos – большой). Одна из распространенных причин – опухоли гипофиза, в результате развития которых продукция гормона роста увеличивается. Из-за этого начинают увеличиваться кисти рук, стопы, нижняя челюсть, нос и даже язык. Лицо расширяется за счет разрастания связочных узлов нижней челюсти под скулами. Мышечная масса также растет. Гормон роста укрепляет соединительную ткань, сухожилия, кости и хрящи, что приводит к увеличению силы. Не случайно на Западе профессионалы, занимающиеся бодибилдингом, нередко включают в свой медикаментозный арсенал соматотропин, полученный методами генной инженерии. Не удивительно, что их мышцы растут прямо на глазах! Ведь гормон роста «подстегивает» синтез белка в клетках и стимулирует сами клетки к делению. Для сравнения – препараты на основе стероидных гормонов к увеличению числа мышечных клеток не приводят. Кстати, Международный Олимпийский Комитет в 1988 г. запретил спортсменам использовать соматотропин, классифицировав его как разновидность допинга. Генно-инженерный соматотропин используют не только профессионалы. В наши дни только в США около миллиона человек регулярно используют препараты с гормоном роста, приводя с его помощью в порядок свое несколько обрюзгшее тело.

Американцев понять можно – они готовы на все, чтобы внешний «фасад» личности соответствовал навязанным обществом стандартам. Ради этого они готовы на любые жертвы: и грудь силиконовую вставят, и золотыми нитями морщинистую кожу подтянут… Соотечественника же сразу хочется предупредить: познакомившись с удивительными особенностями соматотропина, не надо кидаться в ближайшую аптеку на его поиски. С гормонами ведь вообще шутки плохи. Тут недолго и переборщить. Эти препараты обычно советуют принимать только по рекомендации врача и под его неусыпным контролем. А еще можно заработать гипертонию, гипертрофию сердечной мышцы и заполучить к тому же проблемы со щитовидной железой.

К тому же, гормональные курсы обычно дороги, особенно если они включают генно-инженерные препараты. Ампула с гормоном роста, содержащая 16 условных единиц препарата, стоит более 20 долларов США. В лучшем случае вам ее хватит на неделю. Средний же курс гормонотерапии с применением синтетического соматотропина длится от 6 недель до 6 месяцев. Вот и подсчитайте, во сколько обойдется «подправить» фигуру без особых усилий! Так что если вы действительно хотите немного подрасти или подправить фигуру, лучше хвататься за проверенные опытом гантели, чем за сомнительные таблетки. Тем более, что на вводимый гормон роста животных иммунная система вырабатывает антитела (то есть пытается cm «уничтожить»), При этом каждые сутки в теле человека совершенно бесплатно вырабатывается от 0,5 до 1,5 единиц собственного гормона роста. Его синтез можно увеличить с помощью физических нагрузок, полноценного сна, снижения содержания сахара в крови (гипогликемия) и даже стрессов. Надо также учитывать, что лечение гормоном роста проводят только детям от 3 до 17–18 лет, то есть до окончания роста. Позже эффекту, от применения соматотропина будут незначительны.

Кстати, с возрастом естественный синтез соматотропина падает. В результате к старости люди обычно становятся чуть ниже ростом. При этом доказано, что соматотропин может предотвращать процесс старения! Доктор Марк Блекман из Университета Джона Гопкинса (США) уже два десятилетия разрабатывающий эту проблему, опубликовал недавно результаты исследований. Вот самые интересные: доказано, что у молодых людей с недостатком гормона роста рано появляются признаки старения. После приема искусственного гормона они исчезают!

В историческом плане со средним ростом людей происходит прямо противоположный процесс. С течением времени он увеличивается. В начале XIX века средний рост мужчин составлял 155–160 см. В 1980 г. по мировой статистике он уже достиг 173,9 см. К 1987 г. мужчины «подросли» до 174,1 см. Не отстают от них и женщины. Их средний рост также увеличивается. В начале XXI века этот во многом загадочный процесс, судя по всему, продолжится. Очевидно, гены тут ни при чем. В чем же дело? Самое банальное объяснение – улучшение качества жизни. Менее очевидное состоит в том, что в эволюции видов есть свои тенденции, непосредственно не связанные с отбором по Дарвину.

Коварный белок

До середины восьмидесятых годов XX века различные виды гипофизарного нанизма достаточно успешно лечили дозами гормона роста, который выделяли из гипофизов человеческих трупов. Так продолжалось до тех пор, пока такая практика не привела к гибели нескольких людей. Первым в 1984 г. скончался двадцатилетний молодой человек, которого с 3 до 17 лет лечили именно гормонами роста, полученными из гипофизов покойников. Его смерть наступила в Стенфордском университете через 6 месяцев после появления первых неврологических признаков болезни. При вскрытии был поставлен диагноз: болезнь Крейцфельда – Якоба. В 1985 г. было опубликована информация о еще трех подобных смертных случаях. Медицинский мир был встревожен. В результате были тщательно проверены все истории болезней людей, которые получали препараты гормонов роста из трупного материала. В результате выяснилось, что от болезни Крейцфельда – Якоба, заработанной таким необычным путем, к 1993 г. скончалось более 50 человек! Как следствие, применение в лечебных целях гормона роста, полученного из гипофизов человека, было запрещено.

Что же это за таинственная болезнь, и какое она имеет отношение к соматотропину и генам человека? Сама по себе эта история так любопытна, что имеет смысл немного задержать на ней ваше внимание.

История научного исследования этого смертельно опасного недуга уходит корнями в XVIII век. Именно тогда в Англии впервые была описана болезнь овец, которую местные фермеры называли скрепи (от англ. to scrape – скоблить, скрестись, тереться). Заболевшие ею овцы начинали дрожать, неистово чесаться, часто буквально соскребая с себя почти всю шерсть, и вскоре погибали.

Сначала подобную хворь считали сугубо «овечьей» напастью, но уже в первой половине XX века скрепи удалось заразить коз. За ними последовали олени, хомяки, кошки, крысы и мыши, что неизбежно породило вопрос о соответствующем инфекционном агенте. Теоретически это мог быть вирус, бактерия или одноклеточное существо, поскольку уже в 1935 г. французские исследователи доказали, что скрепи может передаваться от одной овцы к другой в результате прививки.

Дело с выделением возбудителя заболевания шло очень туго, поскольку подозреваемый в преступлениях вел себя странно. Он не вызывал никаких воспалительных процессов, защитная иммунная система хозяина на него никак не реагировала. С другой стороны, какой-то белок определенно принимал участие в начале заболевания – его обработка разрушающими белки ферментами и фенолом приводили к утрате инфекционности. При этом на возбудителя болезни практически не влияли ни ионизирующее излучение, ни специальные ферменты, активно разрушающие ДНК. Представить же себе вызывающего болезнь паразита, не имеющего собственной ДНК было очень сложно, поскольку это противоречило всем накопленным к тому времени биологическим данным.

Ситуация стала еще более интригующей, когда в 1959 г. сотрудник американского Национального института аллергии и инфекционных заболеваний Уильям Хэдлоу обратил внимание на некоторое сходство симптомов скрепи овец и одного из редких и экзотичных заболеваний человека – куру или «смеющейся смерти», как называли его жители Новой Гвинеи.

Это заболевание впервые было описано в середине 50-х годов XX века Даниелем Гайдушеком. Страдающий куру человек сначала постепенно терял координацию движений при ходьбе, а затем его начинали донимать приступы беспричинного смеха. Кончалось же заболевание отнюдь не смешно – стопроцентным летальным исходом. Сначала куру рассматривали как наследственное заболевание, но затем детальные исследования показали, что истинная причина – ритуальный каннибализм аборигенов горного племени Форе, обитающих на Новой Гвинее. Родственники умершего из уважения к покойному съедали его мозг, получая тем самым инфекционное начало «смеющейся смерти».

Развивалось заболевание чрезвычайно медленно. С момента мрачного ритуального пиршества до первых проявлений куру могли пройти годы! В 1963 г. куру удалось заразить шимпанзе, причем первые признаки заболевания проявились только через два года после инфицирования подопытных животных. В те же годы была высказана гипотеза, что куру вызывает какой-то вирус, медленно размножающийся в мозговой ткани. Однако дело с его выделением и идентификацией шло также плохо, как и с поисками причины скрепи.

Определенный шаг вперед удалось сделать, когда внимание исследователей привлекли ненормальные скопления странных белковых тяжей в мозгу мышей, специально зараженных скрепи. Развитие заболевания приводило к нарушению нормальных тканей мозга и превращению их в своеобразную губку. Аналогичная картина как раз и наблюдалась у людей с редко встречающейся болезнью Крейцфельда – Якоба (примерно один случай на миллион), которая стала известна общественности после гибели от нее известного балетмейстера Джорджа Баланчина.

Складывалось впечатление, что и скрепи, и куру, и болезнь Крейцфельда – Якоба вызываются сходными причинами. Подобные им заболевания включили в отдельную группу так называемых «губчатых болезней мозга». К ним относится и коровье бешенство, статьи о распространении которого в конце двадцатого века так взбудоражили всю Европу.

Со временем накапливалось все больше фактов, говорящих о том, что заразное начало, индуцирующее синдром Крейцфельда – Якоба и прочие губчатые энцефалопатии, напрямую связано с аномальным белком в мозгу зараженных животных и больных людей. Поскольку возбудителя заболеваний обнаружить так и не удалось, в 1982 г. сотрудником лаборатории нейрологии, биохимии и биофизики Калифорнийского университета Стенли Прузинером была выдвинута смелая гипотеза, что инфекционным началом куру, скрепи и синдрома Крейцфельда – Якоба является сам этот белок!

Прузинер выделил его в чистом виде, экспериментируя с зараженными скрепи сирийскими хомяками. Позже, в 1997 г. он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за исследование белкового возбудителя скрепи и аналогичных болезней. Тогда, в начале восьмидесятых годов, предположение о белке-возбудителе болезни нарушало все принятые в биологии каноны однако именно оно наиболее соответствовало всем накопленным к тому времени фактам.

Коварный белок назвали прионом (prion), переставив буквы в словосочетании «инфекционный белок» (INfectious PROtein). В 1985 г был открыт ген PRNP, в котором была записана информация о последовательности аминокислот в белке-прионе. Самое поразительное обстоятельство состояло в том, что этот ген обнаружили у людей, у всех млекопитающих (грызунов, жвачных, приматов), и даже у некоторых птиц (например, у кур). Это означало, что в природе существуют как минимум две формы соответствующего белка – нормальная, всегда присутствующая в мозгу людей и животных, и патогенная (которую и называют прионом). Именно последняя вызывает куру, скрепи и синдром Крейцфельда – Якоба.

Парадокс состоял в том, что информация о двух формах этого белка была записана в одном гене и обе эти формы имели одну и ту же последовательность аминокислот! Разница между ними состояла лишь в их определенной пространственной конфигурации – так называемой конформации. В частности, у «заразного» белка-приона примерно на 10 % меньше закрученных участков, чем у его без вредного собрата. К тому же, прионная форма белка хуже растворяется, и она более устойчива к разрушению ферментами. Казалось бы странно: столь малые различия и такие последствия!

Таким образом, постепенно вырисовывалась следующая странная картина. В мозгу животных и человека в норме присутствует некий белок, функции которого пока неясны. Его удается обнаружить также в легких, селезенке, мышцах, слюнных железах и кишечнике, однако, там этого белка в 10–15 раз меньше, чем в мозге. По-видимому, его роль в функционировании клеток не так уж и велика, поскольку мыши, у которых ген этого белка не работает, чувствую себя неплохо.

Редко и случайно в организме может появляться иная пространственная форма этого белка (прион). Она начинает накапливаться в мозге в виде так называемых амилоидных бляшек, которые, в конечном счете, и нарушают работу всей нервной системы. После специальной обработки этот патогенный белок виден на препаратах в виде тяжей и палочек. Именно так, редко и спонтанно, у людей возникает синдром Крейцфельда – Якоба. Выделенные в чистом виде прионы способны соединяться вместе, самопроизвольно образуя вытянутые палочки диаметром около одной стотысячной миллиметра. В каждой такой палочке содержится около тысячи молекул приона.

Попадая в другой организм, прион может вызвать появление таких же пространственных форм из нормальных белков, закодированных в том же гене, что и сам прион. Так случалось при ритуальном каннибализме на Новой Гвинее, при заражении людей препаратами гипофиза или при поедании мяса зараженных прионами коров. Иначе говоря, прион играет роль своеобразного «зародыша», влияющего на образование пространственных форм белка, чья первичная структура закодирована в гене PRNP.

Именно о таком кристаллическом зародыше прозорливо писал американский фантаст Курт Воннегут в своем романе «Колыбель для кошки». Там он описывал ситуацию, когда созданная учеными застывшая капелька воды, в которой молекулы были уложены необычным образом, привела в конечном счете к необратимой кристаллизации всей воды на планете. К. Воннегут так описывал этот феномен: «Теоретически „злодеем“ была частица, которую доктор Брид назвал „зародыш“. Он подразумевал крошечную частицу, определившую нежелательное смыкание атомов в кристалле. Этот зародыш, взявшийся неизвестно откуда, научил атомы новому способу соединения в спайки, то есть новому способу кристаллизации».

Точно таким же образом прион является как бы зародышем кристаллизации для цепочечной полимеризации «нормальных» белков, закодированных в гене PRNP. В пользу именно такой точки зрения говорит следующий факт. Если в здоровых мышей, содержащих как свой собственный, так и человеческий ген PRNP, ввести выделенный из коров прион (аномально уложенный белок), все инфицированные таким образом грызуны со временем заболеют губчатой энцефалопатией.

С другой стороны, вовсе лишенные гена PRNP мыши устойчивы к введению в их тело прионов. Этот факт подчеркивает, что введенный прион опасен не сам по себе, а лишь как «зародыш», изменяющий способ укладки «здоровых» белков. Любопытно, что размер такого «зародыша» примерно в сто раз меньше среднего вируса. Таким образом, на сегодняшний день прионы являются самыми маленькими инфекционными агентами на свете!

По-видимому, явление наследования определенной пространственной организации белков не является частным случаем, обнаруженным только при изучении губчатых энцефалопатий. Подобные явления уже замечены у низших грибов и обычных дрожжей. Феномен «прионизаций», состоящий в размножении белка-приона, может быть широко распространен в природе. Например, амилоидные бляшки, основу которых, по-видимому, составляют кристаллоподобные скопления прионов, присутствуют в мозгу людей, страдающих от болезни Альцгеймера. По данным врачей, это заболевание является самым распространением видом старческою слабоумия в США. Среди причин смерти в старости оно занимает печальное четвертое место. В частности, от нее страдает Рональд Рейган, и все американские врачи не в состоянии помочь своему бывшему президенту.

Теперь пора вернуться к карликам и гормону роста, который выделяли из трупного материала. В ряде случаев вместе с препаратом врачи, ничего не подозревая, вводили пациентам белки прионы, которые годы спустя вызывали у их подопечных болезнь Крейцфельда – Якоба. Однако нельзя же было в этой ситуации вовсе отказаться от лечения! Проблему удалось решить только с помощью методов молекулярной биологии, которые позволили наладить производство синтетического гормона. Однако различные его препараты появились не только в арсенале средств врачей, но и на черном рынке, в свободной продаже. Имеет смысл сказать об этом пару слов, поскольку с предложениями «подправить свой рост и фигуру» можно столкнуться и на просторах российского рынка медицинских препаратов.

Черный рынок гормонов

Впервые искусственный гормон роста синтезировали американцы. Произошло это в 1996 г. Первая попытка оказалась неудачной, поскольку была получена не точная копия гормона, а лишь его укороченный вариант (часть аминокислотной цепочки), который никак не влиял на рост. Гормоны роста, выделенные из животных, – быков, крыс, лошадей, и даже китов – тоже для терапевтических целей не годились (поскольку иммунная система человека распознавала их как чужеродные белки). Успеха в деле получения препаратов, содержащих гормон роста, удалось добиться только с помощью методов генной инженерии. Была применена стандартная стратегия. Человеческий ген гормона роста был выделен и после копирования вставлен в нить ДНК обычной кишечной палочки (симбиотической бактерии человека). Такие культивируемые вне организма бактерии стали «живыми фабриками» но производству гормона роста человека, который получил название рекомбинантного генотропина.

В настоящее время лидерами производства «синтетического» гормона роста являются американские фирмы Генетекс и Эли Лилли, общий доход которых от продаж этого препарата превышает 130 миллионов долларов ежегодно. На мировой рынок синтетических гормонов начинают выходить и другие фирмы, поскольку со временем методы генной инженерии становятся все более рутинными для специалистов в этой области. В наше время синтетический гормон роста выпускается под разными торговыми марками: Генотропин, Соматотропин, Соматасорм… Распространение этих препаратов, по крайне мере в США, контролируется Федеральной администрацией по вопросам питания и лекарств. Препараты, содержащие гормон роста, можно официально получить только по рецепту. Однако, поскольку в среде спортсменов-профессионалов и любителей накачивать мышцы на подобные препараты существует устойчивый спрос, они регулярно появляются на черном рынке. Его питают несколько источников, среди которых банальные кражи в упомянутых выше фирмах Генетекс и Эли Лилли занимают не последнее место.

В прессе публиковалась информация о том, что часть «черного» гормона роста, имеющего хождение на подпольном рынке лекарственных средств, получена из животных. В частности, один предприниматель наладил его добычу из южноамериканских обезьян. Полученный из них препарат назывался «гориллий гормон». Думаю, такое название придумано было не случайно. Огромная мифическая горилла Кинг-Конг валяется в США одним из стереотипов пиктографического мышления, и ее образ способен подсознательно действовать на воображение обывателей. Примерно такая же ситуация сложилась в Японии с могучим монстром Годзиллой. Недавно одна из фирм выбросила на рынок консервы «мясо Годзиллы», которые содержали банальную говядину. Тем не менее, трюк удался: консервы идут нарасхват! Примерно такая же ситуация была и с «гормоном гориллы». Наконец, часто случаются прямые подтасовки и фальсификации, когда вместо гормона роста на черном рынке продается обычный физиологический раствор в ампулах!

Правительство США пытается бороться со сложившейся ситуацией в основном путем законотворчества. Например, в штате Флорида существует закон, запрещающий открытую продажу анаболических стероидов (так называемых «анаболиков»), тестостерона и гормона роста. В штате Вашингтон действует инструкция, запрещающая выдавать, выписывать или распространять ряд лекарств, включающий гормон роста, для целей «повышения спортивных результатов». Понятно, что на черный рынок подобные указы практически не влияют. Скорее наоборот – стимулируют его развитие, поскольку все, что официально запрещено, можно найти нелегальным путем. Контролировать ситуацию с гормоном роста на черном рынке у правоохранительных органов США нет ни времени, ни сил. Чего уж говорить об отечественной ситуации! Наверняка, и здесь вам смогут за большие деньги из-под полы предложить сомнительные препараты, якобы содержащие гормон роста. Мой вам совет: не рискуйте. В лучшем случае вы приобретете просроченный препарат, который в результате неправильного хранения давно потерял свою биологическую активность. В худшем же случае станете обладателем «куклы», содержащей обычный физраствор. Да и вообще, еще раз подчеркну: с гормонами шутки плохи. Назначать их должен только врач эндокринолог.