Чудесная жизнь клеток: как мы живем и почему мы умираем

В число клеток, которые выявляют проникшие в организм антигены, входят макрофаги, В-лимфоциты и дендритные клетки иммунной системы, исполняющие эту функцию наиболее действенно. Недоразвившиеся дендритные клетки располагаются во всех разделах тканей человеческого организма. Когда они сталкиваются с вторгшейся в организм бактерией, они поглощают либо ее саму, либо продукты ее жизнедеятельности и затем находят и активируют Т-лимфоциты, чтобы те завершили работу по уничтожению инородного микроорганизма. При этом необходимо отметить, что для бактерий и вирусов, которые прячутся в атакуемых Т-лимфоцитами инфицированных клетках, антитела, производимые В-лимфоцитами, не страшны — их защищает оболочка клеток. То есть вся надежда тут на Т-лимфоциты. И в целом они со своей задачей справляются, вынуждая инфицированные клетки совершить самоубийство — апоптоз.

Рядом с Т-лимфоцитами действуют особые клетки, Т-помощники, которые сами бактерии и вирусы не убивают, но способствуют активизации как Т-лимфоцитов, так и макрофагов, побуждая их утилизировать остатки инородных тел, уничтоженных лимфоцитами.

Т-помощники являются объектами нападений вируса иммунодефицита. В вирусе иммунодефицита всего девять генов — ничтожное количество по сравнению с тем множеством проблем, которые этот вирус порождает. Главная же из них — это синдром иммунодефицита, при котором иммунная система начинает давать сбои, позволяя действовать в организме угрожающим жизни инфекциям. Когда вирус иммунодефицита проникает в клетку, он заставляет ее сделать ДНК-копию своих генов, которые затем помещаются среди генов клетки-хозяйки. Если этот вирус проникает в клетку Т-помощника, он доводит ее до истощения и неминуемой гибели. Когда же число Т-помощников в организме становится меньше определенного критического уровня, теряется иммунитет, и организм раскрывается инфекциям и раку. Создать вакцину против этого вируса, которым заражено до одного процента населения планеты, пока не удается.

11. Как рак поражает организм

Мы представляем собой сообщество клеток, которые удивительным образом взаимодействуют для того, чтобы мы оставались живы и здоровы. Но вот «является» рак и нарушает все принципы сотрудничества в этом счастливом семействе клеток. Раковые клетки стремятся овладеть всем организмом и совершенно не заботятся о соседних клетках, которые приводят к гибели. Рак — это, собственно говоря, развитие вторгшихся в организм злокачественных клеток, которые борются со здоровыми клетками за пространство и ресурсы. И даже одна-единственная клетка из миллиардов клеток нашего организма, ставшая злокачественной, способна породить рак.

Рак возникает при изменении генетической конституции клетки. Из-за этого клетка становится неуправляемой и начинает неконтролируемо расти и делиться, образуя в конце концов целое скопление себе подобных клеток — опухоль. Опухоль может быть доброкачественной и не оказывать негативного воздействия на соседние клетки. Однако даже небольшая опухоль в мозгу способна привести к смерти человека из-за ее воздействия на нервные ткани, приводящего к тому, что нервные клетки теряют способность нормально функционировать; подобные явления могут происходить и в других органах. По мере роста и увеличения опухоли она блокирует воздухопроводящие пути и кровеносные сосуды. Образовавшаяся в кишечнике опухоль может вызвать кровотечение. Рост раковых клеток имеет целый спектр последствий, и в любом случае опухоли наносят серьезный ущерб организму.

Развитие раковой опухоли, как правило, приводит к смерти человека. Это страшное заболевание, и никто из нас не гарантирован от того, что когда-нибудь им не заболеет. Например, согласно статистике, каждые два из пяти граждан США на каком-то этапе своей жизни встретятся с раком.

У рака огромное множество — более четырех сотен — разновидностей, от лейкемии до рака груди. Раковые клетки отличаются от нормальных целым рядом признаков. Определяющих среди них два: во-первых, раковые клетки продолжают делиться вопреки запрограммированным ограничениям; во-вторых, они вторгаются в чужие ткани и уничтожают их.

Имея бесконечный потенциал роста и деления, раковые клетки очень мало зависят от внешних факторов. В случае повреждения они способны избежать апоптоза, которым почти всегда заканчивается жизнь поврежденных клеток — других, но не раковых! При этом раковые клетки постоянно посылают химические сигналы, которые заставляют кровеносные сосуды расти в направлении развивающейся опухоли и тем самым снабжать ее кислородом и питательными веществами. И даже то, что раковые клетки растут относительно медленно и в целом делятся реже, чем нормальные клетки, не очень-то утешает — они генетически нестабильны, и эта нестабильность иногда приводит к их скачкообразному росту и прогрессирующей злокачественности.

Размножение клеток при раке выходит из-под контроля из-за сбоя, который может возникнуть в одной-единственной клетке. Этот сбой практически всегда вызывается ошибкой в ДНК. Это со всей очевидностью проявляется при лейкемии — раковом заболевании белых кровяных телец, вызванном хромосомной транслокацией, при которой части из 9-й и 22-й хромосом меняются местами.

Все раковые клетки имеют подобную хромосомную патологию. Первоначальная раковая клетка многократно делится, порождая все новые клетки, которые могут стать еще более злокачественными и начать вторгаться в другие ткани. Они ведут себя, как террористы, которые не скрывают своего намерения овладеть всем телом. Нам необходимо понять, откуда у них такие способности.

Есть предположение, что рак — это цена, которую мы платим за обладание клетками, постоянно ремонтирующими и обновляющими органы нашего тела. Ведь большинство видов рака возникают в тканях, содержащих в себе делящиеся клетки, — на коже, в легких и кишечнике. Нервные клетки не делятся, поэтому опухоли мозга возникают вокруг них — среди клеток, которые их обслуживают, и среди нервных стволовых клеток.

Чтобы сформировалась опухоль, раковая клетка должна пройти множество циклов деления и последующих мутаций. Лучше всего понять развитие рака можно в рамках эволюционного процесса по Дарвину. По мере размножения потомков единственной раковой клетки, среди них появляется все больше мутаций, и происходит отбор тех клеток, которые обладают наилучшими качествами для выживания, то есть тех, которые оказываются наиболее злокачественными. Многие раковые клетки не только подвержены мутациям, но и генетически нестабильны. Они не в состоянии устранять локальные повреждения ДНК и теряют способность поддерживать нормальный набор хромосом. Такие раковые клетки могут менять места своего обитания, что делает их еще более злокачественными.

Причина практически всех раковых заболеваний, как уже было сказано, в изменениях, которые претерпевает ДНК. Сами же эти изменения могут произойти или под влиянием внешнего воздействия канцерогенных факторов, например радиации или химических веществ, или в результате неправильной репликации ДНК. Время, которое проходит от начала воздействия канцерогенных факторов до появления видимой опухоли, может занять десять или даже двадцать лет, как это бывает в случаях с курением.

Полвека тому назад было высказано мнение, что рак вызывают вирусы, занося в клетки новый генетический материал, меняющий поведение клеток. Ныне установлено, что несколько видов рака действительно вызываются вирусами — например, рак шейки матки у женщин. Вирус СПИДа также способен спровоцировать рак, поскольку он разрушает иммунную систему до такой степени, что другой вирус — вирус герпеса — получает возможность беспрепятственно заражать ткани.

Вредоносное действие вирусов основано на вмешательстве в генную структуру клетки-хозяйки и разрушении механизма контроля над клеточным делением со стороны самой клетки. Так действует, к примеру, вирус Эпштейна-Барр, вызывающий лимфому Беркитта — самую распространенную опухоль у детей в Экваториальной Африке.