Текст уведомления здесь

Цена бессмертия

Клеточные трагедии. Часть VII

Внутренняя жизнь клетки насыщена событиями не меньше, чем человеческая. Она полна страстей, опасностей и тоже заканчивается неизбежной смертью. Полина Лосева разбирается в том, какие сюжеты встречаются в судьбах клеток и как их развитие сказывается на нас с вами. Наконец, мы подошли к последней, самой драматичной истории — о клетках, которые решают бросить вызов своей судьбе и движутся к бессмертию, сметая все на своем пути. Пришло время поговорить про рак.
Добавить в закладки
Комментарии

Самый страшный враг для любого сообщества — внутренний. Тот, от которого невозможно отгородиться стеной. Тот, который практически неотличим от добропорядочных граждан. Тот, кто разрушает государство постепенно, не ведя открытой войны. Такими скрытыми вредителями являются для организма раковые клетки. Мы не будем здесь рассказывать о том, как с ними бороться. Нас больше интересует, откуда берутся эти «общественно опасные элементы», что ими движет и как они действуют. Бороться с врагом можно, только зная его в лицо.

«Клеточные трагедии» — это большой цикл статей о клетках, который продолжает пополняться. Почитайте и другие тексты о нелегкой жизни клеток: в них рассказывается о самоубийствах, стрессе, шоке, самоопределении, старости и — новой молодости.

В течение семи статей этой серии мы говорили о разных эпизодах из жизни клеток в организме. Какими бы разными они ни были, все они живут по строгому алгоритму, своеобразному колесу клеточного бытия. Выйти из него можно только двумя способами: трудиться на пользу общества (дифференцироваться) или погибнуть (апоптоз). Большинство клеток организма делятся только на ранних стадиях своего развития, а потом «взрослеют» и начинают работать на благо себе и окружающим. Раковые же клетки — это те, кто взрослеть передумал и решил навеки остаться молодым.

Изображение: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Изображение: Анатолий Лапушко / Chrdk.

Как теряют совесть

В основе превращения нормальной клетки в опухолевую лежат изменения в структуре ДНК. Поскольку для клетки единственный способ стать бессмертной — постоянно воспроизводиться, эти изменения касаются белков, контролирующих размножение клетки: либо становится чрезмерно активен белок, запускающий деление, либо перестает работать белок, его подавляющий. Если сравнивать ДНК со сводом законов, кодексом, по которому живет клетка, то онкогенная мутация — это сбой внутренних установок. Вместо установки «делиться только по сигналу извне» (уважать свободу окружающих клеток) получается «размножаюсь, просто потому, что могу». А поскольку изменения затрагивают саму структуру ДНК, они не исчезают со временем и передаются потомкам раковой клетки.

Факторов, ломающих нравственные установки клетки, несколько. Во-первых, это внутренние сомнения. Когда клетка копирует свой кодекс чести при делении, в нем могут возникать небольшие опечатки (мутации). Иногда они радикально меняют смысл (строение белка), и вместо «соседей нужно уважать» получается «соседей нужно унижать» или еще что-нибудь в таком роде. Кроме того, в ДНК встречаются мобильные элементы — участки, способные перемещаться по геному, исчезая в одном месте и встраиваясь в другом. Как мы знаем из классики, перемещение одной только запятой может существенно повлиять на текст. В случае с раковыми клетками тезис «размножаться нельзя, терпеть» превращается в «размножаться, нельзя терпеть» — и вот перед нами уже общественно опасный элемент.

Второй фактор, подталкивающий клетку к тому, чтобы вступить на кривую дорожку, — тяжелая жизнь. Под действием стресса (голод, скачки температуры, физические нагрузки) в клетке могут накопиться свободные радикалы — очень активные вещества. Они тоже норовят внести в кодекс чести, казалось бы, небольшие правки (закрашивают или вырезают отдельные буквы, режут страницы пополам). И чем их больше, тем сложнее клетке восстановить оригинальный текст. Тяжесть жизни усугубляют и внешние воздействия — ультрафиолетовое излучение и другие онкогенные факторы: продукты горения смол, термической обработки мяса и др., которые тоже повреждают ДНК. Так, под давлением обстоятельств, нравственные убеждения клетки все больше и больше расшатываются. Если подвергать кого бы то ни было слишком сильному или постоянному стрессу, он рано или поздно сломается.

Наконец, не обходится и без пропаганды. Можно вписать в нравственный кодекс клетки новую информацию и сделать вид, что так и было. Орудиями внутриклеточной пропаганды служат вирусы. Некоторые из них, называемые онкогенными (например, вирус папилломы человека), «дописывают» именно ту часть кодекса, которая отвечает за поведение по отношению к окружающим. В результате, «заглянув» однажды внутрь себя, клетка читает: «Без команды делиться нельзя. Но если очень хочется, то можно» — и приступает к действию.

Как живут для себя

Следующий шаг к бессмертию — стать независимым от окружающих и разорвать общественный договор. Вслед за нравственными установками клетка изменяет и свой образ жизни. Вот как это выглядит.

Приличный гражданин способен наложить на себя руки (погибнуть апоптозом), если чувствует, что становится опасен обществу (например, если количество ошибок в ДНК-кодексе достигает критического уровня). Бессовестный гражданин будет размножаться всегда. В клетке нарушается баланс между белками, блокирующими и запускающими деление. Теперь клетка готова делиться бесконечно, вне зависимости от обстоятельств.

Бессовестный гражданин не слушает окружающих. У здоровых клеток работает механизм контактного торможения: если они чувствуют контакт с соседями, то не делятся. Программа деления запускается, только когда контакт потерян — это значит, что в ткани образовалась дыра. Раковые клетки не подвержены контактному торможению и, как газ, занимают весь предоставленный объем, и даже немного больше.

Бессовестный гражданин не работает. У нормальных членов общества есть профессии и полезные функции (дифференцировка), не оставляющие им времени и сил на постоянное размножение. Когда клетка трансформируется в опухолевую, она теряет свойства и навыки и становится чем-то похожей на стволовую клетку. Такой гражданин больше не будет работать на благо общества, он обретает свободу.

Здоровая ткань легкого человека (слева) и опухолевые клетки в легком (справа). Изображение: Jpogi / wikimedia / CC0 и Ed Uthman / flickr / CC BY 2.0

Здоровая ткань легкого человека (слева) и опухолевые клетки в легком (справа). Изображение: Jpogi / wikimedia / CC0 и Ed Uthman / flickr / CC BY 2.0

Бессовестный гражданин ест больше всех. Чтобы постоянно размножаться, нужно больше энергии, и чем быстрее, тем лучше. Для этого раковые клетки используют самый короткий, но малоэффективный путь расщепления глюкозы — гликолиз. Как следствие, глюкозы им нужно много. Наглеть, нельзя оставить еды соседу. Поэтому сейчас ученые предпринимают попытки уморить раковые клетки голодом и сочетать противоопухолевую терапию с ограничением потребления калорий.

В погоне за бессмертием раковые клетки перестают считаться с какими-то ни было клеточными нормами. И чем дальше, тем опаснее они становятся для организма. Мы все видели таких опасных элементов в начальной школе — почти в каждом классе был свой бессовестный хулиган, который отбирал еду у безропотных соседей по парте. Теперь представим, что эти хулиганы растут, крепнут и перестают выполнять какие бы то ни было полезные функции. Они никого не бьют на улицах, но пользуются тем, что предназначено сотням других людей.

Как узнают врага

Общество разворачивает борьбу с жуликами, разворовывающими общественный ресурс. Cразу встает вопрос: как вычислить негодяев? Внешне они выглядят как обычные граждане. Однако, к счастью для полиции (иммунной системы), у злодеев появляются особые приметы (белки). Так как ДНК повреждена, в раковых клетках появляются измененные белки. В результате полицейский (Т-лимфоцит) может заметить на руке вроде бы порядочного гражданина золотые часы (нехарактерный белок), заподозрить неладное и уничтожить его. Одна из современных стратегий лечения раковых заболеваний как раз состоит в «натаскивании» иммунной системы на конкретные «золотые часы». Но проблема в том, что воры очень изворотливы. Онкогенных мутаций возможно множество, не все они нам известны, и обычно в клетке опухоли присутствует сразу несколько измененных белков. Даже если мы натаскаем иммунные клетки на распознавание «золотых часов», жулики с золотыми цепями, перстнями и батонами ускользнут от полицейского надзора. Поэтому имеет смысл сначала проанализировать опухоль конкретного больного, выявить ее индивидуальные особенности, а потом уже обучать его лимфоциты. К сожалению, на это пока еще уходит слишком много времени и денег.

Преступники могут даже подмять под себя полицию, если их собирается довольно много. Опухоли выделяют вещества, снижающие активность иммунных клеток. Иногда они даже отгораживаются забором (капсулой). Кроме того, они часто прячут свои «часы» (и прочие знаки отличия) от полицейских. На поверхности всех клеток организма находятся белки МНС (главного комплекса гистосовместимости), которые «показывают» лимфоцитам кусочки внутриклеточных белков. Это своеобразная декларация доходов и имущества. Опухолевые клетки перестают выставлять на поверхность МНС, отказываясь тем самым декларировать свое имущество, и становятся неуязвимыми для Т-клеток. Правда, существуют еще НК-клетки (натуральные киллеры), которые убивают всех, на ком не обнаруживают МНС. Но от них опять же можно отгородиться забором или снизить их активность.

Как захватывают мир

Жизнь бессмертных не ограничивается отдельной дачей за забором. Запросы растут, растет и количество потомков, и необходимо строить все больше дач, вилл и дворцов. Возникают метастазы — вторичные очаги опухоли. Большинство клеток в организме неподвижны, их держат на месте привязанность к родственникам (соседние клетки), родная земля (межклеточное вещество) и одобрение окружающих (выделяемые соседними тканями вещества). Даже если они мигрируют, на новом месте им будет очень сложно образовать новые контакты, закрепиться и получить поддержку. А опухолевые клетки ни с кем не связаны, поэтому легко мигрируют. И одобрение им ничье не нужно — они сами организуют себе «продвижение по службе» и подъемные премии (выделяют вещества, стимулирующие рост).

Для стремящегося к бессмертию не бывает тяжелых условий жизни. Секрет его успеха — пластичность, способность подстраиваться под обстоятельства. Например, известно, что раковая клетка может питаться самыми разными веществами, изменяя свой обмен веществ. Если нет глюкозы, в дело идут аминокислоты и жиры. Если у соседей закончились деньги, сойдут и борзые щенки.

Как живут с волками

У бессмертных нет настоящих друзей. Расторгая общественный договор, бессовестный гражданин обречен выживать в одиночку. Когда мы говорим об опухоли (или о коррупции в стране), мы представляем себе цельный орган, некоторое содружество или организованную армию. Но подобно тому, как жулики не представляют собой социальной группы, опухоль не является армией, а похожа скорее на отряд мародеров. В условиях ограниченных ресурсов (организм все же не бесконечен) каждая клетка опухоли играет сама за себя против естественного отбора. Выживает тот, кто захватывает больше еды, делится чаще, а умирает реже. Поэтому раковым клеткам необходимо быть пластичными. Это приводит к тому, что в них продолжается мутационный процесс. Новые поколения воров не прекращают переписывать свой нравственный кодекс в поисках наиболее успешной для выживания стратегии. Не все они добьются успеха, но чем больше возникает вариантов, тем больше шансов стать всемогущим. В результате получается разнородная популяция клеток с самыми разными мутациями, даже с разным количеством хромосом. Иными словами, сообщество воров — это стая волков, готовых сожрать друг друга (иногда даже в прямом смысле слова) в борьбе за ресурсы.

***

Жизнь бессмертной опухолевой клетки представляет собой бесконечный цикл делений и роста, подобно тому как жизнь коррупционера состоит из чередующихся периодов накопления ресурсов и расширения владений. Для этого необходимо разрушить связи с другими членами общества — любой контакт с окружающими рискует ограничить свободу раковой клетки или даже обречь ее на смерть. Таким образом, общественный договор, который регулирует свободу деления и роста здоровых клеток и для организма является залогом благополучия, для опухолевой клетки становится главным препятствием на пути к вечной жизни. Но, поскольку вне организма опухолевая клетка существовать все равно не может, ее борьба за вечную жизнь заканчивается гибелью всего общества в целом. Несмотря на то что наш организм как целое стремится прожить как можно дольше, с истинным бессмертием отдельных клеток ему пока справиться не под силу.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы
Фрагмент Королевских ворот в Хаттусу, столицу Хеттской империиStylone / Фотодом / Shutterstock

Бронзовый коллапс, или Куда делись все эти люди

Чем был вызван кризис средиземноморских цивилизаций три тысячи лет назад

В конце второго тысячелетия до нашей эры в Греции и на Ближнем Востоке — в Месопотамии, в Древнем Египте, в Сирии, в Малой Азии — творились очень странные дела. Великие царства бронзового века одно за другим уходили в небытие, из ниоткуда появлялись новые народы, хроники повествовали о нашествиях, голоде и прочих бедствиях. Историки долго предпочитали винить во всем «народы моря», но теперь, благодаря археологическим данным, полученным в последние годы, у нас, кажется, есть основания иначе отвечать на вопрос, кто виноват в коллапсе «бронзовых» цивилизаций.
Добавить в закладки
Комментарии

Как рассказывает профессор Эрик Клайн из Университета Джорджа Вашингтона, директор Капитолийского археологического института, автор книги «1177 BC: The Year Civilization Collapsed», Средиземноморье позднего бронзового века представляло собой мир, очень похожий на современный, — глобализованное пространство с торговыми нитями, опутавшими всю ойкумену, то есть все страны, составлявшие на тот момент европейскую цивилизацию.

Торговые и культурные связи второго тысячелетия до нашей эры обеспечивали единый высокий технологический уровень городов Греции и Ближнего Востока во всем: в кораблестроении, в архитектуре, в обработке металлов. Чтобы показать протяженность и устойчивость торговых путей бронзового века, достаточно сказать, что олово для выплавки бронзовых изделий поступало, скорее всего, из Афганистана, а медь брали на Кипре.  Города были оснащены системами водоснабжения, инженерный уровень которых античным грекам тысячу лет спустя и не снился.

Все это откатилось назад со страшной скоростью в кратчайшие по меркам истории сроки, чтобы сбросить с древнего мира бронзовый век и позволить ему войти в новый век — железный, в ту историю, которую мы изучаем в школе.

За относительно короткое время — в древнеегипетских надписях зафиксирован промежуток от 1207 до 1177 года до нашей эры — весь прекрасный бронзовый мир растворяется. Торговые связи рушатся. Из известных нам царств бронзового века в более-менее нетронутом виде остается Египет, который теряет контроль над Сирией и Палестиной. Вавилон и Ассирия сохраняют разве что локальное значение. Исчезает микенская цивилизация. Разрушена Троя. [ ... ]

Читать полностью

Клеточные трагедии: стресс

Мультфильм о перипетиях клеточной жизни

Внутренняя жизнь клетки насыщена событиями не меньше, чем человеческая, — им был посвящен отдельный цикл материалов обозревателя «Чердака» Полины Лосевой. Теперь мы сняли по его мотивам несколько роликов о том, как клетки выбирают свой жизненный путь и справляются со стрессом.
Добавить в закладки
Комментарии
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Клеточные трагедии

Часть VI: начать с начала

Внутренняя жизнь клетки насыщена событиями не меньше, чем человеческая. Она полна страстей и опасностей и так же неизбежно заканчивается смертью. Полина Лосева разбирается в том, какие сюжеты встречаются в судьбах клеток и как их развитие сказывается на нас с вами. В этот раз мы поговорим о том, как сжечь за собой мосты и начать жизнь заново. Людям не всегда легко даются радикальные перемены, но, может быть, у клеток получается лучше?
Добавить в закладки
Комментарии
Изображение: Ольга Степанюк

Изображение: Ольга Степанюк

«Клеточные трагедии» — это большой цикл статей о клетках, который продолжает пополняться. Почитайте и другие тексты о нелегкой жизни клеток: в них рассказывается о самоубийствах, стрессе, шоке, самоопределении, старости и — бессмертии.

Многие фильмы начинаются так: с поезда на пустую платформу небольшого города сходит незнакомец. В руке чемодан с личными вещами, вид таинственный. Откуда он пришел? От чего сбежал? Сможет ли он начать жизнь с нуля в новом городе? В большинстве фильмов от прошлого незнакомцам убежать не удается — их настигают преследователи, воспоминания и старые травмы. Тем не менее образ загадочного беглеца остается притягательным, а интернет изобилует мотивирующими текстами и инструкциями по поджогу своих мостов. Десять лет назад такие инструкции появились и для клеток.

Клеточное детство [ ... ]

Читать полностью