Материалы портала «Научная Россия»

Протеиновая история

Протеиновая история
Что такое старческое слабоумие? Плата ли это за неестественно долгую жизнь в условиях современной цивилизации? Или болезнь Альцгеймера – такой же заразный недуг, как коровье бешенство? Профессор Адриано Агуцци - один из тех людей, чей труд когда-нибудь по

Что такое старческое слабоумие? Плата ли это за неестественно долгую жизнь в условиях современной цивилизации? Или болезнь Альцгеймера – такой же заразный недуг, как коровье бешенство? Профессор Адриано Агуцци - один из тех людей, чей труд когда-нибудь поможет пролить свет на эти волнующие всех вопросы. Герой очередного выпуска программы «Идеи, меняющие мир» (совместный проект телекомпании «Очевидное - невероятное» и телеканала «Россия 24») - эксперт мирового уровня по прионам, пока еще малоизученным инфекционным белкам, которые вызывают необратимые дегенеративные изменения в мозге. Ученый уверен, что, наблюдая разрушительный механизм их действия, люди когда-нибудь обязательно откроют секрет интеллектуально продуктивной старости.

«Рита Леви-Монтальчини, которая умерла год назад в возрасте 103 лет, была блестящим ученым до последних дней. Когда я с ней обсуждал науку, ей было 100 лет и она была так же свежа, как и вы», – вспоминая великую коллегу-нейробиолога, герой «Идей» элегантно делает комплимент своей собеседнице, автору и ведущей Эвелине Закамской. «Микеланджело делал роспись Сикстинской капеллы, когда ему было за 60. Астронавт Джон Гленн полетел в космос в 77 лет. Я думаю, что болезнь Альцгеймера и прионные заболевания – это именно недуги, а не просто следствия старческого возраста», – говорит ученый в кадре «Идей».

Профессор Адриано Агуцци возглавляет Институт невропатологии на базе старейшей и самой крупной швейцарской больницы – Университетской клиники Цюриха. Кабинет авторитетного ученого оказался настолько аскетичен и скромен по площади, что для записи интервью нашей съемочной группе пришлось выбрать место на балконе клиники. Живописный вид: Цюрихское озеро, зеленые склоны окружающих гор, один из самых космополитичных городов мира. «Наука была глобальной до того, как экономика стала глобальной», – как-то сказал наш герой в одном из интервью. И сам профессор представляет собой живое воплощение этой идеи: итальянец, который работал в Австрии, Германии, США и в Швейцарии; и коллектив, который он возглавляет, тоже интернационален.

Почему «размягчается» мозг?

Швейцарский пейзаж часто используется в рекламе как идеальная пасторальная картинка: цветущие луга, пышущие здоровьем тучные буренки с традиционными колокольчиками. Корова – один из общеизвестных символов Швейцарии. Между тем в 1990-х гг. эта страна попала в число тех европейских государств, где разыгралась настоящая сельскохозяйственная и человеческая трагедия. Хотя Россию она тогда обошла стороной, все мы ее помним под именем эпидемии коровьего бешенства, она же – трансмиссивная губкообразная энцефалопатия крупного рогатого скота.

Все началось с того, что в 1986 г. в Великобритании были зарегистрированы первые случаи странной болезни. У животных наблюдались проблемы с координацией, они становились пугливыми и агрессивными, теряли вес, наконец, у них отказывали ноги и они гибли. При вскрытии выяснялось, что в организме отсутствуют признаки инфекционного воспаления, зато срезы тканей мозга под микроскопом напоминают кружево, а сам он на вид похож на губку, – отсюда и название. На тот момент подобные признаки в ветеринарии не были уникальными: учеными были описаны подобные смертельные и инфекционные заболевания у овец, коз, диких и домашних оленей, норок, лошадей.

В последующие годы эпидемия (а точнее эпизоотия) стремительно распространялась по всем графствам Англии. Он достигла пика в 1992 г., перекинулась на европейский континент, затухала долгие годы, затронула в общей сложности 40 стран и стоила жизни миллионам животных. Пострадали даже дикие копытные виды в зоопарках. В самой Великобритании пришлось превентивно уничтожить весь крупный рогатый скот, страна из экспортера превратилась в импортера мяса, а в странах Европы на ликвидацию последствий в общей сложности ушли сотни миллиардов евро. Но не это было самым страшным. Люди не сразу обнаружили, что эпидемия представляет смертельную опасность для них самих.

Об инфекционном характере некоторых подобных болезней с губчатым поражением различных участков мозга было известно уже давно: для овец заразность подтвердили в лаборатории еще в конце XIX в. Человеческих фатальных недугов с прогрессирующим разрушением клеток мозга и испещрением содержимого головы по типу губки на тот момент было зафиксировано уже четыре. «Это страшные заболевания, но, к счастью, они встречаются не так часто», – успокоил нас Адриано Агуцци. Известная с 1920 г. болезнь Крейтцфельдта - Якоба, спастический псевдосклероз, сначала считалась спонтанно возникающим заболеванием у пожилых людей (один-два случая на 1 млн населения), но к концу 1960-х гг. удалось доказать, что она может быть инфекционной. Со временем подтвердили, что, спонтанно возникая у одного индивида, болезнь может передаваться другим через медицинские препараты и манипуляции с пищей. Для еще одной – куру, болезни гвинейских аборигенов, – еще за четверть века до этого был твердо установлен алиментарный способ передачи через ритуальный каннибализм (поедание умерших). Американский ученый Дэниел Карлтон Гайдушек, который исследовал жизнь племен, сумел в лабораторных условиях передать куру шимпанзе и доказал ее инфекционный характер, получив за это Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1976 г. Когда аборигенам запретили поедать предков, эта болезнь пошла на убыль.

Возбудитель, правда, не был установлен, и медицинский мир долгое время полагал, что виновниками подобных частично схожих по симптоматике заболеваний человека и животных выступают некие вирусы. Для губкообразных энцефалопатий характерен чрезвычайно долгий инкубационный период (до 10-30 лет и более), поэтому в ученых кругах десятилетиями именовали предполагаемых возбудителей «медленными вирусами». Однако в 1970-х гг. обнаружилась феноменальная жизнестойкость этих загадочных инфекционных агентов: с ними не могли справиться ни ультрафиолет, ни ионизация, ни микроволновое излучение, ни стерилизация в автоклаве. «В отличие от всех известных вирусов они не разрушались под воздействием 120 и даже 400 градусов сухого тепла. Это было очень странно. Ученые много экспериментировали, пытаясь идентифицировать нуклеиновые кислоты, но и это не дало результата, что стало большим сюрпризом, поскольку вся жизнь на Земле закодирована в нуклеиновых кислотах - ДНК и РНК. В тот момент казалось немыслимым, что инфекционный агент может воспроизводить сам себя без какой-либо генетической информации!» – пытается передать удивление своих предшественников профессор Агуцци.

Что же это за невидимка? Загадочный киллер оказался… протеином, т.е. обычным по составу белком, правда, с аномальной пространственной структурой молекулы.

Стейк-убийца

Минувшей весной, когда «Идеи, меняющие мир» с участием Адриано Агуцци уже были смонтированы и готовились к выходу в эфир, профессор приехал в Москву. Он прочитал на биологическом факультете МГУ открытую лекцию, посвященную прионным болезням млекопитающих. На факультетской страничке в сети Facebook есть фотоотчет об этом мероприятии. Для интересующихся темой прионов это был уникальный шанс: ведущий мировой эксперт в области молекулярной биологии был доступен для любых узкоспециальных вопросов.

Впрочем, для широкой аудитории неспециалистов профессор изложил суть современных знаний о прионах гораздо более доступным языком в нашей телепрограмме. Прион – это комбинация слов «протеин» и «инфекция» (PRION – PRotein Infectivity ONly). Первым этого до сих пор неуловимого виновника дегенеративных процессов идентифицировал в 1982 г. невролог из Сан-Франциско Стенли Прузинер. Его гипотеза об инфекционном белке-убийце грозила перевернуть многие догмы в области физиологии и медицины, и потому многие сначала восприняли его идею в штыки (в том числе и исследователь куру вирусолог Гайдушек). Свою Нобелевскую премию по медицине Прузинер получил лишь через 15 лет после эпохального открытия.

«Как белок может воспроизводить себя без генетической информации? Сейчас это уже хорошо изучено. Оказывается, в нашем организме существует еще один белок, и это нормальный внутриклеточный физиологический белок (PrPC). А патологический прионный белок (PrPSc) атакует этот нормальный прионный белок и превращает его в копию самого себя. Таким образом, нет потребности в дополнительных генах», – поясняет профессор Агуцци российским телезрителям. Таким образом, у этих белков абсолютно одинаковый аминокислотный состав, только по-разному уложенная цепочка. «Плохая» форма белка накапливается в клетках нейронов, образуя сгустки, и вызывает их гибель. «Он воспроизводит себя в огромных количествах, особенно в мозге – как правило, в мозге животных, таких как коровы и овцы. Потом можно взять этот мозг и заразить с его помощью других животных».

Именно так и произошло в случае с бычьим губчатым энцефалитом. Повальное заболевание английских коров, как выяснилось, тоже спровоцировал каннибализм. В те годы животноводы повсеместно использовали в качестве подкормки для жвачных промышленно переработанные останки им подобных. Никаких проблем ветеринары с этим не ассоциировали. Однако, если верить специальной литературе, именно накануне эпидемии коровьего бешенства в погоне за большей питательностью производители что-то изменили в технологии производства мясокостной муки. И живучие прионы из утилизированных инфицированных туш попали в корм здоровым буренкам. Возможно, в переработку попал мозг баранов, страдавших болезнью скрепи (по-русски - почесухой), прионным заболеванием овец и коз. Ученые установили, что овцы служат естественными природными резервуарами инфекционного агента: в их организме прионный белок зарождается спонтанно и передается дальше. В Великобритании через поедание зараженного мяса были инфицированы уличные кошки, пумы и антилопы в зоопарке.

По пищевой цепочке прионный белок попал от коров и в организм к человеку. В тот момент, когда массовый падеж скота уже начал идти на убыль, медики зафиксировали, что человеческая болезнь Крейтцфельдта - Якоба вдруг резко «помолодела» Если в своей классической форме она поражала людей старше 50 лет, то с 1995 г. начали появляться уже 20-летние больные. Прогрессирующее слабоумие в расцвете лет! При этом, что самое трагичное, фатальное ухудшение состояния происходило на фоне осознания человеком происходящей с ним беды: депрессия, бессонница, нарушение координации движений, утрата способности обслуживать себя и самостоятельно есть, наконец, потеря памяти, помутнение сознания и неизбежная смерть.

Сообщения об этом так называемом новом варианте болезни Крейтцфельдта - Якоба начали поступать из разных стран. К середине 2005 г. зараженная говядина стала причиной смерти более полутора сотен граждан в одной только Великобритании. С учетом продолжительности инкубационного периода (от пяти месяцев до 15 лет) конечное число зараженных в тот период можно будет понять лишь спустя годы. Специалисты в области пищевой промышленности утверждают, что мясо с прионами в годы эпизоотии могли употреблять несколько миллионов человек во всем мире.

Одновременно в 1980-х гг. было зафиксированы десятки смертей от БКЯ, когда больные имели несчастье заразиться через нестерильные хирургические инструменты, трансплантаты (например, роговицу глаза) и инъекции гормональными препаратами. Сегодня уже известно, что достаточно кратковременного контакта с патологическим прионным белком в определенной концентрации на скальпеле хирурга, чтобы в нормальном прионном белке организма началась цепная реакция. «Минимальная доза прионов, которая инфицирует 50% животных в эксперименте, составляет порядка 100 тыс. молекул, – говорит профессор Агуцци. – Это очень незначительное количество, но, как вы понимаете, если дозу увеличить, вероятность повысится».

Старость в радость

А что внесли в эту копилку знаний сам господин Агуцци и возглавляемый им институт? «Последние 15 лет я бился над тем, каким образом попавший в желудок с пищей прион оказывается в мозге. Это нетривиальный вопрос. Прион должен проникнуть через стенки желудка, обойти иммунную систему, преодолеть гематоэнцефалический барьер и оказаться в мозге. И я могу сказать, что в моей лаборатории поняли, какие молекулы, какие клетки играют роль в этом процессе и как мы можем этому препятствовать. В следующей “главе” исследований мне предстоит понять, почему эти сгустки настолько токсичны, что убивают нервные клетки».

В своих интервью Агуцци высказывался в том духе, что Европа будет сталкиваться с эхом эпидемии коровьего бешенства еще как минимум полвека. Прионы могут распространяться через донорские материалы и лекарственные препараты на животной основе (вроде привычных россиянам актовегина и солкосерила из крови телят, которые во многих странах давно запрещены), а также через неодноразовые инструменты при совершении операций, особенно на головном мозге. «Кроме того, мы в лаборатории обнаружили, что прионы могут передаваться с помощью аэрозолей. Конечно, если кто-то рядом с вами чихает, это не значит, что из него в этот момент выходит мозг. Можете не волноваться: в обычной бытовой ситуации вы вряд ли заразитесь через аэрозоли. Но в научной лаборатории это может произойти. Если лаборант гомогенизирует мозг, а вокруг гомогенизатора окажется аэрозоль, это может быть очень опасно, поэтому мы всегда используем биологическую защиту».

Но при чем здесь болезни Альцгеймера, Паркинсона, старческое слабоумие, возрастная деменция и другие возможные риски долгожительства? Ведь эти нейродегенеративные недуги не относятся к прионным болезням, губчатым энцефалопатиям. Адриано Агуцци пояснил нам, в чем связь: «Болезнь Альцгеймера чрезвычайно распространена. Каждый третий человек старше 85 лет имеет это заболевание. Любопытно то, что при болезни Альцгеймера возникают отложения патологических белков, которые очень похожи на прионные. Безусловно, по молекулярной структуре это другой белок – в случае болезни Альцгеймера он называется бета-амилоид, но отложения аналогичные, у них одинаковая биофизика. В случае паркинсонизма мы имеем дело с третьим типом белков – синуклеином. Этот белок тоже агрегируется и откладывается в нейронах, разрушает их. Естественно, возникает вопрос: а что если и болезни Альцгеймера и Паркинсона - инфекционные?»

Конечно, это интрига и потрясающий вызов для ученого – найти ключ к тем загадкам угасания, которые сейчас большинством людей считаются просто естественным ходом вещей, приметами старости. Ведь к чему тогда вся суета вокруг омоложения и поддержания здоровья тела, если гораздо раньше умрет интеллект? Коллеги Адриано Агуцци в США уже создали синтетический препарат из очищенного рекомбинантного синуклеина и, введя его лабораторным мышам, вызвали у них болезнь Паркинсона. А раз можно инфицировать, то когда-нибудь можно найти и противоядие.

Конечно, подобные открытия способны порождать у общественности и параноидальные вопросы: а вдруг такими болезнями можно будет заражать искусственно? Это ведь социальная проблема: миллионы иждивенцев, огромная нагрузка на экономику. Может быть, это инструмент эволюции и мы сами не знаем, во что вмешиваемся? Ведущая «Идей, меняющих мир» Эвелина Закамская обсудила с профессором Агуцци многие подобные вопросы с этическим и даже философским подтекстом. Но ученый настроен оптимистично и надеется, что успеет понять механизм трансформации и обнаружить решение в течение собственной научной карьеры: «Я не верю, что нас всех ждет такая судьба. Это такая же болезнь, как и все остальные, необходимо лишь найти нужное лекарство».

В любом случае Адриано Агуцци - еще достаточно молодой человек, и свою Нобелевскую премию этот незаурядный ученый пока не получил. А это значит, что у всех нас действительно есть шанс.

болезнь альцгеймера прионы

Назад

Социальные сети

Комментарии

  • Vyacheslav, 17 июня 2015 г. 21:46:10

    И не должен получить ...В этой статье нигде нет ответа о первопричине, почему ни с того ни с сего днк, белки или другие материальные частицы начинают совершать необходимые действия. Научный материализм не способен пояснять первопричины всех событий.

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий