Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №06 за 2010 год Страница 19

Органическое самоуправление

В многоклеточном организме клетка не принадлежит себе. Вся ее жизнь подчинена химическим командам, без которых она не смеет даже взять съедобную молекулу из тканевой жидкости. Сигналом, разрешающим перенос глюкозы внутрь клетки, служит гормон инсулин. Связываясь со специальными белками-рецепторами на поверхности клетки, он изменяет их состояние, и они активируют другие мембранные белки — транспортеры глюкозы. Пока молекула инсулина «сидит» на рецепторе, транспортер усердно доставляет глюкозу в клетку. Но когда сигнальная молекула разрушается (а вещества-команды долго не живут), рецептор возвращается в исходное положение и глюкозный насос останавливается.

И молекул-рецепторов, и молекул-транспортеров у каждой клетки очень много. В каждый момент времени одни из них работают, другие — ждут команду. Меняя концентрацию инсулина в крови, можно регулировать потребление глюкозы тканями. Именно для этого и предназначен весь этот биохимический механизм, позволяющий подчинить клеточный обмен веществ потребностям и возможностям организма в целом. Его ключевое звено — инсулин — вырабатывается небольшими участками эндокринной ткани, расположенными в поджелудочной железе, так называемыми островками Лангерганса (откуда и само название гормона: insula в переводе с латыни — «островок»). Их активность, в свою очередь, регулируется все тем же уровнем глюкозы в крови: при его повышении синтез инсулина усиливается, а при снижении — соответственно ослабляется. Как только человек съел шоколадку и глюкоза поступила в кровь, островковые клетки велят тканям взять ее побольше. Избыточная глюкоза запасается в виде гликогена («животного крахмала») в печени и мышцах, используется для синтеза жиров и т. д. Если долго не есть, то глюкозы в крови становится мало. В этом случае ткани перестают получать «довольствие», так как глюкоза больше нужна для работы мозга (мозговая ткань, чрезвычайно чувствительная к нехватке глюкозы, освобождена от инсулинового контроля за ее потреблением). В целом получается механизм обеспечения независимости внутренней среды организма от внешних условий — простой, надежный, гибкий и довольно устойчивый. Но никакой механизм не может быть полностью защищен от повреждений и поломок.

Диабет-I: огонь по своим

Инсулин кодируется специальным геном, который, как и все гены, подвержен мутациям и может в результате оказаться нефункциональным. Но организмы,  ведь клетки зародыша тоже не могут жить без глюкозы. То же самое происходит в случае врожденного неразвития поджелудочной железы и тому подобных патологий.

Чаще бывает, что с островковыми клетками что-то случается уже в процессе жизни. Они могут погибнуть от вирусной инфекции, в результате развития панкреатита (воспаления поджелудочной железы), образования злокачественной опухоли и т. д. Но самая частая причина их гибели — аутоиммунное поражение: иммунная система вдруг начинает вырабатывать антитела против характерных поверхностных антигенов островковых клеток. Их атакуют макрофаги (клетки-пожиратели), а лимфоциты-киллеры отдают им приказ покончить с собой. Популяция островковых клеток быстро сокращается, что приводит сначала к инсулиновой недостаточности, а затем и к полному отсутствию этого вещества в организме. До 1922 года, когда Фредерик Бантинг и Чарлз Бест в клинике Университета Торонто впервые ввели таким больным «внешний» (выделенный из ткани животных) инсулин, это означало неотвратимую и скорую смерть.

Причины этого саморазрушительного процесса (как и аутоиммунных заболеваний вообще) сегодня все еще неизвестны, хотя установлен ряд факторов, резко повышающих вероятность такого развития событий. Известно также, что атака на островковые клетки обычно начинается в детском или подростковом возрасте. Поэтому одно из многочисленных названий диабета I типа — детский диабет.

Диабет-II: сахарная наркомания

Значительно чаще патология развивается по следующему сценарию: островковые клетки живы-здоровы, инсулина в крови даже больше, чем должно быть, а организм демонстрирует все симптомы сахарного диабета. Дело в том, что описанный выше хитроумный механизм регуляции сахарного обмена, как и многие другие регуляторные системы нашего тела, совершенно не рассчитан на ситуацию, когда сладкое доступно постоянно. Наши вкусовые ощущения, наши системы удовольствия в мозгу подталкивают нас не пренебрегать никакой возможностью ввести в организм дополнительную дозу легко усваиваемых простых сахаров. И мы, по крайней мере многие из нас, не пренебрегаем: год за годом, десятилетие за десятилетием...

В конце концов в дело вступают регуляторы более мощные и долгосрочные: число инсулиновых рецепторов на поверхности клеток начинает уменьшаться. Меняется также и их структура: модифицированные рецепторы хуже связываются с инсулином и быстрее освобождаются от него. Тонкие молекулярные механизмы этого процесса пока неизвестны, но он соответствует общему принципу: постоянное введение извне физиологически активного вещества вызывает либо уменьшение собственного синтеза его в организме либо снижение чувствительности к нему. В сущности, этот эффект лежит в основе развития любой наркомании и вообще зависимости.

Однако в условиях постоянной доступности сладкого эта реакция только усугубляет беду: в ответ на снижение чувствительности тканей к инсулину сластена просто увеличивает потребление сахара. Процесс развивается по механизму положительной обратной связи, пока не выходит за пределы компенсаторных возможностей организма.

От жажды умираю над ручьем

При обоих типах диабета голодные клетки страдают от нехватки глюкозы, а тем временем кровь буквально переполнена этим веществом. Это сильно повышает осмотическое давление кровяной плазмы, что субъективно ощущается как постоянная жажда. Пытаясь избавиться от нее, человек все время пьет, причем часто даже не воду, а соки, газировки, сладкий чай — ведь его ткани требуют сладкого! Избыток воды пытаются вывести почки, чаще чем обычно наполняя мочевой пузырь. Обычно в процессе созревания мочи клетки почечных канальцев полностью убирают из нее глюкозу, но при «диабетических» концентрациях они уже не могут этого сделать, и в моче появляется сахар. В любом случае человек все время теряет воду и электролиты.

При диабете I типа все решается очень быстро: либо человек вскоре умирает от невозможности обеспечить тканям питание, либо начинает получать инсулиновую терапию. Конечно, несколько подкожных инъекций в сутки не может обеспечить того точного соответствия уровня гормона содержанию глюкозы в крови, которое обеспечивает естественный механизм. Поэтому больным помимо ввода инсулина приходится соблюдать строгую диету: быстро всасываемые простые сахара исключаются полностью (кроме ситуаций гипогликемии — резкого падения уровня глюкозы в крови), а потребление крахмалистых продуктов (хлеба, картофеля, круп и т. д.) жестко ограничивается и соизмеряется с количеством вводимого инсулина. Такая жизнь, что называется, не сахар, но по сравнению с тем, что ждало диабетика I типа меньше века назад, это безусловное спасение.

Диабет II типа развивается годами и десятилетиями и поначалу не сопровождается острыми осложнениями. Его конек — сосудистые патологии. Они не приводят к быстрой смерти, но нормальной жизни очень мешают.

Победа — за горами

Для обоих типов диабета показана большая роль генетической предрасположенности. Тем не менее между ними есть принципиальная разница. На развитие диабета I типа поведение больного практически не влияет. А вот в диабет II типа человек загоняет себя сам упорными многолетними усилиями — чрезмерным потреблением углеводов, малоподвижным образом жизни, ожирением. Около 80% больных диабетом II типа имеют избыточный вес.

Это выражается в эпидемиологии двух этих форм болезни. Диабет II типа сегодня составляет 85–90% всех зарегистрированных случаев диабета. (На самом деле его доля, вероятно, еще больше, поскольку в этом случае между началом болезни и ее выявлением часто проходят годы, в то время как первый тип выявляется обычно сразу же.) При этом, по данным статистических исследований, число больных диабетом II типа удваивается каждые 10–15 лет, и сегодня им болеют около 200 миллионов человек в мире. Число больных диабетом I типа тоже растет, хотя и не такими пугающими темпами, отчасти из-за общего роста числа аутоиммунных заболеваний, отчасти из-за постоянного снижения смертности таких больных, при применении современных методов лечения.

Пока что человечество не нашло ответа на этот вызов. Все методы лечения диабета компенсируют проявления болезни, не устраняя ее причины. Радикальный успех может быть достигнут, когда мы научимся восстанавливать разрушенную болезнью систему регуляции сахарного обмена. Но для этого нужен такой уровень понимания организма как целого, к которому наука пока не смогла даже подступиться.