Гость редакции - Юрий НАТОЧИН

ФОТО АВТОРА

Кубики для физиолога

Нынешним выбором Нобелевского комитета наш сегодняшний собеседник может быть удовлетворен. Вручение премии американским ученым Джеффри Холлу, Майклу Росбашу и Майклу Янгу еще раз подчеркнуло значимость для развития медицины именно физиологии - той науки, которой и посвятил себя Юрий Викторович. Кстати, сам входящий в мировое сообщество ученых, имеющих право представлять кандидатов в нобелиаты. Премия присуждена за открытие гена, который кодирует белок, накапливающийся в клетке в ночное время и затем расходующийся днем. Исследователи показали, как наши биологические часы адаптируют организм под текущее время суток, регулируя сон, температуру тела, обмен веществ и даже поведение.

«Вряд ли подлежит сомнению факт, что свойства живого организма определяются отнюдь не числом генов, кодирующих белки. Известно, что и у сорняка, и у мыши, и у человека число генов приблизительно равное, а вот сложность их организации качественно различна», - утверждает академик Наточин.

Еще десять лет назад он написал большую статью в защиту физиологии, переживая о том, что современные открытия в генетике и молекулярной биологии могут затмить значимость науки, зародившейся еще в ХVII веке.

- И все же от слова «физиология» веет стариной. Что сегодня на слуху? Микробиология, генетика, биоинформатика...

- Однако и спустя три столетия со времени зарождения нашей науки о физиологических процессах в человеческом организме мы знаем, конечно, больше, чем при Петре I, но все еще очень мало.

История физиологии в России связана с именем уроженца Швейцарии Леонарда Эйлера. Его друг Даниил Бернулли получил кафедру физиологии в Петербургской академии наук и написал 17-летнему приятелю, что у него есть место адъюнкта (вроде нынешнего аспиранта). И Эйлер, отучившись всего несколько месяцев на медицинском факультете Базельского университета, в мае 1727 года приступает к работе в нашем городе и четыре года занимается физиологией, публикуя великолепные работы. Уже в ХIХ веке от физиологии стала отпочковываться физиологическая химия, потом биологическая физика и ряд иных направлений, а в последнее десятилетие, как мы знаем, сделаны великие открытия в молекулярной биологии и генетике.

Но я вот вас спрошу: что такое ген? Он содержит лишь чертеж, по которому в клетке строится белок, но, чтобы он заработал (в каждом органе по-своему, хотя чертежи в каждой клетке одинаковы), его надо встроить в определенную структуру, а последняя должна функционировать во всем организме, который сложен, словно из кубиков, из разных сегментов. И как без знания физиологии понять, по какой причине один из кубиков не встраивается в структуру так, как должен? Безумно важно - и это мало кто понимает - знать не только то, как организм устроен, но и как он регулируется, а увидеть это под силу только физиологии. Мы не можем в темноте искать - мы должны точно знать, где и как работает конкретный белок, фермент, гормон.

Помните время, когда детей сплошь и рядом поили рыбьим жиром?

- Еще как - почти все прошли через эту пытку...

- Вот вам загадка: все знают, что в рыбьем жире есть витамин D, но все ли помнят, что это неактивная форма витамина? Попав в организм, он поступает в кровь и с нею - в кожу, а на кожу должно посветить солнце. Там вещество преобразуется и в конце концов попадает в почку, и только тут молекула неактивного витамина D приобретает строение гормона-витамина D3, который уже и используется организмом в регуляции обмена кальция.

- Говорят, важен угол падения солнца, и в северных широтах необходимо постоянно пить искусственный Д3. Маркетинговый ход?

- Для загара солнца не хватает, а для преобразования D в D3 вполне достаточно, но в любом случае нам нужна здоровая почка.

- Почек две - справятся. Не сердечная, чай, мышца...

- Именно потому, что это двойной орган, мы должны понимать, что он для нас вдвойне важен! Если вдруг выйдет из строя одна, вторая сможет ее заменить, более того, если убрать половину оставшейся, то все равно она справится.

И это притом что через почку проходит самый большой объем крови в организме, она исключительно интенсивно работает, поддерживая постоянное осмотическое давление крови, от чего зависит объем каждой клеточки нашего организма (давление внутри должно быть равным давлению в окружающей среде). Станет осмотическое давление выше - клетки сморщатся, ниже - набухнут. А что такое набухание, например, клеток головного мозга, не надо объяснять?

Почка обеспечивает стабильность концентрации кислот и оснований в крови, так называемый рH крови, и выделение ненужных веществ из организма. Если в крови не хватает глюкозы, ее доделает почка, причем в больших количествах, чем печень. В почке синтезируются гормоны и физиологически активные вещества - может, 10, может, 15 веществ, и их еще предстоит открыть. То, что почка вырабатывает такие вещества, стало понятно, когда изобрели гемодиализ. Думали, сейчас аппарат будет чистить кровь от токсинов, и люди с почечной недостаточностью будут спасены. Но больные через несколько лет погибали - от анемии, от изменений свертываемости крови... Стали выяснять, в чем дело, и обнаружили, что почка выделяет гормон эритропоэтин, который регулирует функцию костного мозга, гормон тромбопоэтин, способствующий образованию тромбоцитов, и многие другие незаменимые вещества...

Почка синтезирует ферменты, влияющие на уровень артериального давления, вызывая сужение сосудов. Наконец, почка переваривает белки.

- Ну, Юрий Викторович, это не слишком?

- Во время блокады Ленинграда именно эта функция почки спасла много жизней: белки, поступающие из жизненно менее важных органов в кровь (например, из мышечной ткани), именно в почке перерабатывались в аминокислоты, которые затем поступали в клетки жизненно важных органов.

Чтобы понять, как это происходит, я придумал следующий метод: мы взяли зеленый флюоресцирующий белок, ввели в кишечник лабораторного животного и увидели, как он, нерасщепленный, сначала проникает через стенку кишечника, попадает в кровь и затем накапливается в клетках почки, превращая ее просто в изумрудную! Здесь уже специальные ферменты расщепляют белки на необходимые организму аминокислоты, которые и используются его клетками.

Все это и есть физиология. И если ты понимаешь, как работает тот или иной орган, ты сможешь увидеть, где причина какого-то сбоя в системе. По идее, каждый хороший врач должен быть физиологом. Как Иван Петрович Павлов, который закончил университет, а потом поступил в Военно-медицинскую академию.

- Вы как раз по образованию врач?

- Да, я окончил Новосибирский мединститут. Учился у великих людей, которые в те далекие послевоенные годы по «делу врачей» были сосланы в Сибирь. У хирурга Сергея Сергеевича Юдина, выполнившего 17 тысяч операций только при раке желудка и пищевода. У физиолога Александра Григорьевича Гинецинского, который пригласил меня позже в аспирантуру в Ленинград...

«Сибирский этап» жизни - нелегкое время, но вместе с тем очень вдохновенное. Мы постоянно что-то придумывали и создавали. Я, например, придумал метод взятия кишечного сока зондом, по длине которого просверливались отверстия на разных уровнях, закрывающиеся на нужной высоте пробочками.

- Да, тогда не было компьютерных томографов и узи-аппаратов...

- Зато в нашем распоряжении были глаза и ум, и требовалась изобретательность.

- Это вам и сегодня помогает?

- Несомненно. Несколько лет назад в «Сапсане» по дороге с заседания президиума РАН я вдруг понял, что жизнь на нашей планете не могла возникнуть в соленом океане. Дело в том, что наша клетка богата калием, а среда вокруг - натрием. Это теперь так, но изначально самая первая протоклетка в соленой морской воде выжить бы не смогла.

Мы провели эксперимент с академиком Михаилом Дубиной и показали, что для синтеза белка в протоклетке нужна была калиевая среда, калиевые озера, а уже в процессе эволюции возникла способность перебрасывать разные ионы внутрь клетки или наружу - для сохранения того самого осмотического давления. Журналисты подхватили эту новость и сообщили, что я доказал якобы, что Бог создал человека действительно из глины. Почему бы нет? Позже мы опубликовали статью об этом в международном журнале Origin of life.

А уже лет двадцать назад, в те годы, когда я участвовал в создании медицинского факультета в СПбГУ, у меня возникло понимание того, как лечить ночной энурез у детей. Ко мне обратилась молодая аспирантка Алла Александровна Кузнецова (теперь она уже доктор наук) с просьбой помочь разобраться в истинных причинах этого заболевания. Оказалось, проблема действительно серьезная: наиболее часто недуг развивается в возрасте с 5 до 15 лет и у некоторых остается на всю жизнь. В Скандинавских странах и Турции им страдают до 28 процентов детей!

Раньше считалось - да и сейчас некоторые врачи так думают, - что это заболевание нервной системы, а на самом деле выяснилось, что многое объясняется недостатком или, напротив, избытком секреции определенного гормона. Под его действием в норме почка должна ночью снижать выделение мочи, но, если его вырабатывается мало, этого не происходит. У других же пациентов в самой почке выделяется вещество, тормозящее действие гормона. Это своеобразное «антивещество», вырабатываемое в тканях почки, называется аутакоидом, и именно на его основе мы разработали принципиально новые лекарства.

Кстати, аутокоиды вырабатываются во многих органах, не только в почках: сегодня мы знаем, что в организме есть две регуляторные системы - нервная и гуморальная, и последняя делится на эндокринную, где эндокринные органы вырабатывают определенные гормоны, и на аутокоидную, когда сильные физиологически активные вещества секретируются специальными клетками самих органов.

Именно в этом и кроется огромная роль физиологии - понять, по какой причине меняется та или иная функция в организме, и восстановить правильный ход событий. По-моему, это лучшее, чего можно добиться в области лечения.

- Что мы сможем лечить с помощью отмеченного теперь Нобелевской премией гена, регулирующего наши биологические ритмы?

- С помощью гена - ничего, я же вам уже объяснил, а вот с помощью хорошо изученных процессов, в регуляции которых участвует белок, кодируемый этим геном, можно будет решить огромное количество проблем. Безумно серьезная тема - бессонница. А еще - перестройка систем организма при вахтовых методах работы, во время белых ночей и полярных, при длительных авиаперелетах, наконец, при полетах в космос, когда люди за пару часов облетают земной шар. Всем им невольно приходится менять работу своих «часов», чтобы адаптироваться к внешним условиям - желательно без вреда для здоровья.

Но еще годы у ученых уйдут на изучение того, как этот ген и кодируемый им белок встраиваются в общую конструкцию организма. Очевидно, что это открытие требует физиологического осмысления, понимания природы того, как этот ген реализуется в целой системе - есть разные ритмы, в том числе всего организма и каждой его клеточки в отдельности. Вспомните, сколько было надежд на полное геномное секвенирование...

- Да уж, мечтали о генном паспорте, где каждому пропишут, когда и какие проблемы со здоровьем его ждут в будущем...

- Нет, серьезные ученые ничего такого не обещали! Но с помощью секвенирования мы, например, действительно научились лечить генетические заболевания, обусловленные мутациями в конкретном гене. Но вот вам вопрос: почему у однояйцевых близнецов, имеющих совершенно идентичный набор генов, настолько по-разному складывается жизнь, да и проблемы со здоровьем у них обычно совершенно разные?

Нельзя думать, что в живой системе дважды два - четыре, как в арифметике. Наш геном - это основа, на которой все развивается, но ход этого развития зависит от сиюминутной «игры» физиологически активных веществ в организме, их мозаики, постоянно меняющейся, которая и определяет все. Геном у вас ведь не поменялся от того, что мы с вами встретились.

Есть некая функция в организме и есть система, меняющая уровень этой функции. Можно более сильно сокращать мышцу, а можно - слабее. К тому же каждый из нас по-своему реагирует на одни и те же события вокруг, на изменение климата или природных ритмов... Во многих исследованиях показано, как при серьезных атмосферных явлениях - например, при усилении электромагнитных волн во время вспышек на солнце - растет количество вызовов «скорой помощи» по поводу инфарктов. И наверняка на наше поведение серьезно влияют гравитационные волны, за открытие которых в этом году также дали Нобелевскую премию.

- Не скажете, кого лично вы рекомендовали номинировать?

- Это тайна, которую я обязан хранить в течение 50 лет.

Подготовила Ольга ОСТРОВСКАЯ