вторник, 8 октября 2019 г.

Перекрыть раку кислород. Объясняем суть Нобелевской премии по медицине в 100 и 500 словах

Перекрыть раку кислород. Объясняем суть Нобелевской премии по медицине в 100 и 500 словах

  • 7 октября 2019
Слева направо: Уильям Келин, Питер Рэтклифф и Грег СеменцаПравообладатель иллюстрацииPA MEDIA
Image captionСлева направо: Уильям Келин, Питер Рэтклифф и Грег Семенца
Нобелевскую премию 2019 года по физиологии и медицине разделили два американских ученых - Грегг Семенца из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе и Уильям Келин-младший из Института рака Дэйны-Фарбера в Бостоне - и их британский коллега сэр Питер Рэтклифф из Оксфорда.
В заявлении Нобелевского комитета говорится, что премия присуждена "за открытие механизмов, при помощи которых клетки ощущают изменения в уровне доступного кислорода и адаптируются к ним".
Ученые проводили свои исследования независимо друг от друга, однако все вместе они "указывают путь для разработки новых многообещающих способов борьбы с анемией, раком и другими заболеваниями", говорится в сообщении.
Русская служба Би-би-си коротко (в 100 словах) и чуть подробнее (в 500 словах) объясняет, в чем суть их открытий.
100 слов
Чтобы превратить пищу, которую мы едим, в энергию, поддерживающую работу наших органов и позволяющую нам двигаться, организму необходим кислород.
Однако уровень кислорода в крови постоянно меняется под действием множества факторов. Как наши клетки адаптируются к этим изменениям и продолжают нормально функционировать, долгое время оставалось загадкой.
Известно, что при недостатке кислорода у человека и других животных развивается гипоксия - кислородное голодание, которое мешает нормальной работе органов.
Работы Семенцы, Кейлина и Рэтклиффа помогли обнаружить генетический механизм реакции на гипоксию и понять, как клетки ощущают дефицит кислорода и адаптируются к нему - в том числе как организм "запускает производство" гормона, отвечающего за образование новых переносящих кислород красных кровяных клеток.
500 слов
От уровня кислорода в организме зависит нормальное кровоснабжение клеток, здоровый обмен веществ и количество энергии - ее вырабатывают митохондрии (они есть почти во всех живых клетках) из питательных веществ, поступающих в организм с едой, также с участием кислорода.
При этом количество доступного клеткам кислорода не является постоянным: оно может падать или повышаться в зависимости от множества факторов - от интенсивности дыхания и самого воздуха, которым мы дышим (например, он может быть загрязненным или разреженным), до гормональных выбросов и различного рода заболеваний.
Самый простой пример, с которым сталкивался каждый из нас, - это пережатие кровеносных сосудов за счет слишком тесно прилегающей одежды или при наложении жгута.
Когда кислорода становится недостаточно, нашему организму приходится адаптироваться - он включает сберегающие и компенсационные механизмы.
Женщина в кислородной маскеПравообладатель иллюстрацииGETTY IMAGES
Но для этого клетки сначала должны "почувствовать", что им не хватает кислорода, с помощью какого-то специального механизма - а как именно это происходит, ученые не могли понять десятилетиями.
Притом что вопрос это отнюдь не праздный, ведь нарушение работы этого механизма имеет самые серьезные последствия: продолжительное кислородное голодание может в итоге привести к необратимым изменениям в тканях.
Особенно чувствительны к кислородной недостаточности сердце, печень, почки и центральная нервная система.

При чем здесь рак?

Ученым давно известно, что уровень кислорода в организме в целом отслеживают специальные рецепторы, прилегающие к сонной артерии - каротидные тельца. Когда кислорода становится недостаточно, они посылают в мозг сигналы, регулирующие частоту дыхания. Поэтому, например, мы начинаем чаще дышать при быстрой ходьбе или других физических нагрузках.
Кроме того, еще в начале прошлого века ученые выяснили, что при гипоксии происходит выброс гормона эритропоэтина. Он вырабатывается в почках и стимулирует производство эритроцитов - красных кровяных клеток, переносящих молекулы кислорода. Однако какой механизм обеспечивает эту реакцию, долго оставалось загадкой.
Проведя эксперименты на мышах, Грегг Семенца выяснил, что недостаток кислорода как-то влияет на участки ДНК, отвечающие за производство эритропоэтина.
Сэр Питер Рэтклифф изучал этот феномен параллельно - и оба ученых обнаружили, что механизм, позволяющий клеткам чувствовать недостаток кислорода, работает практически во всех тканях, а не только в почках, где вырабатывается нужный гормон.
Семенца продолжил исследования и открыл белковый комплекс, который так и назвал HIF - "фактор, индуцируемый гипоксией". Он связывается с ДНК и может тормозить или стимулировать выработку эритропоэтина.
Но от чего зависит, какой будет реакция?
Серповидные клетки и нормальные эритроцитыПравообладатель иллюстрацииSCIENCE PHOTO LIBRARY
На этот вопрос помог ответить онколог Уильям Келин, пытаясь решить совершенно другую проблему. Он изучал довольно редкое генетическое заболевание (болезнь Гиппеля-Линдау), которое серьезно увеличивает риск развития рака.
В процессе работы он обнаружил, что это происходит из-за сбоя в работе гена VHL. При этом раковые клетки с поврежденным геном очень чутко реагировали на недостаток кислорода, но при введении туда здорового VHL реакция приходила в норму.
Так выяснилось, что VHL отвечает за распад одного из компонентов белкового комплекса HIF и меняет его форму в зависимости от насыщенности кислородом - что и приводит к изменениям в экспрессии ДНК.
Таким образом клетки "чувствуют" недостаток кислорода и компенсируют этот дефицит за счет скорости обмена веществ.
Если гипоксия продолжается длительное время, организм реагирует на кислородное голодание строительством новых кровеносных сосудов и активным производством эритроцитов. Так, например, готовятся к высотным восхождениям альпинисты.
Однако ровно тот же механизм включается и при быстром росте новой ткани - например, агрессивной раковой опухоли. Если его отключить, этот рост можно замедлить или даже полностью остновить. Именно поэтому открытия Келина, Рэтклиффа и Семенцы могут найти широкое применение в онкологии.

2 комментария:

  1. Вероятно, это открытие говорит и о том, что нормальное, достаточное снабжение тканей кислородом предупреждает их безудержный рост. Это явное подтверждение тому, что физические нагрузки, вынуждающие организм чаще дышать и увеличивать или нормализовать снабжение тканей кислородом, являются действенным фактором предупреждений онкозаболеваний. А всё, что ухудшает тканевое дыхание (курение, малоподвижный образ жизни, спазм сосудов) увеличивают вероятность возникновения опухолей. Так что ЗОЖ - верный путь защиты от рака.

    ОтветитьУдалить
  2. УВЫ, Unknown, не всегда!.
    и пример тому Савелий Крамаров.

    ОтветитьУдалить

Красильщиков Аркадий - сын Льва. Родился в Ленинграде. 18 декабря 1945 г. За годы трудовой деятельности перевел на стружку центнеры железа,километры кинопленки, тонну бумаги, иссушил море чернил, убил четыре компьютера и продолжает заниматься этой разрушительной деятельностью.
Плюсы: построил три дома (один в Израиле), родил двоих детей, посадил целую рощу, собрал 597 кг.грибов и увидел четырех внучек..