Врожденные заболевания костной и мышечной систем органов и тканей человека

Сюрпризы трупов

До середины 1980-х гг. различные виды гипофизарного нанизма достаточно успешно лечили дозами гормона роста, который выделяли из гипофизов человеческих трупов. Так продолжалось до тех пор, пока такая практика не привела к гибели нескольких людей. Первым в 1984 г. скончался 25-летний молодой человек, которого с 3 до 17 лет лечили именно гормонами роста, полученными из гипофизов покойников. Его смерть наступила в Стэнфордском университете через 6 месяцев после появления первых неврологических признаков болезни. При вскрытии был поставлен диагноз: болезнь Крейцфельда–Якоба.

В 1985 г. было опубликована информация о еще трех подобных случаях. Медицинский мир был встревожен. Были тщательно проверены все истории болезней людей, которые получали препараты гормонов роста из трупного материала. Выяснилось, что от болезни Крейцфельда–Якоба, приобретенной таким необычным путем, к 1993 г. скончалось более 50 человек! В результате применение в лечебных целях гормона роста, полученного из гипофизов человека, было запрещено.

Что же это за таинственная болезнь, и какое она имеет отношение к соматотропину и генам человека? Сама по себе эта история так любопытна, что имеет смысл немного задержать на ней ваше внимание.

История научного исследования этого смертельно опасного недуга уходит корнями в XVIII в. Именно тогда в Англии впервые была описана болезнь овец, которую местные фермеры называли скрепи (от англ. scrape – скоблить, скрестись, тереться). Заболевшие ею овцы начинали дрожать, неистово чесаться, часто буквально соскребая с себя почти всю шерсть, и вскоре погибали.

Сначала подобную хворь считали сугубо овечьей напастью, но уже в первой половине XX в. скрепи удалось заразить коз. За ними последовали олени, хомяки, кошки, крысы и мыши, что неизбежно породило вопрос о соответствующем инфекционном агенте. Теоретически это мог быть вирус, бактерия или одноклеточное существо, поскольку еще в 1935 г. французские исследователи доказали, что скрепи может передаваться от одной овцы к другой в результате прививки.

Дело с выделением возбудителя заболевания шло очень туго, поскольку подозреваемый в преступлениях вел себя очень странно. Он не вызывал никаких воспалительных процессов, иммунная система хозяина на него никак не реагировала. С другой стороны, какой-то белок определенно принимал участие в начале заболевания – обработка материала разрушающими белки ферментами и фенолом приводили к утрате его инфекционности. При этом на возбудителя болезни практически не влияли ни ионизирующее излучение, ни специальные ферменты, активно разрушающие ДНК. Представить же себе вызывающего болезнь паразита, не имеющего собственной ДНК, было очень сложно, поскольку это противоречило всем накопленным к тому времени биологическим данным.

Ситуация стала еще более интригующей, когда в 1959 г. сотрудник американского Национального института аллергии и инфекционных заболеваний Уильям Хэдлоу обратил внимание на некоторое сходство симптомов скрэпи овец и одного из редких заболеваний человека – куру, или «смеющейся смерти», как называли его жители Новой Гвинеи.

Это заболевание впервые было описано в середине 1950-х гг. Даниелем Гайдушеком. Страдающий куру человек сначала терял координацию движений при ходьбе, а затем его начинали донимать приступы беспричинного смеха. Кончалось же заболевание отнюдь не смешно – всегда летальным исходом.

Сначала куру рассматривали как наследственное заболевание, но детальные исследования показали, что истинная причина – ритуальный каннибализм аборигенов горного племени форе, обитающих на Новой Гвинее. Родственники умершего из уважения к покойному съедали его мозг, получая тем самым инфекционное начало «смеющейся смерти».

Развивалось заболевание чрезвычайно медленно. С момента мрачного ритуального пиршества до первых проявлений куру могли пройти годы! В 1963 г. куру удалось заразить шимпанзе, причем первые признаки заболевания проявились только через два года после инфицирования подопытных животных. В те же годы была высказана гипотеза, что куру вызывает какой-то вирус, медленно размножающийся в мозговой ткани. Однако дело с его выделением и идентификацией шло так же плохо, как и с поисками причины скрепи.

Определенный шаг вперед удалось сделать, когда внимание исследователей привлекли ненормальные скопления странных белковых тяжей в мозгу мышей, специально зараженных скрепи. Развитие заболевания приводило к нарушению нормальных тканей мозга и превращению их в своеобразную губку. Аналогичная картина как раз и наблюдалась у людей с редко встречающейся болезнью Крейцфельда–Якоба (примерно один случай на миллион), которая стала известна общественности после гибели от нее известного балетмейстера Джорджа Баланчина.

Складывалось впечатление, что и скрепи, и куру, и болезнь Крейцфельда–Якоба вызываются одинаковыми причинами. Подобные им заболевания включили в отдельную группу так называемых губчатых болезней мозга. К ним относится и коровье бешенство, статьи о распространении которого в конце ХХ в. так взбудоражили всю Европу.

Со временем накапливалось все больше фактов, говорящих о том, что инфекционное начало синдрома Крейцфельда–Якоба и прочих губчатых энцефалопатий напрямую связано с аномальным белком в мозге больных животных и людей. Поскольку возбудителя заболеваний обнаружить так и не удалось, в 1982 г. сотрудником лаборатории нейрологии, биохимии и биофизики Калифорнийского университета Стенли Прузинером была выдвинута смелая гипотеза, что инфекционным началом куру, скрепи и синдрома Крейцфельда–Якоба является сам этот белок!

Прузинер выделил его в чистом виде, экспериментируя с зараженными скрепи сирийскими хомяками. Позже, в 1997 г. он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за исследование белкового возбудителя скрепи и аналогичных болезней. Тогда же, в начале 1980-х гг., предположение о том, что возбудителем болезни является белок, нарушало все принятые в биологии каноны, однако именно оно наиболее соответствовало всем накопленным к тому времени фактам.

Коварный белок назвали прионом (prion), переставив буквы в словосочетании «инфекционный белок» (INfectious PROtein). В 1985 г. был открыт ген PRNP, в котором была записана информация о последовательности аминокислот в белке-прионе. Самое поразительное состояло в том, что этот ген обнаружили у людей, у всех млекопитающих (грызунов, жвачных, приматов) и даже у некоторых птиц (например, у кур). Это означало, что в природе существуют как минимум две формы соответствующего белка – нормальная, всегда присутствующая в мозгу людей и животных, и патогенная (которую и называют прионом). Именно последняя вызывает куру, скрепи и синдром Крейцфельда–Якоба.

Парадокс состоял в том, что информация о двух формах этого белка была записана в одном гене и обе эти формы имели одну и ту же последовательность аминокислот! Разница между ними состояла лишь в их пространственной структуре – так называемой конформации. В частности, у белка-приона примерно на 10% меньше спиральных участков, чем у его безвредного собрата. К тому же прионная форма белка хуже растворяется и более устойчива к разрушению ферментами.

Таким образом, постепенно вырисовывалась следующая странная картина. В мозгу животных и человека в норме присутствует некий белок, функции которого пока неясны. Его удается обнаружить также в легких, селезенке, мышцах, слюнных железах и кишечнике, однако там этого белка в 10–15 раз меньше, чем в мозге. По-видимому, его роль в функционировании клеток не так уж и велика, поскольку мыши, у которых ген этого белка не работает, чувствуют себя неплохо.

Редко и случайно в организме может появляться иная пространственная форма этого белка (прион), которая начинает накапливаться в мозге в виде так называемых амилоидных бляшек, которые в конечном счете и нарушают работу всей нервной системы. Именно так, редко и спонтанно, у людей возникает синдром Крейцфельда–Якоба. После специальной обработки этот патогенный белок виден на препаратах в виде тяжей и палочек. Выделенные в чистом виде прионы способны самопроизвольно соединяться вместе, образуя вытянутые палочки диаметром около 10 нм. В каждой такой палочке содержится около тысячи молекул приона.

Попадая в другой организм, прион может вызвать появление таких же пространственных форм из нормальных белков, закодированных в том же гене, что и сам прион. Так случалось при ритуальном каннибализме на Новой Гвинее, при заражении людей препаратами гипофиза или при поедании мяса зараженных прионами коров. Иначе говоря, прион играет роль своеобразного «зародыша», влияющего на образование пространственных форм белка, чья первичная структура закодирована в гене PRNP.

Именно такой кристаллический зародыш придумал американский фантаст Курт Воннегут в своем романе «Колыбель для кошки». Там он описал ситуацию, когда созданная учеными застывшая капелька воды, в которой молекулы были уложены необычным образом, привела в конечном счете к необратимой кристаллизации всей воды на планете. Воннегут так описал эту фантастическую ситуацию: «Теоретически «злодеем» была частица, которую доктор Брид назвал «зародыш». Он подразумевал крошечную частицу, определившую нежелательное смыкание атомов в кристалле. Этот зародыш, взявшийся неизвестно откуда, научил атомы новому способу соединения в спайки, т.е. новому способу кристаллизации».

Точно таким же образом прион является как бы зародышем кристаллизации для цепочечной полимеризации «нормальных» белков, закодированных в гене PRNP. В пользу именно такой картины говорит следующий факт. Если здоровым мышам, содержащим свой собственный и человеческий ген PRNP, ввести выделенный из коров прион (аномально уложенный белок), то все они со временем заболеют губчатой энцефалопатией. С другой стороны, вовсе лишенные гена PRNP мыши устойчивы к прионам. Этот факт подчеркивает, что введенный прион опасен не сам по себе, а лишь как зародыш, изменяющий способ укладки нормальных белков. Любопытно, что размер такого зародыша примерно в сто раз меньше среднего вируса. Таким образом, на сегодняшний день прионы являются самыми маленькими инфекционными агентами на свете!

По-видимому, наследование определенной пространственной организации белков не является частным случаем, обнаруженным только при изучении губчатых энцефалопатий. Подобные явления уже обнаружены у низших грибов и обычных дрожжей. Феномен прионизации, состоящий в размножении белка-приона, может быть широко распространен в природе. Например, амилоидные бляшки, основу которых, по-видимому, составляют кристаллоподобные скопления прионов, присутствуют в мозгу людей, страдающих от болезни Альцгеймера. По данным врачей, это заболевание является самым распространенным видом старческого слабоумия в США, а среди причин смерти в старости оно занимает четвертое место.

Вернемся к карликам и гормону роста, который выделяли из трупного материала. В ряде случаев вместе с препаратом врачи, ничего не подозревая, вводили пациентам белки-прионы, которые годы спустя вызывали у их подопечных болезнь Крейцфельда–Якоба.

Проблему удалось решить только с помощью методов молекулярной биологии, которые позволили наладить производство синтетического гормона. Однако препараты гормона роста появились не только в арсенале средств врачей, но и на черном рынке, в свободной продаже. С предложениями «подправить свой рост и фигуру» можно столкнуться и на просторах российского рынка медицинских препаратов. В связи с этим имеет смысл помнить о возможных последствиях применения препаратов неизвестного происхождения.

Черный рынок гормонов

Впервые искусственный гормон роста синтезировали американцы. Произошло это в 1996 г. Эта первая попытка оказалась неудачной, поскольку была получена не точная копия гормона, а лишь его укороченный вариант (часть аминокислотной цепочки), который никак не влиял на рост. Гормоны роста, выделенные из мозга животных – быков, крыс, лошадей и даже китов, тоже для терапевтических целей не годились, поскольку иммунная система человека распознавала их как чужеродные белки. Успеха в деле получения препаратов, содержащих гормон роста, удалось добиться только с помощью методов генной инженерии. Стратегия была применена стандартная. Человеческий ген гормона роста был выделен и после копирования вставлен в нить ДНК обычной кишечной палочки (симбиотической бактерии человека). Такие культивируемые вне организма бактерии стали “живыми фабриками” по производству гормона роста человека, который получил название рекомбинантного генотропина.

В настоящее время лидерами производства “синтетического” гормона роста являются американские фирмы Генетекс и Эли Лилли, общий доход которых от продаж этого препарата превышает 130 млн долларов ежегодно. На мировой рынок синтетических гормонов начинают выходить и другие фирмы. В наше время синтетический гормон роста выпускается под разными торговыми марками: Генотропин, Соматотропин, Соматасорм... Распространение этих препаратов, по крайней мере в США, контролируется Федеральной администрацией по вопросам питания и лекарств. Препараты, содержащие гормон роста, можно официально получить только по рецепту. Однако, поскольку в среде спортсменов профессионалов и любителей накачивать мышцы на подобные препараты существует устойчивый спрос, они регулярно появляются на черном рынке. Его питают несколько источников, среди которых банальные кражи в упомянутых выше фирмах Генетекс и Эли Лилли занимают не последнее место.

Правительство США пытается бороться со сложившейся ситуацией в основном путем законотворчества. Например, в штате Флорида существует закон, запрещающий открытую продажу анаболических стероидов (так называемых “анаболиков”), тестостерона и гормона роста. В штате Вашингтон действует инструкция, запрещающая выдавать, выписывать или распространять ряд лекарств, включающих гормон роста для целей “повышения спортивных результатов”. Понятно, что на черный рынок подобные указы практически не влияют. Скорее наоборот – стимулируют его развитие, поскольку все, что официально запрещено, можно достать нелегальным путем. Контролировать ситуацию с гормоном роста на черном рынке у правоохранительных органов США нет ни времени, ни сил. Чего уж говорить о ситуации в нашей стране! Наверняка и здесь за большие деньги вы сможете купить из-под полы сомнительные препараты, якобы содержащие гормон роста. Мой вам совет – не рискуйте. В лучшем случае вы приобретете просроченный препарат, который в результате неправильного хранения давно потерял свою биологическую активность. В худшем – станете обладателем «куклы», содержащей обычный физраствор. С гормонами шутки плохи. Назначать их должен только врач-эндокринолог.

Продолжение следует