Разработана новая технология восстановления глазного хрусталика

Успех операции при катаракте почти стопроцентный: замутненный хрусталик удаляется, искусственный – имплантируется, и человек прозрел. И все же что-то ученых и медиков в этом не устраивает.

Во-первых – это самое "почти стопроцентный", которое звучит для хирургов как упрек. Да, иногда оставленные по недосмотру клетки прежнего хрусталика начинают размножаться, и приходится делать повторную операцию. Кроме того, для пожилых людей – а катаракта считается болезнью старения – любое хирургическое вмешательство нежелательно. Поэтому идеалом является предупреждение или хотя бы замедление развития катаракты. Но по мере того, как исследователи углубляются в познание клеточных механизмов болезни, им открываются перспективы, о существовании которых они и не подозревали.

Хрусталик – биологическое чудо, на его сотворение природа не пожалела мастерства и изобретательности. Он плотен, упруг, эластичен, а главное – прозрачен. Допусти природа малейший просчет в эволюционном дизайне хрусталика, малейшее его затемнение, и ойкумена представала бы нашему взору искривленной, туманной, расплывчатой.

Вообще-то, прозрачность не редкость в животном царстве. Просвечивают крылья насекомых, просматриваются насквозь тела океанической живности – медуз, например (хотя на самом деле они полупрозрачны), сквозиста, как говорили в старину, роговая оболочка глаза у человека – тонкий слой белков и сахаров. Абсолютной прозрачности, однако, достичь чрезвычайно трудно, и в поисках устройства хрусталика природа превзошла себя.

Все клетки тканей содержат ядро, в котором хранится наследственный материал, – ДНК, митохондрии, энергетические установки и другие органеллы; у каждой из них – свой показатель индекса преломления света. Когда солнечные лучи проходят через структуру с иным показателем, они рассеиваются, и органелла предстает видимой. Казалось бы, тот факт, что хрусталик не содержит пигментов, сам по себе предпосылка прозрачности. Но нет, свойством этим он обязан уникальным, специально для него изобретенным технологиям.

В отличие от всех тканей, клеток и волокон, которые обладают разными индексами преломления света и к тому же ориентированы под разными углами, хрусталик состоит из однотипных клеток, расположенных в строго определенном порядке. Благодаря такой архитектонике протоплазма их оптически однородна и показатель преломления одинаков. Однако и это лишь стартовая платформа для прозрачности.

Рассматривая клетки хрусталика под микроскопом, исследователи, к своему удивлению, не обнаружили в них ни ДНК, ни митохондрий! Как выяснилось, на самой ранней стадии эмбрионального развития организма, когда клетки только-только "проклевываются" из первородных стволовых, эти важнейшие структуры еще имеются. Что же происходит, куда они деваются? Природа не такая уж растратчица, чтобы пускать на ветер энергию и материалы.

Выстроенных линеарно однотипных клеток, оказывается, тоже недостаточно для достижения полной прозрачности: замутнить хрусталик способны все клеточные компоненты.

И природа приходит к экстремальному решению – избавляется и от наследственного вещества, и от производителей энергии, ДНК и митохондрий. Ученые установили – и это было величайшим сюрпризом: "убиение" происходит как бы под контролем, потому что в какой-то момент ядро и источники энергии аннигилируются, но внешняя мембрана клеток, цитоплазма и внутренний скелет белков остаются нетронутыми. Как же они могут существовать – тысяча слоев выпотрошенных, лишенных энергии, кровью не омываемых и с нейронами не связанных клеток?

На Земле благополучно существуют многие бескровные создания. Не пронизаны кровеносными сосудами и хрящи в человеческом теле. Если жизнь определяется способностью к метаболизму, то хрусталик – вполне живое творение: питательные вещества и другие необходимые молекулы проникают в него извне путем диффузии. Однако за обеспечение зрячести, за ясное видение деталей человек платит высокую цену. Нет ДНК – нет генетической программы, оркестрирующей синтез белков, необходимого строительного и починочного материала. Поэтому клетки хрусталика не способны восстанавливаться, устранять повреждения, не подлежат реставрации и обречены служить до полного износа.

Отсюда все беды. Из-за отсутствия механизма регенерации они капризны, уязвимы, плохо переносят стрессы – ультрафиолетовую радиацию и повышенный сахар в крови, окисление и обезвоживание. При сильном обезвоживании даже в течение нескольких дней белки цитоплазмы распадаются на отдельные волокна, которые, сбившись в комки, блокируют прохождение света. Хрусталик мутнеет. Это и есть катаракта.
В процессе исследований ученые пришли к любопытным аналогиям. Клубки распавшихся белков в погибающем хрусталике, например, очень напоминали картину, которую наблюдают при изучении мозга людей, страдающих болезнью Альцгеймера и Паркинсона. Случайно ли это?

Апоптоз, или массовое самоубийство клеток, – акция известная. Приносят себя в жертву клетки при хронических инфекциях, например СПИДе, опять же при болезнях Альцгеймера и Паркинсона, при нейродегенеративных расстройствах. Иногда – потому что повреждена ДНК, иногда – чтобы уступить место молодым и жизнеспособным клеткам, иногда, как мы убедились, – чтобы живые существа могли видеть.

Механизм прост и гениален: по запрограммированному сигналу к обреченным клеткам устремляются белки-убийцы, которые кромсают ДНК и рушат митохондрии. Не будь этого механизма, орган, в котором накопились повреждения, не мог бы функционировать. Это смерть во имя жизни. Но в хрусталике апоптоз загадочным образом – на грани жизни и смерти – прерывается! Какие силы управляют этим? По какому сигналу процесс, казавшийся роковым, прерывается?

Открытие "неполного апоптоза" вызвало огромный интерес среди ученых. Поисками регулирующего механизма занимаются исследователи Вашингтонского университета, Института развития биологии им. Макса Планка в Германии, ученые Англии и Японии. Создаются теории, выдвигаются гипотезы, идет многосторонний обмен информацией. Если удастся идентифицировать сигналы, подаваемые клетками хрусталика, появится возможность воздействовать на развитие болезней, при которых имеет место клеточное самоубийство. Скажем, останавливать гибель клеток при болезни Лу Герига и, наоборот, инициировать при раке.

В перспективе – новая многообещающая терапия.

Валентина Корева, http://www.nrs.com