Книга Современная смерть. Как медицина изменила уход из жизни - Хайдер Варрайч

Сегодня мы знаем три наиболее частых механизма умирания клеток: апоптоз, некроз и аутофагия[8]. Все они имеют важные метафизические последствия.

Самый уродливый, наименее элегантный тип клеточной смерти — это некроз. Это слово происходит от греческого νεκρός, «мертвый», а сам процесс запускается, когда клетки внезапно лишаются питательных веществ и энергии. В случае нарушения кровоснабжения органа — например мозга после инсульта или сердца после инфаркта миокарда — пострадавшие клетки подвергаются некрозу. Он начинается с повышения проницаемости клеточной мембраны. Окружающая жидкость все в больших объемах проникает внутрь клетки, которая фантасмагорически набухает до тех пор, пока не лопается, при этом все ее содержимое вытекает в межклеточное пространство. Такое, казалось бы, бессмысленное разрушение выполняет очень важную задачу, поскольку первые подвергшиеся некрозу клетки выступают в роли сторожа, предупреждающего все остальные части тела о воздействии повреждающего фактора, будь то травма, перегрев, переохлаждение или отравление[9]. Организм человека всегда находится под присмотром иммунной системы, выискивающей чужаков. Содержимое клеток представляет собой тайную сторону организма, которая всегда заключена в пределах мембраны, поэтому при попадании в кровь оно будет воспринято как нечто чужеродное. Поскольку организму непривычно видеть подобные молекулы вне пространства клетки, их высвобождение подает ему сигнал тревоги, в ответ на который он незамедлительно высылает на помощь подкрепление в виде иммунных клеток.

Активация иммунной системы запускает программу вторичной переработки высвободившихся материалов, спасения того, что можно спасти, и устранения повреждения. Клетки, подвергшиеся некрозу, вернуть уже невозможно, однако иммунная система помогает предотвратить распространение поражения на пока незатронутые области. Несмотря на то что ранее некроз считался случайной и неконтролируемой формой клеточной смерти, недавние исследования показали, что это тщательно скоординированный процесс, который селективно запускается и останавливается молекулярными сигнальными каскадами[10].

Аутофагия — процесс, при котором клетка поглощает (др. — греч. φαγεῖν — «есть») саму себя (αὐτός — «сам»), целиком или по частям. Будучи преддверием смерти, аутофагия имеет огромное значение не только для смерти, но и для жизни. Этот механизм используется клетками для того, чтобы в периоды недостатка ресурсов превращать свои поврежденные или ненужные компоненты в приносящие пользу питательные вещества. В отличие от некроза, который начинается в случае полного прерывания снабжения клетки, например во время инфаркта миокарда, аутофагия используется в условиях относительного дефицита ресурсов, например при сердечной недостаточности. Когда питание ограничено, но все же имеется (в отличие от ситуации с некрозом), клетка пытается остановить ненужные процессы или избавиться от поврежденных компонентов за счет образования аутофагосом — небольших пузырьков с вредным содержимым. Аутофагосомы захватывают те компоненты или материалы, от которых клетка решила избавиться, и преобразуют их в питательные вещества. Однако масштабная аутофагия может привести к клеточной гибели аутофагического типа.

В целом аутофагия представляет собой незаменимый способ отсрочить смерть клетки за счет поглощения собственных поврежденных частей вроде митохондрий — клеточных электростанций, которые преобразуют кислород в удобную для клетки форму энергии и могут вызывать клеточную гибель, если вдруг лопнут. Неспособность к аутофагии на самом деле приближает смерть клетки, а не задерживает ее.

Наконец, мы добрались и до апоптоза — пожалуй, самой важной и интересной формы клеточной гибели. В случае некроза процесс начинается с нарушения целостности клеточной мембраны, но при апоптозе мембрана сохраняется неповрежденной до самого конца. Несмотря на всю сложность этого механизма, апоптоз происходит гораздо быстрее митоза (приблизительно в двадцать раз). Наверное, именно поэтому его редко удается наблюдать под микроскопом: весь процесс занимает всего несколько часов.

Когда клетка вот-вот приступит к апоптозу, она принимает более округлую форму и отдаляется от своих соседок. Сигнал уничтожить себя она получает после того, как ее коснется старуха с косой клеточного царства — фактор некроза опухоли альфа (tumor necrosis factor alpha, TNFα), который подбирается к клетке и прикрепляется к рецептору, расположенному на ее мембране. Это своего рода молекулярная версия поцелуя смерти, и она запускает так называемый сигнальный путь рецептора смерти. После этого клетка покорно следует своей судьбе и вводит в игру каспазы — всегда имеющиеся внутри клетки ферменты, которые, как правило, заняты поддержанием ее общей жизнедеятельности, устранением повреждений и т. д. Однако в случае активации через рецептор смерти они запускают цепочку событий, которая заканчивается тихой смертью клетки при сохранении ее целостности. Другой путь, по которому может пойти апоптоз, связан с митохондриями, которые, заметив повреждение клетки, высвобождают прямо внутрь нее белки, вызывающие начало апоптоза. Один из этих белков получил емкое наименование DIABLO, и именно он активирует каспазы-истребители, тем самым обрекая клетку на верную гибель.

Ключевой особенностью апоптоза является то, что органеллы клетки начинают съеживаться. Клеточная мембрана при этом сохраняется, что позволяет скрыть происходящие внутри клетки процессы и, таким образом, не беспокоить иммунную систему. От мембраны начинают отделяться небольшие пузырьки, и клетка распадается на части. Апоптоз часто сравнивают с контролируемым сносом небоскреба, где очень важно быть уверенным в том, что не будут повреждены соседние здания[11]. Сигнал, что клетка приговорена к смерти, путем сложного каскада взаимодействий передается фагоцитам — небольшим клеткам, функция которых заключается в переваривании клеточных компонентов. Непосредственно перевариванием других клеток занимаются фагосомы фагоцитов — они отличаются от аутофагосом тем, что их мишенью являются другие клетки, а не те, из которых они образовались. Испускаемый переживающими апоптоз клетками сигнал отличает их от всех остальных, делая их, тем самым, пригодными для поглощения.

Жизнь и смерть на самом базовом, клеточном уровне нашего существования гораздо более сложны, динамичны и сбалансированы, чем на уровне всего человеческого организма, где они воспринимаются как уравнение со всего двумя решениями. В любой момент нашего существования одни клетки начинают свою жизнь, а другие получают сигнал умирать. Мы живем — но какая-то наша часть постоянно умирает. Если бы апоптоза не существовало, среднестатистический человек накапливал бы за всю свою жизнь две тонны костного мозга, а его кишечник имел бы в длину пятнадцать километров. Даже на уровне единичных клеток мы все время видим неустойчивое равновесие между факторами, которые вызывают апоптоз, и факторами, которые его блокируют. Таким образом, каждая клетка нашего организма подчиняется силам, приближающим ее к смерти и отдаляющим от нее; в более широком смысле мы состоим из клеток, которые непрерывно одновременно гибнут и начинают свое существование. Когда суммарное воздействие апоптозов превышает влияние митозов, мы, люди, понемногу приближаемся к смерти.