На здобуття державної премії України в галузі науки і техніки. Наука на підступах до хвороб цивілізації

Ісак Трахтенберг «Дзеркало тижня» №26, 10 липня 2010, 00:00

«Усі науки до такої міри взаємопов’язані, що легше вивчати їх усі одразу, ніж якусь одну з них окремо». Думка, висловлена Рене Декартом у XVII столітті, у наш час особливо актуальна.

Очевидно, що диференціація наук на більш вузькі спеціальні напрями, яка дозволила домогтися блискучих успіхів у нашому розумінні частковостей світу, розвела вчених по окремих нішах, зробивши діалог між ними дуже складним. Наукова Вавилонська вежа…

У біологічній науці два узагальнення — подвійна спіраль ДНК і конфлікт біосфера—людина — стали надбанням людства у 50-х роках минулого століття. Подальша розробка проблеми бачиться як завдання екстраполяції знань, отриманих на молекулярному рівні, — на клітинному, далі — на тканинному, а потім — на рівні організму, популяції і біосфери. Про одну з таких успішних спроб і піде мова.

Вперед, від окремого до цілого

Залежність рівня здоров’я населення від соціально-економічних умов відома з незапам’ятних часів. Донедавна епідемії були невід’ємною складовою як мирного часу, так і періодів воєн, катастроф, різноманітних соціальних катаклізмів. Тим більше несподіваними виявилися спалах і стрімке поширення в наш час так званих хронічних неінфекційних захворювань, які звалилися на найбільш розвинену — урбанізовану — частину людства. За даними Європейського регіонального бюро Всесвітньої організації охорони здоров’я, саме хронічні неінфекційні захворювання становлять 77% усієї захворюваності в Європі і є причиною смерті у 86% випадків. Украй недосконале за своєю універсальністю поняття про згадані хвороби об’єднує велику групу захворювань, які зовні, здавалося б, нічого спільного між собою не мають. Тут і серцево-судинні захворювання, і запальні процеси, і онкологічні ураження, і діабет, і різноманітні амілоїдози центральної нервової системи.

У далекій від європейського благополуччя Україні смертність від хронічних неінфекційних захворювань становить 82% у загальній статистиці смертності, при цьому на частку серцево-судинних порушень припадає 61%. Примітна й статистика поширення діабету другого типу, ряду хронічних запальних та інших хронічних захворювань, що у 30% випадків призводять до інвалідності. Не менш драматичний характер має поширення таких захворювань центральної нервової системи, як хвороби Альцгеймера, Паркінсона і Хантінгтона, при цьому спостерігається їхнє «омолодження».

Ми дедалі частіше стаємо свідками переходу «із вогню та в полум’я», коли традиційні інфекційні захворювання, які дошкуляли людству протягом століть, починають поступатися місцем новим, донедавна досить рідкісним недугам.

Спільною їхньою особливістю є тривалий, повільно прогресуючий характер перебігу і розмаїття причин виникнення та розвитку хвороби. Не можна не відзначити й синхронності спалаху цих захворювань, що примушує запідозрити приховані для зовнішнього спостереження процеси, які становлять спільну етіологію всієї цієї групи хронічних неінфекційних захворювань.

Такі, донедавна, по суті, лише умоглядні припущення спонукали українських медиків та біологів, які представляють різні галузі сучасних медико-біологічних знань, об’єднатися у вивченні зазначеної вище проблеми. На практиці тим самим було виправдано передбачення Володимира Вернадського, що ми дедалі більше потребуватимемо «не спеціалізації з окремих наук, а спеціалізації з проблем». Додамо від себе: особливо тоді, коли, як у даному разі, йдеться про проблему наслідків антропогенного впливу на біосферу, виникнення так званих «хвороб цивілізації». Саме на вирішення цієї проблеми спрямована праця «Молекулярні механізми порушення метаболізму білку: причини, наслідки та шляхи корекції», висунута Інститутом фізіології ім. О.Богомольця НАН України на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки.

Закономірності природи — закони для людини

Діяльність людини, спрямована на задоволення своїх потреб, без урахування ресурсних можливостей біосфери та закономірностей її функціонування, призвела до того, що цивілізація, свідомо й здебільшого неусвідомлено, поставила себе на межу загибелі. Оскільки людина у своїй діяльності нехтує законами існування живого на Землі, вона може бути «відторгнута» системою біосфери. Одним із механізмів такого відторгнення і є нові хвороби, а також кількісний та якісний перерозподіл уже відомих захворювань.

Говорячи про популяційний рівень проведеного дослідження, не можна не згадати сформульовану ще наприкінці 80-х років минулого століття концепцію «чорнобильського СНІДу», тобто різке зниження опірності організму внаслідок тривалого впливу малих доз радіації. Проте не менш вагомим чинником виявляється вплив традиційних забруднень антропогенного походження, причому наслідки тривалого впливу допорогових і граничних доз, концентрацій техногенних хімічних забруднювачів середовища проживання людини анітрохи не менш небезпечні. Саме ними значною мірою зумовлене різке зниження опірності організму у населення високорозвинених та відносно благополучних країн. Окрім того, потужним несприятливим чинником тут став перманентний стрес, характерний для соціуму цих країн.

У вищезгаданій праці наведено результати докладного комплексного аналізу причин, механізмів та наслідків негативного антропогенного впливу на біосферу. Досліджено міжсистемні зв’язки і процеси у взаємодії соціуму та біосфери, роль так званих мікроявищ і їхніх проявів на молекулярно-біологічному рівні. Вперше пропонується пояснення парадоксального, на перший погляд, виникнення поширення хвороб цивілізації.

Від макропроцесів — до мікропроцесів

Українські дослідники одними з перших у світовій практиці провели комплексне і багаторівневе дослідження характерних для хронічних неінфекційних захворювань порушень метаболізму, що, у свою чергу, дозволило пояснити причини синхронного спалаху та стрімкого поширення ряду нових хвороб, обгрунтувати на молекулярному, клітинному і популяційному рівнях їхню етіологію, розробити шляхи профілактики та корекції.

Такі досягнення стали результатом, як уже зазначалося, спільної праці спеціалістів різних галузей — біохімії, фізіології, екології, клінічної медицини. Паралельно з високою кваліфікацією виконавців саме позавідомчий і багаторівневий підхід виявився ключовою складовою, що дозволила домогтися успіху у вирішенні комплексної проблеми.

У результаті проведено сукупну оцінку характерних для сучасного довкілля чинників впливу на організм, виявлено ключові шляхи й механізми їхнього негативного впливу на нормальний перебіг метаболічних процесів, патологічні наслідки порушення узгодженості останніх. Тим самим отримано науково обгрунтоване пояснення причин характерного для нашого часу зниження опірності організму різним негативним впливам чинників довкілля.

Говорячи про дослідження, проведені на молекулярному рівні, передусім слід згадати обгрунтування принципу міжмолекулярного узгодження структуроутворюючих і кліренсових (захисних та очисних) систем організму. Переконливо показано, як забезпечується вкладання білкових молекул у правильну, характерну лише для цієї молекули конформацію, з якими критеріями відбувається розпізнавання чужорідних або «своїх», але денатурованих, білків на тлі різноманіття нативних. Таке відділення «чистих» від «нечистих» становить невід’ємну умову нормального функціонування білкових молекул та клітин організму в цілому, причому поверхня будь-якого білку розглядається як набір малих структурних груп (мікрокластерів), кожна з яких має відповідати прийнятому в даній системі набору структурних правил. Структурна група, що не відповідає прийнятим у зазначеній біологічній системі правилам, перетворюється на свого роду «чорну мітку», яка викликає відповідну реакцію кліренсових систем організму. З іншого боку, роль структуроутворюючих систем зводиться до виключення «чужих» угруповань. Порушення нормального функціонування бодай однієї із систем процесингу білку обов’язково позначиться на інших, призвівши до найрізноманітніших за проявом, але неминуче негативних наслідків.

Істотним чинником порушення міжбілкового узгодження виявляється функціонально необгрунтований протеоліз — невід’ємна складова запальних і онкологічних захворювань. Запропоновано ефективні підходи до пригнічення небажаного протеолізу, доведено їхню високу ефективність. Докладно розглянуто наслідки застосування білкових препаратів, які приводять до формування стійкої аутоімунної реакції. Зокрема, вивчено роль так званих генетичних поліморфізмів, які визначають генетично зумовлену схильність до тих чи інших захворювань.

Особливу увагу приділено комплексному різнорівневому дослідженню хвороби Альцгеймера — однієї з головних причин деменції (набутого слабоумства) у людей старших вікових груп. При цьому дослідження проводили як на рівні хворого організму, так і на молекулярному та клітинному рівнях, із розглядом низки функціональних порушень, поєднаних із захворюванням. При цьому особливу увагу було приділено вивченню функціонування вмонтованих у клітинні мембрани білкових структур, відповідальних за регуляцію роботи клітини, — трансмембранних рецепторів та іонних насосів. Так, винятково тяжким проявом функціонально необгрунтованого протеолізу є вже згадана раніше хвороба Альцгеймера. З’ясувалося, що патологічний вплив амілоїдного пептиду на нервові клітини зумовлений впливом на так звані кальцієві насоси — інтегровані в плазматичну мембрану білкові структури, котрі забезпечують підтримку життєво необхідної концентрації іонів кальцію всередині клітини. Порушення кальцієвої рівноваги (гомеостазу) становить вагомий патофізіологічний чинник, який впливає на характерні для хвороби Альцгеймера функціональні порушення центральної нервової системи.

Однак хвороба Альцгеймера — далеко не єдиний приклад патологічного порушення нормального функціонування «іонних насосів» та рецепторів клітини. Зокрема, істотні зміни в кальцієвому гомеостазі спостерігаються при нейропатичних ускладненнях цукрового діабету і панкреатиті. Їх дослідження не лише належить до пріоритетних напрямів сучасної фізіології, а й становить необхідну основу для розробки методів їх лікування. Проведені дослідження змін внутрішньоклітинних і мембранних структур дозволили отримати важливу інформацію як про шляхи та механізми передачі нервового сигналу, так і про характерні для діабету функціональні порушення. Експериментально доведено ефективність ряду блокаторів кальцієвих каналів, їхню перспективність у ролі можливих засобів корекції низки зумовлених діабетом ускладнень.

Як відомо, до поширених тяжких захворювань належить сьогодні й хронічний панкреатит. Характерне для нього ускладнення — утворення кальцифікатів (каміння) — також викликане порушенням нормального функціонування механізмів, які регулюють перенесення іонів кальцію, збільшенням їхньої концентрації. Дослідження механізмів, відповідальних за трансмембранне перенесення іонів, проведено на високому методичному рівні, що дозволило отримати нові дані про механізми кальцієвого гомеостазу, зрозуміти етіологію захворювань, зумовлених його порушенням. Отримані дані видаються перспективними у плані розробки нових фармакологічних підходів до терапії гострого і хронічного панкреатитів.

Дослідження претендентів на державну премію — співробітників провідних наукових установ НАН України та АМН України, результати яких опубліковані у пресі, мають високий індекс цитування. Вони відбиті у докладних статтях та монографіях у нас і за кордоном.

Насамкінець слід особливо підкреслити, що ідейним натхненником досліджень, про які йшлося вище, був наш видатний сучасник і співвітчизник академік Платон Костюк, який нещодавно пішов із життя.

Адреса матеріалу: http://dt.ua/SCIENCE/na_zdobuttya_derzhavnoyi_premiyi_ukrayini_v_galuzi_nauki_i_tehniki__nauka_na_pidstupah_do_hvorob_tsi-60680.html