Глава 10. Ожирение: болезнь болезней
Прошло много веков, пока человек, познав некоторые закономерности природы, начал оказывать влияние на течение жизненных процессов. Самый поразительный пример такого влияния - увеличение продолжительности жизни, достигнутое благодаря цивилизации.
Отдельные индивидуумы и в древности жили достаточно долго. Однако средняя длительность жизни в течение сотен лет оставалась поразительно низкой. Например, во Франции в XIV веке она составляла всего 20 лет. В тот период невозможно было бы понять, что является истинной причиной смерти человека, ибо смерть в основном наступала от внешних причин, подобно тому как в дикой природе это наблюдается и в настоящее время.
По мере развития цивилизации основные причины смерти менялись.
В средние века с возникновением крупных городов приобрели катастрофический характер массовые эпидемии инфекционных болезней. Миллионы людей гибли от эпидемий чумы или холеры, и только развитию науки оказалось под силу ограничить это бедствие. Скученность и бедность подавляющей части населения в растущих городах на многие годы выдвинули на одно из первых мест смерть от социальных причин. Бичом человечества надолго сделался туберкулез.
Строго говоря, туберкулез - инфекция, а смерть от него - это смерть от внешней причины. И вместе с тем туберкулез настолько зависит от социальных факторов, что. это, пожалуй, первая крупная болезнь современной цивилизации.
Со временем значение таких болезней все более возрастало. В их основе уже не лежали собственно инфекции. Но вместе с тем массовость этих болезней позволила многим ученым выдвинуть положение об эпидемиологическом характере болезней цивилизации.
И постепенно из многих сотен известных болезней всего лишь 10 стали причиной смерти каждых 85 человек из 100 в среднем и пожилом возрасте.
Перечислим главные из них еще раз. Это: ожирение, гипертоническая болезнь, метаболическая иммунодепрессия, атеросклероз, аутоиммунные болезни, психическая депрессия и рак.
Эти болезни, конечно, не возникли лишь в новейшее время. В точном смысле слова они вообще не являются болезнями цивилизации. Широко известна фотография, воспроизводящая древнюю фреску, на которой изображен тучный этруск, живший две с половиной тысячи лет тому назад. Но и этот пример лишь весьма условно характеризует биологическое, а не социальное происхождение ожирения. Ведь по мере увеличения возраста накопление жира происходит не только у человека, но и у всех млекопитающих.
И все-таки, если говорить о человеке, увеличение продолжительности жизни, достигнутое благодаря социальному прогрессу и цивилизации, отчетливо выявило эту тенденцию к увеличению массы жировой ткани с возрастом.
То же можно сказать и в отношении многих других болезней, входящих в группу основных причин смерти современного человека. Многие считают, что в наши дни не столько увеличилась частота рака, сколько увеличилось число людей, доживающих до "ракового возраста", то есть до возраста, при котором начинается прогрессивное увеличение клинического проявления разнообразных видов рака. В целом это утверждение подкреплено многочисленными данными статистики, показывающей прямую зависимость между частотой рака и возрастом.
Но вот что важно. У тучных вероятность развития рака, особенно некоторых его видов, выше, чем у людей с нормальным весом. Следовательно, у тучных паспортный возраст и биологический не вполне совпадают: организм как бы быстрее доживает до своего "ракового возраста".
Ожирение также способствует развитию атеросклероза и сахарного диабета тучных. Оно же снижает устойчивость ко многим инфекциям, увеличивает риск осложнений при травме. Наконец, при гипертонической болезни, которая сама по себе не вызывается ожирением, часто наблюдается избыточный вес тела.
Подобного рода данные привели к развитию новой отрасли знаний - метаболической эпидемиологии, которая изучает влияние обмена веществ, и прежде всего ожирения, на развитие сахарного диабета, атеросклероза и рака.
Почему же ожирение играет столь большую роль в развитии главных болезней человека? Почему борьба с ожирением, которая проводится все активнее, не дает быстрых и решительных результатов и проблема тучности сейчас остается такой же, если не более существенной, чем тогда, когда эта борьба только начиналась?
Ответ не прост; но все же попытаемся его рассмотреть.
Если ожирение развилось в процессе нормального старения, то есть по правилам, продиктованным законом отклонения гомеостаза, то его возникновение связано и с нарушением регуляции аппетита (глава 8), и с нарушением системы регуляции дневного и ночного типа энергетики (глава 9), и с гиперадаптозом (глава 6). Но в конечном итоге эти механизмы приводят к накоплению избыточного количества жира. Во взрослом состоянии число жировых клеток, как видно, постоянно. Поэтому с увеличением массы жира уже существующие жировые клетки начинают переполняться жиром. Накопление жира увеличивает объем жировой клетки и соответственно ее поверхность, а также снижает чувствительность жировой ткани к действию инсулина.
Многочисленные исследования последнего времени показали: на мембране жировой клетки, переполненной жиром ( так же как и на мембране белых кровяных клеток и клеток печени при ожирении), уменьшено в несколько раз число рецепторов инсулина, а следовательно, снижена эффективность его действия. Организм отвечает на это дополнительным, компенсаторным увеличением продукции инсулина. На определенных стадиях развития ожирения это повышение уровня инсулина проявляется очень своеобразно. Инсулин не только превращает глюкозу в жир, но также тормозит использование жира. В данном случае как гормон дневного типа энергетики инсулин препятствует включению ночного типа энергетики. Поэтому часто тучный человек, несмотря на запасы жира, испытывает натощак острое чувство голода. Благодаря избытку инсулина организм ведет себя как небезызвестный Гобсек в заботах накопительства: он накапливает жир, но не хочет его использовать.
Однако "накачка" жировых клеток жиром не может быть бесконечной. Когда жировые клетки сверх меры перегружаются жиром, они начинают его отдавать организму в виде топлива - жирных кислот. Действительно, хотя избыток инсулина, свойственный ожирению, препятствует мобилизации жира, все же при ожирении концентрация в крови жирных кислот возрастает. Значит, преодолевая противодействие инсулина, жировые клетки в большем, чем в норме, количестве отдают жирные кислоты в кровь. А из крови жирные кислоты очень быстро уносятся в ткани, где используются как топливо. Всего 4-6 минут циркулируют жирные кислоты в крови, прежде чем попасть в клетки. В соответствии с антагонизмом между дневным и ночным типом энергетического обеспечения повышенная утилизация жирных кислот создает "жировую преграду" на пути утилизации глюкозы. Поэтому и дневной тип энергетики у тучных лиц не функционирует должным образом. Глюкоза крови, встречая в мышечной ткани препятствие в виде "жировой преграды", устремляется в жировую ткань, где превращается под влиянием инсулина в жир.
Вот почему при ожирении энергия и днем черпается организмом из жирных кислот. В организме создается своеобразный "перевалочный пункт", в котором глюкоза сначала превращается в жир, а затем уже жирные кислоты расходуются для обеспечения организма энергией. В результате организм постепенно переходит на жировой тип энергетики. Жир горит в топке организма не только ночью, но и днем. Поэтому когда с пищей в организм попадают углеводы (глюкоза), они в условиях жировой энергетики способствуют накоплению жировых отложений, что, в свою очередь, поддерживает жировую энергетику, и т. д.
Так создается порочный круг обмена, стабилизирующий в организме ожирение. Одновременно включается второй стабилизатор ожирения. Избыточное поступление жирных кислот, которые как бы из переполненного глиняного сосуда через его поры просачиваются в кровь вызывает снижение в крови концентрации гормона роста Физиологическое значение такого механизма понятно. Если энергетические потребности осуществляются за счет повышения концентрации жирных кислот, то наличие высокого уровня в крови жиромобилизующего фактора - гормона роста - становится излишним и "жировой тормоз" поэтому устраняет действие этого фактора.
Но вспомним, что именно повышение в крови уровня гормона роста является первым шагом на пути к развитию ожирения. Поэтому, казалось бы, снижение концентрации гормона роста, вызванное избытком жира, должно привести к устранению нарушений в энергетической системе организма. Однако нормализации энергетики не наступает, несмотря на устранение первичного нарушения. В чем же здесь дело?
Вспомним, что повышение концентрации жирных кислот в крови приводит к снижению использования глюкозы мышечной тканью. В данном случае, как это уже неоднократно подчеркивалось, автоматически срабатывает механизм антагонизма между утилизацией жирных кислот и глюкозы, или между ночным и дневным типом энергетики. В результате после приема пищи в крови накапливается глюкоза, не усвоившаяся мышечной тканью. Так как концентрация глюкозы в крови является стимулом для выделения инсулина (гормона, действие которого направлено на утилизацию глюкозы), то концентрация инсулина в этих условиях превышает норму. Однако "жировая преграда" на пути глюкозы в мышечные клетки направляет ее поток в жировую ткань, где глюкоза под влиянием все того же инсулина превращается в жир. Так восполняется расход жирных кислот и тем самым обеспечивается постоянное поступление жирных кислот в кровь для сжигания в мышечной ткани. Иначе говоря, формируется самоподдерживающийся замкнутый цикл, создающий постоянный сдвиг в сторону жирового способа обеспечения организма энергией. Можно сказать, что в условиях ожирения четырехкомпонентное устройство энергетического гомеостата функционирует без участия одного компонента - гормона роста. Фигурально выражаясь, тучный человек представляется всадником без головы: ведь центральный гипоталамический компонент энергетической системы выключен, и эта поломка регуляции нарушает естественный ритм переключения энергетики. Ожирение стабилизируется, и человек постепенно по мере старения переходит преимущественно на жировой путь энергетического обеспечения.
Пожалуй, самое поразительное во всем этом, что "жировой тормоз", выключающий правильное использование топлива, возникает в очень молодом возрасте. Например, между 20-29 и 30-39 годами уровень гормона роста у здорового человека уже снижается. Это значит, что в этом возрасте уже в полную силу действует "жировой тормоз". Но и это еще не начало "энергетического старения".
В одной из работ, опубликованных недавно, описан эксперимент, в ходе которого студентам в возрасте 21- 26 лет ввели никотиновую кислоту - витамин, тормозящий мобилизацию жира. Уровень гормона роста в их крови увеличился более чем в 2 раза. Значит, и в этом еще столь молодом возрасте уже работает "жировой тормоз".
Можно предположить, что вообще накопление избыточного жира, которое и создает "жировой тормоз", начинается сразу же, как только заканчиваются развитие и рост организма. В этом смысле накопление жира, тормозя выделение гормона роста, может быть, является одним из факторов, выключающих влияние гормона роста на рост, и вместе с тем механизмом, переводящим организм на жировой путь энергетики.
Подсчитано, что накопление в организме 4-5 кг излишнего жира создает тот опасный сдвиг в обмене веществ, которого уже достаточно для развития атеросклероза. Косвенные расчеты показывают, что такая внешне незначительная прибавка в весе, если за начало отсчета принять 20 лет, уже, как правило, происходит к 30 годам.
Ведущую роль ожирения в формировании возрастной патологии определяют многие факторы. Во-первых, при этом создается тот запас потенциальной энергии в виде жира, который определяет основную черту болезней старения - их развитие через усиление нормальных физиологических процессов. В этом отношении ключевую роль играют взаимоотношения, существующие между ожирением и повышением уровня инсулина в крови.
Ожирение и инсулин представляют собой "неразлучную пару". Этот союз настолько существен для организма, что он обнаруживается и на более ранних этапах развития как отдельного организма, так и, вероятно, эволюции организмов в целом. Дело в том, что наряду с инсулином в организме имеются еще и инсулиноподобные вещества, или, как их называют, соматомедины,- посредники действия гормона роста. При ожирении концентрация соматомедина повышается. Между тем избыток инсулина и соматомедина, способствуя делению клеток, способствует тем самым развитию и атеросклероза (глава 11) и рака (глава 12).
Во-вторых, сдвиг в сторону преимущественного использования жирных кислот как топлива, присущий ожирению,- это то общее, что роднит ожирение и с механизмами, функционирующими на ранних этапах развития организма во время беременности (главы 4 и 11), и с механизмами, которыми организм противодействует неблагоприятному влиянию внешней среды, например стресса (глава 5); тот же сдвиг определяет и широкие взаимосвязи между ожирением и акселерацией развития (глава 15).
В-третьих, ожирение может возникать и при исправной регуляции - будучи следствием переедания, которое приносит в организм больше энергии, чем он может израсходовать. Но и при этом варианте ожирения от внешних причин оно создает в организме те же нарушения, которые присущи ожирению от внутренних причин.
В-четвертых, само ожирение от внутренних причин, когда накопление жира достигает определенного критического уровня, даже выключив первоначальный гипоталамический механизм формирования ожирения, создает механизм самоподдержания ожирения.
Уже в начале функционирования этого механизма стирается грань между ожирением от- внутренних и от внешних причин, что выдвигает ожирение на главную роль в событиях ускоренного возникновения главных болезней человека.
События, развивающиеся в организме вслед за ожирением, действительно огромны, хотя, по существу, они формируются всего лишь двумя факторами: избытком инсулина и избытком жирных кислот, или, точнее, совместным действием этих двух факторов, переключающих организм на жировой путь снабжения энергией.
Неблагоприятное влияние ожирения особенно отчетливо проявляется в том отрезке времени, когда заканчивается период воспроизведения. В этих условиях ожирение играет поневоле роковую роль, связывая в один узел старение и специфические болезни старения (глава 13). Вот почему ожирение является не проблемой века, а вечной проблемой и вот почему именно об ожирении можно сказать: это болезнь болезней.
Атеросклероз и возрастное снижение иммунитета - почти как мир древние болезни, ибо основой их развития является механизм обеспечения размножения и роста организма.
Глава 11. Атеросклероз и метаболическая иммунодепрессия
Атеросклероз и связанные ним осложнения являются главной по значению причиной смерти в развитых странах.
То, что избыточное поступление в организм холестерина с пищей способствует развитию атеросклероза, установлено так называемыми эпидемиологическими исследованиями характера питания в различных регионах с высокой и относительно низкой заболеваемостью атеросклерозом.
Однако в последние годы в научно-популярной литературе нередко подвергалась сомнению роль избытка холестерина в развитии атеросклероза.
Появление таких публикаций обычно было связано с тем, что по мере изучения механизма возникновения этой болезни устанавливались дополнительные детали процесса; в частности, был более глубоко изучен механизм поступления холестерина в клетку и выведения его из клетки (здесь носителями холестерина являются разные соединения, о которых еще будет сказано ниже). Кроме того, при повреждении стенки сосудов, вызываемом, например, некоторыми вирусами, избыточной накопление холестерина может происходить и при нормальном содержании его в крови. Но при прочих равных условиях старое положение остается неизменным: чем выше концентрация холестерина в крови, тем выше вероятность развития атеросклероза. В свою очередь, уровень холестерина в крови определяется его синтезом и разрушением в организме, а также поступлением с пищей.
В молодости избыточное поступление холестерина с пищей приводит к уменьшению его производства в печени, так что общий "холестериновый баланс" организма в какой-то степени поддерживается. А вот с годами этот механизм саморегуляции, по всей видимости, нарушается и избыточное поступление холестерина с продуктами животного происхождения (мясом, молоком, маслом) приводит к нежелательному нарастанию его концентрации в крови. Однако проблема атеросклероза не была бы столь серьезной, если бы все определялось характером диеты. Сложность противодействия развитию атеросклероза связана прежде всего с тем, что в организме действуют внутренние причины, определяющие возрастное повышение концентрации холестерина в крови.
В главе, посвященной закону отклонения гомеостаза, говорилось, что повышенная концентрация холестерина нужна для обеспечения усиленного деления клеток. Необходимость в этом возникает в детстве - в периоды интенсивного роста, а также в женском организме - во время беременности. В обеих ситуациях (как, впрочем, и у горбуши в период нереста) дополнительный синтез холестерина обеспечивается за счет развития ожирения, то есть за счет перевода организма преимущественно на жировой путь энергетического обеспечения. Следовательно, и для плода, и для ребенка в стадии роста "жировая энергетика" необходима.
Но живая природа не отказывается в процессе естественного отбора от тех своих эволюционных достижений, которые служат обеспечению продолжения жизни вида. Поэтому если даже ожирение возникает вне связи с потребностями развития и роста организма (например, вследствие переедания, снижения физической активности или, что особенно важно, возрастных изменений саморегуляции), продукция холестерина печенью увеличивается.
В главах 8 и 9 рассматривалось возникновение механизмов возрастного ожирения, то есть изменения "точки отсчета" чувствительности гипоталамического центра аппетита, что заставляет человека впадать в заблуждение и съедать больше пищи, чем ему необходимо. В свою очередь, гипоталамический центр аппетита сам "начинает ошибаться" под влиянием действия закона отклонения гомеостаза.
Сейчас мы попытаемся разобраться в том, почему ожирение увеличивает.
уровень холестерина в крови и почему при избыточной концентрации холестерин накапливается в тканях, вызывая различные заболевания, и чаще всего - атеросклероз.
Когда в организм попадает пищи больше, чем необходимо, в крови повышается и содержание глюкозы. Избыточная глюкоза не может сразу вся сгорать: емкость энергетической топки лимитирована. Соответственно избыток глюкозы стимулирует избыточное поступление в кровь инсулина - гормона, который способствует превращению глюкозы в жир. Если в пище помимо углеводов еще содержится в избытке и жир, то в печени из продуктов, возникающих из глюкозы и жирных кислот, образуется большое количество триглицеридов, или жиров, а также холестерин. Оба эти вещества, будучи водонерастворимыми, не могут покинуть печень самостоятельно. В печени строится более сложная частица-агрегат, содержащая белки-носители для триглицеридов и холестерина.
Эти частицы обозначают термином "липопротеины". В составе одного из таких липопротеинов очень низкой плотности (ЛОНП) триглицериды и холестерин покидают печень, чтобы с током крови транспортироваться в ткани. Здесь энергетические и структурные липопротеины разделяются. Триглицериды как жир дают энергию, а холестерин, отделившийся из ЛОНП в составе липопротеинов низкой плотности (ЛНП), служит структурным каркасом мембран новых клеток.
На оболочках клеток имеются специальные рецепторы для ЛНП, которые захватывают это соединение и передают холестерин внутрь клетки. Так через механизм ожирения обеспечиваются потребности, связанные с развитием и ростом организма.
Когда же ожирение возникает в организме, уже закончившем свой рост, то избыток холестерина тоже будет попадать в клетки, но в клетки, в которых деление уже не должно происходить столь интенсивно, как ранее. Это относится и к клеткам, образующим стенку сосудов, причем вследствие некоторых особенностей поступления холестерина в эти клетки его концентрация в сосудистой стенке увеличивается параллельно увеличению концентрации в крови ЛНП - холестерина. Избыток холестерина начинает откладываться в сосудистой стенке, открывая, путь к заболеванию, которое обозначается словом "атеросклероз".
Недавно было установлено, что в основе каждой атеросклеротической бляшки находится скопление гладкомышечных клеток, образующих наряду с соединительной тканью остов крупных сосудов. Каждая отдельная бляшка происходит из одной родоначальной мышечной клетки, так что создается впечатление, что именно избыток холестерина (и инсулина) стимулирует эти клетки к серии последовательных делений. (Действительно, весьма вероятно, что именно избыточное поступление холестерина в некоторые виды клеток побуждает их к усиленному делению. В "памяти клеток" как бы остается след той роли, которую холестерин играл в обеспечении интенсивного деления клеток в период развития.) В конечном итоге возникает атеросклеротическая бляшка, где напластованы мышечные и соединительно-тканные элементы, буквально пропитанные холестерином. Вносят в структуру этой бляшки свою лепту и ЛОНП - липопротеины, обогащенные жиром (триглицеридами). Из триглицеридов под влиянием особых ферментов отщепляются жирные кислоты, а избыток жирных кислот при ожирении усиливает образование тромбов, состоящих из кровяных пластинок - тромбоцитов. В данном случае срабатывает сложившийся в процессе эволюции механизм, который обеспечивает не только энергетическую основу антистрессорной защиты, но и повышенную свертываемость крови. Этот же механизм жировой энергетики приводит к тому, что тромбы нередко образуются на атеросклеротических бляшках, причем из тромбоцитов в процессе их склеивания выделяется мощный инсулиноподобный фактор роста, который дополнительно стимулирует деление клеток сосудистой стенки.
Как видим, в основе возникновения атеросклероза - жизненнонеобходимый процесс, обеспечивающий деление клеток; только работает теперь этот физиологический механизм неправильно и избыточно.
Надо сказать, что организм не так уж беззащитен в отношении атеросклероза. Во-первых, кроме липопротеинов, которые вносят холестерин в клетку (ЛОНП и ЛНП), имеются липопротеины высокой плотности (ЛВП), которые убирают излишний холестерин из клетки. Правда, сейчас установлено, что выработка ЛВП в печени уменьшается, если снижается физическая активность человека или повышается количество жира в организме, а это как раз обычно наблюдается и "с годами", и при ожирении.
Второй барьер защиты от атеросклероза создает иммунная система. В эту многокомплексную систему входят среди других макрофаги, или, как их раньше называли, клетки-"мусорщики", которые путем фагоцитоза (поглощения), открытого еще великим И. Мечниковым, уничтожают отмершие клетки и различные крупные частицы (например, микробы и "капельки" жира). Между тем давно было замечено, что макрофаги, перегруженные жиром, не отвозят свой груз в коллекторы - лимфатические протоки, а как бы застывают на месте, будучи "отравленными" жиром. Может быть, это и так.
Я же усматриваю в этих "отравленных" жиром макрофагах одну из составляющих явления, которое квалифицирую как "метаболическую (обменную) иммунодепрессию".
Чтобы понять происхождение этого явления, еще раз обратимся к некоторым механизмам, возникающим во время беременности.
Две задачи организма по обеспечению самого процесса беременности связаны с интересующей нас сейчас проблемой. Одна из этих задач - создание условий для быстрого увеличения массы клеток плода. Мы уже говорили о том, что эта задача решается путем сдвига организма на жировой путь энергетики, обеспечивающий необходимый синтез холестерина для построения клеточных мембран. Вторая задача сводится к необходимости подавления клеточного (трансплантационного) иммунитета. Рассмотрим это подробнее.
На определенном этапе эволюции возникла иммунная система, которая, как это принято сейчас говорить, "отличает свое от чужого".
Вначале считали, что иммунная система защищает организм от проникновения в него лишь микробов и вирусов. "Отличив" состав тела микроба от собственных белков, эта система способна использовать два механизма защиты. При одном из них белые кровяные шарики - лимфоциты, или, как их часто теперь обозначают, иммуноциты, вырабатывают защитные белки-антитела, которые обладают "сродством" к чужеродным белкам микроба и благодаря этому нейтрализуют их. Лимфоциты, в которых вырабатываются антитела, обозначаются как Б-лимфоциты. Б-лимфоциты - основные носители так называемого гуморального иммунитета, то есть иммунитета, как бы связанного с кровью (гумор - жидкость). С током крови антитела, выработанные Б-лимфоцитами, разносятся по организму.
Второй механизм защиты - клеточный иммунитет, то есть защита, осуществляемая непосредственно иммунными клетками - тимусзависимыми лимфоцитами, или Т-лимфоцитами. В свою очередь, Т-лимфоциты подразделяются на несколько подгрупп: лимфоциты памяти, лимфоциты-помощники, лимфоциты, подавляющие активность Б-лимфоцитов (Т-супрессоры), и др.
Наконец, в этом кратком перечислении основных действующих факторов иммунной системы следует назвать А-клетки, или макрофаги, то есть клетки-пожиратели. Все три основные системы иммунитета,- клеточная, гуморальная и А-клетки - находятся в сложном взаимодействии, выделяя, в частности, особые вещества, которые координируют их работу.
Белки, образующие структурную и функциональную основу каждой клетки, хотя и сложены у всех живых существ из одних и тех же элементов, имеют, однако, различный количественный и качественный набор этих "строительных блоков". Именно эти различия и определяют как индивидуальность состава тела у тех или иных видов живых организмов, так и особые свойства каждого отдельного индивидуума одного и того же вида. Поэтому каждый организм по-своему уникален и неповторим. Одним из следствий этого является несовместимость тканей.
Оплодотворенная яйцеклетка включает в себя свойства (наследственность) материнского организма, то есть "свое", но в равной мере наследственность отцовского организма, то есть "чужое". Такая клетка является своеобразным чужеродным трансплантатом. Этот сплав "своего" и "чужого" распознается иммунной системой. В соответствии с законами клеточного, или трансплантационного, иммунитета плод, казалось бы, должен быть отторгнут материнским организмом. Почему же этого не происходит?
Есть несколько причин. В частности, лимфоциты памяти еще в эмбриональном периоде "запоминают" белки собственного тела, запоминают раз и навсегда, призывая их своими. И это свойство иммунологической системы, по существу, одно из важнейших способов сохранения постоянства внутренней среды организма. Направлена ли деятельность иммунной системы против микробов, вирусов, грибков, или против поврежденных тканей собственного тела, или, наконец, против измененных свойств своих же клеток (что происходит при их злокачественном превращении), во всех этих случаях ее цель - сохранять постоянство состава тела. При этом защита от микробов и некоторых вирусов главным образом осуществляется гуморальным иммунитетом, или Б-лимфоцитами, тогда как чужие клетки удаляются с помощью клеточного, или трансплантационного, иммунитета (Т-лимфоцитов). В обоих случаях на разных стадиях иммунологической защиты работают также макрофаги.
Естественно, что для поддержания гомеостаза иммунная система должна находиться во взаимодействии с другими главными гомеостатическими системами, и прежде всего с адаптационной и энергетической. Мы уже говорили о том, как основной гормон защиту - кортизол, продукция которого резко повышается в условиях стресса, не только создает антистрессорную защиту, но и вызывает угнетение иммунитета. С другой стороны, один из основных элементов энергетического гомеостата - гормон роста в определенных условиях улучшает состояние иммунитета.
Влияние ряда гормонов на систему иммунитета известно уже более десяти лет. Однако лишь относительно недавно стало ясно, что и жир угнетает иммунитет.
Вначале рядом исследователей было обнаружено, что в основе этого явления лежит образование из ненасыщенных жирных кислот (то есть жидкого, растительного масла) особых веществ - простагландинов, часть которых угнетает иммунитет. В дальнейшем, однако, нам стало ясно, что угнетение иммунитета происходит всегда, когда в организме возникает сдвиг в сторону усиленного использования в качестве топлива жирных кислот, причем не только ненасыщенных, но и насыщенных, то есть образующихся из твердого животного жира.
Организм высших животных не был бы столь совершенной саморегулирующейся системой, если бы на каждый сдвиг он не отвечал изменениями, направленными на противодействие этому сдвигу. Как мы уже знаем, жирные кислоты препятствуют использованию глюкозы в мышечной ткани. Этот антагонизм обеспечивает правильное распределение глюкозы как топлива, что, в частности, в условиях голодания - при повышении использования жирных кислот - сохраняет глюкозу для нервной ткани. Иными словами, организм в норме включает механизм интенсивного использования жирных кислот, когда ему угрожает дефицит глюкозы.
Поэтому не должно вызывать удивления и то, что жирные кислоты выполняют еще и роль сигнала к усилению продукции глюкозы из белка. Этот дополнительный синтез глюкозы во многих отношениях невыгоден. Ведь белок имеет во много раз более сложное строение, чем глюкоза, и его значение в организме исключительно: белок составляет основу жизни, будучи главным элементом всего того, с чем связана жизнедеятельность клетки, - ее многочисленных ферментов, контролирующих обмен веществ и энергии. Превращать белок в топливо, то есть в глюкозу, - это отдавать все, что только возможно, в обмен на энергию.
Но иногда это жизненно необходимо, ибо жизнь не может поддерживаться без обеспечения энергией. Поэтому организм под влиянием интенсивного использования жирных кислот, например в периоды стрессорной опасности, усиливает превращение белка в глюкозу. Делается это, казалось бы, наиболее безопасным образом: прежде всего, используются не белки тканей и органов, размеры которых должны сохраниться на оптимальном уровне, а белки лимфоцитов и мышц.
Дело в том, что для каждого основного класса веществ, участвующих в энергетических превращениях, в организме имеются запасы: для глюкозы это гликоген (животный сахар) печени и мышц, для жирных кислот - жир (триглицериды жировых депо), а для белка это, как видно, Т-лимфоциты.
Вернемся еще раз к роли Т-лимфоцитов в осуществлении клеточного иммунитета. В крови циркулируют почти исключительно зрелые лимфоциты. Если сравнить Т-лимфоцйты с красными кровяными шариками - эритроцитами, то бросается в глаза некоторая несправедливость в "распределении труда".
Эритроциты без устали работают, перенося к тканям кислород, тогда как лимфоциты вроде бы беззаботно путешествуют по организму. Но бездействие лимфоцитов кажущееся - они спокойны лишь до тех пор, пока не обнаружит себя "враг", все то чужое, что отличается от организма, в котором живет лимфоцит.
Т-лимфоциты обладают поистине удивительным свойством. Пока нет угрозы, они ведут себя как обычные клетки: живут, стареют и затем погибают. Но как только мембрана Т-лимфоцита получает сигнал о появлении каких-либо "чужих" белков, происходит серия удивительных превращений, в результате которых зрелый лимфоцит вновь обретает молодость и с ней способность к делению.
Каждая появившаяся клетка, если "враг" продолжает проявлять себя, очень скоро может вновь вступить в цикл деления. Благодаря этому число клеток прогрессивно возрастает и "враг" подвергается мощной атаке многократно увеличивающейся армадой лимфоцитов.
В этой способности зрелого лимфоцита к делению можно видеть аналогию с непрекращающейся потенцией к делению :у амебы. Различие состоит лишь в том, что у амебы стимул к делению возникает внутри клетки, под влиянием поступления пищи, а для лимфоцита стимул приходит из окружающей среды, в которой обнаруживает себя "враг" - чужой белок (антиген).
Но и для потенциально бессмертной амебы окружающая среда играет первостепенную, прямо-таки жизнеопределяющую роль, ибо именно от внешних факторов зависит реальная длительность ее существования. Когда в окружающей среде накапливаются токсические вещества, то они могут вызвать гибель сразу всех поколений одноклеточных организмов, обладающих потенциальным свойством бессмертия. Подобно амебам, для которых внешней средой является окружающая их среда обитания, у лимфоцитов средой обитания является организм - хозяин.
Свободно путешествуя по организму, лимфоциты, подобно амебам, получают питание из окружающей среды. Этой средой для лимфоцитов является прежде всего кровь и лимфа.
Продолжая аналогию, можно предположить, что вопрос о жизни и смерти у Т-лимфоцитов, так же как и у амебы, решается в зависимости от свойств среды обитания. Накопление в крови и лимфе токсических продуктов может вызывать отравление лимфоцитов, которые в результате этого утратят способность к делению. В таком случае лимфоцит теряет уникальное свойство, отличающее его от других клеток, организованных в специализированные ткани тела, и, как положено всему конечному, погибает.
Жирные кислоты и холестерин, а также, возможно, инсулин, то есть совокупность жизненно необходимых веществ, когда концентрация их в крови повышается сверх меры, и становятся теми токсическими веществами, которые ограничивают деление и, следовательно, жизнь Т-лимфоцитов. Каждый из этих факторов играет свою роль.
Когда в организме происходит переключение на жировой тип обеспечения энергией, жирные кислоты включают механизм воспроизводства глюкозы. Это достигается тем, что жирные кислоты не только активизируют ферментные системы, превращающие аминокислоты в глюкозу, но и поставляют необходимые аминокислоты, используя для этой цели разрушение Т-лимфоцитов.
Что касается холестерина, то он, как и в любую другую клетку, поступает в лимфоцит главным образом в составе липопротеинов низкой плотности (ЛНП).
Но когда в мембране лимфоцита накоплено чрезмерное количество холестерина, мембрана становится менее пластичной и ее способность воспринимать сигналы, порождаемые антигенами (митогенами), снижается или даже утрачивается. В результате снижается или утрачивается способность лимфоцита к делению. Но если количество Т-лимфоцитов при появлении "врага" - антигена - не увеличивается должным образом, то страдают многие, если не все, реакции клеточного иммунитета. Действительно, исследования нашей лаборатории показывают, что нормализация состава внутренней среды (и соответственно улучшение противоракового иммунитета) сочетается со снижением концентрации холестерина в лимфоцитах.
Накопление холестерина в лимфоцитах, происходящее в процессе старения, не столь уж простой процесс. Подобно тому как в целом организме существуют механизмы поддержания стабильности (гомеостаза), схожие механизмы действуют и в каждой клетке тела. Например, если холестерин поступает из крови в клетку, то собственный синтез холестерина в клетке должен снизиться и тем самым должно восстановиться равновесие. Если концентрация холестерина в лимфоцитах с возрастом увеличивается, то это означает, что по каким-то причинам гомеостаз клетки нарушается. Поскольку нарушение холестеринового гомеостаза в клетке зависит от факторов внутренней среды, то следует считать, что обменные сдвиги, связанные с повышением в крови концентрации холестерина, триглицеридов, жирных кислот, инсулина и некоторых других гормонов, обусловливают накопление холестерина в лимфоцитах, вызывая тем самым метаболическую иммунодепрессию.
Наконец, повышение уровня инсулина в крови уменьшает число рецепторов инсулина и тем снижает чувствительность лимфоцита к инсулину - гормону, который необходим для усвоения глюкозы. Это, в свою очередь, понуждает лимфоцит к чреватому опасностями жировому способу питания. Все это вместе приводит я снижению активности клеточного иммунитета, к снижению, вызванному метаболическими, или обменными, факторами.
Следовательно, метаболическая иммунодепрессия должна возникать во всех тех случаях, когда происходит сдвиг в сторону усиленного использования в качестве топлива жирных кислот вместо глюкозы. Такая ситуация возникает и во время беременности. В этих условиях повышение в крови уровня жирных кислот, ЛНП - холестерина (бета-липопротеидов) и инсулина, свойственное "жировой энергетике", угнетая клеточный иммунитет, вероятно, является одним из защитных факторов, предотвращающих отторжение плода как чужеродного трансплантата.
Таким образом, сдвиг во время беременности на жировой способ энергетики создает, с одной стороны, метаболические условия для быстрого увеличения клеточной массы плода, чему, в частности, служит повышение синтеза холестерина, а с другой - вызывает подавление активности клеточного (трансплантационного) иммунитета, чему, в свою очередь, также способствует повышение уровня холестерина в крови. Вот так одновременно решаются две кардинальные задачи развития нового организма.
Следует подчеркнуть, что метаболическая иммунодепрессия распространяется на клеточный иммунитет, но не затрагивает гуморальный иммунитет. Будь иначе, то есть если бы метаболические факторы тормозили активность всех отделов иммунной системы, то само явление метаболической иммунодепрессии вообще бы не возникало, так как угнетение гуморального иммунитета, который направлен главным образом на противодействие развитию инфекций, сделало бы организм во время беременности чрезвычайно уязвимым.
Это было бы несовместимо со стратегией жизни находить в процессе эволюции оптимальные способы решения задач, имеющих отношение к развитию организма.
Достигается это избирательное влияние обмена веществ на иммунитет тем, что лимфоциты-супрессоры, о которых уже говорилось выше, относятся к классу Т-лимфоцитов. Но именно активность Т-лимфоцитов подавляется "жировой энергетикой", а так как Т-супрессоры тормозят активность Б-лимфоцитов, вырабатывающих антитела против микробов, то гуморальный иммунитет при наличии метаболической иммунодепрессии не страдает. Напротив, напряженность гуморального иммунитета в этих условиях нередко возрастает, что, как мы увидим в разделе, относящемся, к раку, имеет в определенных условиях и неблагоприятные последствия.
Таким образом, механизм возникновения метаболической иммунодепрессии при "нормальной болезни беременного организма" биологически целесообразен.
Но этот же механизм начинает функционировать при любом ожирении, не связанном с беременностью. Именно такое явление наблюдается при нормальном старении, о чем мы еще отдельно поговорим (глава 13); при хроническом стрессе, например в условиях "холодовой" и "географической" адаптации, когда снижается активность иммунологической защиты и нередко возникают хронические заболевания (главы 5 и 6); при сахарном диабете, на фоне которого столь часты инфекционные процессы; при атеросклерозе, когда метаболическая иммунодепрессия препятствует макрофагам-"мусорщикам" убирать из сосудов излишний жир и холестерин.
Вскрытие механизма метаболической иммунодепрессии позволяет добиваться восстановления и даже нормализации иммунитета. В отличие от утверждения, что возрастное снижение клеточного иммунитета якобы обусловлено истощением или нарушением деятельности родоначальных иммунных клеток, из которых образуются циркулирующие в организме Т-лимфоциты, можно теперь говорить о роли функциональных (метаболических) факторов в возрастном снижении активности этого типа иммунитета. И хотя пути нормализующих воздействий будут рассмотрены в специальной главе, здесь не лишне сказать, что о функциональном, то есть в определенных условиях обратимом, характере метаболической иммунодепрессии "знает" сама живая природа: инстинктивное снижение аппетита во время многих заболеваний, вероятно, повышает из-за временного прекращения поступления жира иммунобиологическую защиту организма. (Хотя при голодании использование жира из депо организма увеличивается, однако снижается уровень в крови инсулина и холестерина, то есть устраняется влияние двух важных компонентов механизма метаболической иммунодепрессии, поэтому при недлительном голодании состояние клеточного иммунитета улучшается). В этой главе была сделана попытка выявить то, что объединяет атеросклероз и метаболическую иммунодепрессию как друг с другом, так и с механизмами развития и роста организма. Иными словами, и атеросклероз, и метаболическая иммунодепрессия существуют как болезни потому, что механизм их формирования служит до этого развитию и росту организма. Конечно, автору значительно труднее будет обосновать положение, что все то, что способствует возникновению метаболической иммунодепрессии и атеросклероза, создает также условия и для возникновения рака.
Одно из наиболее поразительных свойств рака заключается в том, что его развитие во многих случаях может быть предотвращено еще до разгадки природы раковой клетки.
|
