О борьбе с поносом

Верно, это одно из тысяч веществ, которые попадают в наш организм (с пищей), но каждое по-своему важно, а иногда и жизненно важно для него, и урок изучения инозитол-фосфатов (сокращенно InsP), урок этих сотен «работок», открывших сотни «мелких», на первый взгляд, деталек его строения и функций, весьма поучителен, как раз в этом смысле их важности, каждой в отдельности, потому что наглядно показывает, как совокупность всей этой громады исследований, сложившись воедино, вдруг позволяет очередной группе обнаружить крайне важную для нашего драгоценного здоровья вещь: оказывается, этот почти невыговариваемый инозитол-фосфат в той своей главной форме, в которой он присутствует в нашем организме (InsP6), крайне энергично влияет на целый ряд важнейших биохимических процессов.

Ну, к примеру, этот InsP6 , присоединяясь к атомам железа в наших клетках, не дает им катализировать образование т.н. свободных радикалов, и тем самым играет роль чуть ли не важнейшего натурального анти-оксиданта. Или, скажем, в инсулин-образующих клетках этот же InsP6 , становясь частью молекулярного комплекса, образующего кальциевые «ворота» клетки, регулирует нормальное выделение инсулина. А в других «воротах», ведущих из ядра клетки в ее протоплазму, он же управляет прохождением молекул т.н. РНК, несущих полученные от ДНК программы построения необходимых клетке белков. И так далее.

В поисках подробностей этой фитатной эпопеи я, в конечном счете, добрался до толщенной книги «Advances in Food and Nutrition», том 45, первая часть которого, написанная профессором Брайаном Филиппи, целиком посвящена инозитол-фосфатам и перечисляет еще ряд их важных функций в нашем организме, и теперь спокойно отсылаю сугубо интересующихся InsP6 прямиком к этому бесценному источнику знаний. Сам же я начал свой разговор о важности «микроскопических» данных обо всех этих тысячах химических соединений по той причине, что в хронике научных новостей появилось сообщение о новой работе такого рода, как раз посвященной многократно мною уже упомянутому InsP6.

Работа эта показала, что с помощью некого микроскопического изменения структуры его молекулы можно увеличить эффективность подавления им токсинов бактерии Клостридиум дифисили. И не просто увеличить, а разом в двадцать шесть раз! Восклицательный знак я поставил потому, что, как вам наверняка неизвестно, эта бактерия Клостридиум дифисили печально знаменита тем, что вызывает у нас, у людей, неудержимый и порой опасный для жизни понос и другие малоприятные явления, в совокупности именуемые «псевдомембранным колитом».

«Псевдомембранным» этот колит именуется потому, что продукты разрушения, вызываемого токсинами К.дифисили в нашем кишечнике, покрываются некой пленкой, внешне похожей на тот слой клеток (мембрану), которой обычно покрыты стенки здорового кишечника. Бактерия эта, К. дифисили (кстати, названная так ее первооткрывателями в силу трудности ее размножения в пробирке) живет в нашем кишечнике наряду с примерно тысячью других видов микроорганизмов, живущих там же и составляющих то, что называется нашей «микробиотой».

В отличие от многих других наших бактерий, К.дифисили не является полезным. Он просто дремлет анаэробно в нашем кишечнике, поджидая удобного случая для размножения. Зачастую такой случай подворачивается при лечении антибиотиками. Уничтожая какие-то виды микробиоты, антибиотики уменьшают конкуренцию между оставшимися видами, и в этих условиях выжившие начинают радостно размножаться. Особенно бурно размножается К.дифисили. И тогда два белка, которые он производит, - токсин А и токсин В, - энергично атакуют стенки кишечника, разрушая их оболочки и внутренние «крепления» (молекулы актина). На помощь кишечнику спешат кровяные клетки-камикадзе, т.н. нейтрофилы, ценой своей жизни поедающие зловредные бактерии, начинается великая воспалительная битва, и образующаяся в результате свалка погибших клеток и бактерий неудержимо устремляется к выходу из кишечника, вызывая вышеупомянутый понос (и хорошо, если только 3-4 раза в день).

Этот вид колита лечат с помощью ряда лекарств (и, к счастью, успешно: смертность составляет всего 2-3%), и одним из таких лекарств является вышеупомянутый InsP6. Молекула токсина состоит, грубо говоря, из двух частей: «ружья» и «пули». Когда эта чужеродная молекула проникает в клетку кишечника, «ружье» приходит в готовность и выпускает «пулю», которая и разрушает клетку. Один из способов борьбы с этой опасностью состоит в том, чтобы спровоцировать «ружье» выпустить «пулю» до проникновения в клетку; тогда «пуля» не сможет причинить вред. InsP6 способен на такую провокацию, поэтому он порождает большие медицинские надежды. К сожалению, эта его способность прекрасно проявляется в пробирке и куда хуже – при приеме соответствующего препарата в виде таблетки.

И вот группа профессора Севиджа из Лаборатории микробиоты в Бэйлоре (Техас) взялась за усовершенствование InsP6. Ученым было известно, что токсин, проникший в клетку, обволакивается там (как и всякий чужеродный белок) своеобразным «мешочком», т.н. экзосомой. Контакт с молекулами стенок экзосомы меняет конфигурацию «ружейной» части токсина - так сказать, нажимает на спусковой крючок этого ружья. Можно надеяться, что подходящий контакт с какой-нибудь другой молекулой тоже окажется способен побудить «ружье» к выстрелу, – но еще до его проникновения в клетку кишечника. И действительно, контакт с молекулой InsP6 к этому приводит, но, как уже сказано, только в пробирке, т.е. при большой концентрации молекул InsP6., но не внутри тела, где концентрация этих молекул мала. Можно думать, что эти молекулы, как правило, слабо взаимодействуют с токсином, т.е. что он, как правило, «не чувствует» их прикосновения. Севидж и его сотрудники решили изучить, как происходит этот контакт. Они изучили сотни молекулярных конфигураций и их контактов и в результате выяснили, что все дело - в воде. Проще говоря, в Н2О.

Молекула InsP6 представляет собой пятиугольник, содержащий 6 групп ОН и шесть атомов фосфора. Ее контакт с молекулой токсина происходит за счет образования между ними т.н. водородных связей. Но, как выяснили ученые, в момент сближения InsP6 с токсином молекулы воды, присутствующие в организме, встраиваются между ними, мешая им напрямую образовать такие связи. Оказалось, что именно это препятствует прочному контакту двух молекул, потому что такой контакт требует, чтобы каждый из участников контакта был способен к образованию только сильной или только слабой водородной связи, а вода, помещаясь между ними, создает сильную связь с одним и слабую – с другим участником. Заменив один атом фосфора в InsP6 на более сложную фосфатную группу, ученые сумели исключить воду «из игры» и это резко увеличило прочность контакта этой молекулы с токсином. В результате, чувствительность токсина к воздействию InsP6 увеличилась, как я уже сказал, в 26 раз.

Практическая (медицинская) важность вышеописанного открытия представляется мне настолько самоочевидной, что на этом я и закончу.

*******************************************************************************************************

КОРОТКО О ВАЖНОМ

Схема под сомнением

Подобно физике микромира, в которой безраздельно царствует т.н. Стандартная модель элементарных частиц и их взаимодействий, в палеоантропологии есть своя устоявшаяся схема, согласно которой вид Гомо сапиенс, сформировавшись в Африке, совершил массовый исход оттуда 50-60 тысяч лет назад и постепенно расселился по всей Азии, затем пришел в Европу и в последнюю очередь продвинулся в полярные края, откуда совершил переход в Америку. И, как и в физике, в палеоантропологии тоже в последние годы появляется все больше фактов, не укладывающихся в эту схему. Вот еще один тому пример.

В феврале 2016 года группа российских исследователей (Притулько и другие), сообщила в журнале о найденном ими в Сибири, далеко за Полярным кругом, скелете мамонта со следами насечек, сделанных характерными для Гомо сапиенс каменными ножами. Возраст находки – около 45 тысяч лет. Это означает, что люди уже тогда освоили эти суровые края и нашли способы выживания в них. Если верить принятой схеме, им для этого понадобилось всего 5-10 тысяч лет. Ученым это представляется весьма сомнительным.

Странный сигнал

В 2007 году земные радиотелескопы впервые уловили чрезвычайно мощный и столь же короткий (несколько тысячных секунды) радиосигналы неизвестного происхождения. Лишь недавно астрономам удалось опознать источник одной такой радиовспышки – некую галактику, которая отстоит от Земли на 6 млрд световых.лет и имеет в центре огромную черную дыру. По предположениям теоретиков, эти радиовспышки, судя по их мощности могут быть порождены такими же космическими катаклизмами, что и гамма-вспышки (мощные выбросы гамма-лучей) – например, превращением массивной звезды в сверхновую или сверхплотной быстро-вращающейся звезды (пульсара) в черную дыру.

В таком случае, каждая радио-вспышка должна иметь уникальные характеристики. Однако в начале марта американские астрономы сообщили об обнаружении в архивах наблюдений минувших лет целых десяти радиовспышек, полностью подобных по своим признакам вспышке, впервые замеченной еще в 2012 году. Этот странный, 11 раз повторившийся одинаковый сигнал противоречит прежним представлениям о природе загадочного явления.

Первая линия обороны

Ученые Калифорнийского университета предложили использовать мощные лазеры для защиты Земли от возможного удара крупного астероида. Выведенная на околоземную орбиту батарея согласованных по фазе лазеров может создать мощный луч, который способен будет отклонить астероид с опасной траектории или постепенно испарить его путем разогревания.

К сожалению, кажущаяся замечательной идея выглядит куда менее эффективной при ближайшем рассмотрении. Как показали расчеты авторов, 100-метровая линия лазеров максимальной (на сегодня) мощности сможет отклонить такого же диаметра астероид за 30 лет (!) непрерывного воздействия на него. Понятно, что чем больше мощность лазеров, тем меньше необходимое время, но никакие реальные возможности лазеров не сокращают этот срок до недель, не говоря уже о днях.

Поэтому авторы считают, что их идея может быть использована для создания «первой линии обороны» Земли – например, от таких астероидов или долго-периодических комет, опасное сближение которых с Землей будет рассчитано за десятилетия вперед. Так что проблема защиты от астероидов типа Челябинского (не говоря уже о Тунгусских) по-прежнему остается нерешенной.

Рафаил Нудельман
"Окна", 12.05.2016