Книга слизи. Скользкий след в истории Земли - Сюзанна Ведлих

таких распространенных явлений как повышенное кровяное давление и апоплексический удар. Впрочем, пока остается вопросом, является ли эта дегенерация причиной или следствием болезни. Восстановление гликокаликса в любом случае важно для защиты уязвимых стенок сосудов и предотвращения дальнейшего ущерба.

Обращаясь еще раз к облику города-крепости: в нем был заложен определенный радиус, внутрь которого не разрешалось заходить конюхам и простому люду, однако стражи могли перемещаться по всей площади. Аналогично и с иммунитетом, который патрулирует весь наш организм. Все остальные, желающие свободно перемещаться по телу, должны иметь действующий билет в форме подходящего гликокаликса или подделать его, как это делают опухолевые клетки. Как правило, клетки в тканях объединяются за счет гелевых оболочек и крепятся друг к другу с помощью специального клея, еще одного гидрогеля в организме.

Внеклеточный матрикс буквально скрепляет нас подобно соединительной ткани и создает трехмерные ткани из отдельных клеток. Без него не было бы ни органов, ни мышечных волокон, ни кровеносных сосудов, ни костей, ни связок, ни сухожилий, ни хрящей, ни кожи. «Многие болезни – возможно, даже большинство болезней – это нарушение работы внеклеточного матрикса», – говорит Зена Верб, на протяжении десятилетий исследовавшая этот гидрогель и его роль при раке молочной железы. Внеклеточный матрикс, несомненно, играет роль при различных инфекциях и онкологии, поскольку он контролирует внешние и внутренние границы. Если опухолевые клетки хотят слоняться по организму и размножаться в другом месте, то они должны высвободиться из собственной соединительной ткани и встроиться в среду нового матрикса.

Для современной биомедицины очень важно изучить подобные перемещения, потому что большинство летальных исходов от онкологии наступает именно из-за метастазов. До этого ученые делали акцент на изменениях опухолевых клеток, однако теперь в центре исследования оказывается новая ткань, которая принимает опухолевые клетки в ходе миграции. Еще в 1889 году английский врач Стивен Пейджет разработал теорию «семени и почвы», согласно которой метастазирующие раковые клетки нуждаются в подходящей среде так же, как и семена нуждаются в плодородной почве. Такой подход объясняет, почему метастазы появляются не случайно и не своевольно, а, в зависимости от первоначальной опухоли, поражают конкретные органы и ткани. Также есть основания полагать, что мигрирующие раковые клетки предпочитают не случайные новые места обитания, а готовые к заселению, в том числе с соответствующим внеклеточным матриксом.

Рисунок 17. Кровеносные сосуды в разрезе, здесь в разрезе с эритроцитами (b), оснащены плотным слоем гликокаликса (1а), который, правда, разрушается при ряде болезней (2а). В таком случае клетки крови (с) и иммунокомпетентные клетки (d) могут беспрепятственно присоединяться друг к другу и провоцировать воспаления

Микробам сначала приходится преодолеть гликокаликс слизистой оболочки, чтобы попасть в матрикс. Матрикс представлен базальной мембраной, которая создает вязкий гель под поверхностью органов и тканей, то есть определенную неприступную стену в крепости под названием «человек». Все это похоже на замок Спящей красавицы, однако клетки иммунитета там не спят вековым сном, а безостановочно патрулируют наш организм, эффективно сражаясь с патогенами. Внеклеточный матрикс очень многогранен, так как он предлагает попавшим в соединительную ткань клеткам подходящую для них трехмерную среду.

Матрикс регулирует рост клеток и их объединение в функциональные ткани. Когда эти процессы будут полностью изучены, можно будет выращивать ткани, печатать их на 3D-принтере или регенерировать их в организме самостоятельно. Уже есть первые попытки и успехи в этой области. В любом случае важен каркас, окружающий клетку. Внеклеточный матрикс млекопитающих существует в комбинациях, состоящих из трехсот компонентов. Таким образом, он слишком сложен, чтобы подлежать полной замене.

Впрочем, это и не потребуется, поскольку в будущем регенеративная медицина позволит выращивать у пациентов определенный орган, который сделает трансплантации излишними. Уже сейчас существуют гидрогели нового вида: их добывают из морских водорослей и оснащают специальным сигнальным веществом по примеру внеклеточного матрикса. Это сигнальное вещество способствует созданию кровеносных сосудов. В ходе первых экспериментов этот гидрогель вводили в мышцы, чтобы привлечь нужные аутогенные клетки и создать сосуды. Другие сигнальные вещества внеклеточного матрикса, в зависимости от потребности, управляют развитием различных типов клеток, что сегодня также является важной темой в биомедицине.

Крепостные рвы, рыцарские доспехи и неприступные стены: лишь немногие патогены могут выдержать такую защитную реакцию. Но даже тот, кому удается прорваться, не сразу оказывается прямо у цели. Вирусы, к примеру, должны сперва захватить ядро клетки, чтобы подстроить этот пункт управления под себя, в частности, под процесс размножения. Правда, для этого нужно преодолеть четвертый, последний гидрогель. В отличие от замка Дюрера, управление нашим организмом хоть и скоординировано, но децентрализовано. Ядро каждой клетки содержит собственный генетический материал и отдает собственные команды, будучи отделенным от остальной части клетки специальной оболочкой. Своеобразный «импорт» и «экспорт» осуществляется через тысячи пор, каждая из которых выполняет до тысячи поставок ежесекундно. Несмотря на поразительную скорость, обмен происходит через неупорядоченный гидрогель внутри поры – зону повышенного контроля.

Через нее сложно пробраться, но есть определенные вооруженные умельцы, которые только и ждут хорошего момента для нападения. Среди микробов есть один под названием «истребитель» – слишком большой для ядра клетки и потому проделывающий дыру в ядерной мембране. Более терпеливые захватчики ждут специальной фазы жизни клетки, при которой оболочка ядра сама распадается и освобождает путь к генетическому материалу. Наконец, существуют еще и откровенные мошенники, например, вирус герпеса, показывающий фальшивый «паспорт», чтобы попасть в организм элегантно, как в троянском коне. Они способствуют локальному растворению гидрогеля, после чего пропускают внутрь своих товарищей, как будто они добросовестные путешественники.

Этот процесс – буквальная гонка вооружений между защитными силами нашего организма и чужеродными захватчиками. Впрочем, поведение каждого паразита индивидуально. Все они зависят от помощи хозяина, который для этого даже готов заглушить защитную реакцию организма. Так, например, человеческий эмбрион, по сути, являющийся чужеродным организмом, получает не только защиту, но и снабжение всем необходимым от материнского организма через пуповину. Питание происходит с помощью особой слизи: сосуды внутри пуповины не могут сгибаться, потому что они находятся в специальной соединительной ткани. Слизь, получившая название «Вартонов студень», имеет важное значение на протяжении всего срока развития плода, которое постепенно ослабевает к моменту родов и обрывает связь между матерью и ребенком.

Рисунок 18. Флюоресцирующие голубым огнетелки (Pyrosoma) состоят из сотен и тысяч отдельных организмов, объединенных в своеобразное желе (1). Эта морская улитка охотится с помощью слизистой сети (2). Спиралевидный патоген Campylobacter jejuni (3). Морское ракообразное Phronima съедает внутренности желеобразной сальпы, затем откладывает в образованную полость яйца и использует оболочку от сальпы как