Каналы ENaC в мембранах клеток почечных канальцев обеспечивают обратное всасывание натрия. Как и в легких, поток ионов натрия увлекает за собой воду, а это приводит к увеличению объема крови и, из-за того, что система кровообращения является замкнутой, повышает кровяное давление. Диета, богатая солью (хлоридом натрия), вредна для организма, поскольку натрий приносит с собою воду, повышает объем крови и, как следствие, кровяное давление. И наоборот, если уровень натрия в крови низок, то организм удерживает мало воды, и кровяное давление падает. Именно поэтому так важно потреблять достаточное количество соли в жаркую погоду, когда много соли выводится с потом.
Мутации любого из трех генов, которые кодируют канал ENaC, влияют на кровяное давление. Те, что приводят к повышению активности каналов ENaC, вызывают врожденную форму гипертонии, так называемый синдром Лиддла, ну а те, что уменьшают активность, понижают давление. Последнее особенно опасно для новорожденных и грудных детей, так как вызывает у них опасный для жизни адреногенитальный синдром с потерей солей. В результате уменьшения поглощения натрия в организм поступает меньше воды, организм ребенка быстро обезвоживается и нарушается баланс концентрации других ионов в крови (в частности, ионов калия). Это заболевание смертельно, если его быстро не выявить и не начать лечение.
К счастью, мутации в каналах ENaC встречаются редко. Тем не менее считается, что одной из причин заметно большего числа страдающих высоким давлением среди чернокожих людей, чем среди европеоидов, является сравнительно более широкое распространение изменений в генах каналов ENaC, определяющих предрасположенность к повышенному поглощению натрия. С чем это связано, непонятно, но по одной из гипотез у людей, живущих вблизи Сахары, развился другой механизм поглощения соли, которая там дефицитна. Хотя это качество полезно, когда соль поступает в организм лишь изредка, в современном мире, где многие готовые блюда содержат очень много соли, оно становится недостатком.
Соленая история
В Средние века верили, что, поцеловав ребенка в лоб, можно предсказать его судьбу – соленый лоб считался признаком порчи и угрозы преждевременной смерти. Вместе с тем связь между соленой кожей и ранней смертью не миф, соленая кожа – первое проявление болезни, которую сейчас называют муковисцидозом (кистозным фиброзом). У людей, страдающих этим заболеванием, очень соленый пот и не вырабатываются некоторые пищеварительные ферменты. Но хуже всего то, что их легкие забиваются густым и липким слизистым секретом, который затрудняет дыхание и вызывает хроническую инфекцию, воспаление и медленно прогрессирующее разрушение легких. Это заболевание до сих пор неизлечимо. Оно угрожает жизни, и, несмотря на все современные технологии, более половины страдающих им не доживают до 40 лет.
Муковисцидоз был признан самостоятельным заболеванием в 1938 г., когда Дороти Андерсен опубликовала первое детальное описание расстройства. Несколькими годами позже во время аномально жаркой погоды в Нью-Йорке врач-педиатр Пол ди Сант-Аньезе обратил внимание на то, что многие дети, попавшие в больницу из-за теплового удара, страдали муковисцидозом. Он предположил, что тепловой удар у них провоцировался чрезмерной потерей соли, и сделал анализ потовыделений. В них оказался аномально высокий уровень хлорида натрия. С тех пор и по сей день «потовый тест» используется для диагностирования этого заболевания.
Причиной проблемы являются мутации, нарушающие работу особого ионного канала. Его полное название – муковисцидозный трансмембранный регулятор проводимости, но на практике всегда пользуются латинской аббревиатурой CFTR. Этот канал находится в клетках, выстилающих легкие и протоки таких органов, как потовые железы, поджелудочная железа и яички, и управляет перемещением ионов хлора через клеточную мембрану. Секреция ионов хлора необходима для образования жидкости, переносящей пищеварительные ферменты в кишечник, семенной жидкости и пота. Она также важна для секреции жидкости в легких – там тонкая пленка жидкости захватывает бактерии и перемещает их от основания легких вверх по дыхательным путям в рот, где они проглатываются и благополучно уничтожаются. Без такого подъема дыхательные пути забиваются густой и липкой слизью, в которой размножаются бактерии. Подобные инфекции в конечном итоге повреждают легкие.
В настоящее время при муковисцидозе применяют симптоматическое лечение: борются с легочными инфекциями с помощью антибиотиков, предотвращают скопление слизи в легких с помощью физиотерапии и восполняют отсутствующие пищеварительные ферменты. Вместе с тем ведутся исследования, направленные на восстановление самих дефектных каналов. Примерно у 4 % больных наблюдается мутация в CFTR (известная как G551D), сокращающая время, в течение которого каналы открыты. Не так давно был найден препарат «Ивакафтор», заставляющий такие спящие каналы функционировать нормально, и предварительные исследования показывают, что он может давать клинический результат. Хотя до этого еще далеко, но новый подход дает надежду людям с мутацией G551D. У большинства больных, однако, другая мутация CFTR – F508del, которая не позволяет каналу достичь поверхности мембраны клетки. В этом случае необходимы препараты, корректирующие неправильный внутриклеточный транспорт канала.
Муковисцидоз чрезвычайно редко наблюдается у жителей Востока и чернокожих африканцев и чаще всего встречается у жителей северной части Европы, где он является самым распространенным наследственным заболеванием, в основе которого лежит повреждение одного гена. В Великобритании порядка 9000 человек страдают от болезни, и один из каждых 25 человек, т. е. более двух миллионов, несет в себе один экземпляр дефектного гена: у них нет признаков заболевания, но если у пары носителей появится ребенок, то в 25 % случаев он будет страдать муковисцидозом. Такая распространенность мутации говорит о том, что носители одного экземпляра гена могут обладать преимуществами при отборе. Возможно, такие носители более устойчивы к диарейным заболеваниям вроде холеры. Vibrio cholerae, бактерия, вызывающая холеру, вырабатывает токсин, который открывает каналы CFTR в клетках кишечника. Хлор утекает из этих клеток и уносит с собой воду. Это приводит к массированному выбросу жидкости в кишечник и, как следствие, к сильной диарее и быстрой гибели от обезвоживания. Люди с меньшим комплектом каналов CFTR выделяют меньше ионов хлора и, таким образом, потенциально более устойчивы к обезвоживанию.
Бактерии холеры передаются через фекалии, и при любом стихийном бедствии, вызывающем повреждение канализационной системы, например при землетрясении или наводнении, появляется риск возникновения эпидемии холеры. Землетрясение на Гаити в 2010 г. не было исключением, и после него очень быстро началась эпидемия этой болезни. Хотя холера не является болезнью северной Европы и в наше время характерна лишь для стран третьего мира, так было не всегда. Одним из самых заметных достижений в сфере общей гигиены стало удаление доктором Джоном Сноу ручки водоразборной колонки на Брод-стрит в Лондоне летом 1853 г.
Во время сильной вспышки холеры, не утихавшей 14 недель, Сноу обратил внимание на то, что в районе Саутуорк смертельных исходов в 10 раз больше, чем в районе Лэмбет. Он считал, что холера распространяется с водой, хотя другие видели причину в «отвратительных испарениях», выделяющихся из канализации. Тщательное расследование показало, что один из районов Лондона водой снабжали две разные компании, и люди, которые там жили, дышали одним и тем же воздухом, но потребляли разную воду. Удалив рукоятку колонки, из которой шла зараженная вода, Сноу остановил распространение холеры и подтвердил свое предположение о том, что болезнь распространяется с водой. Начало эпидемии проследили впоследствии до Франсес Льюис, пятимесячной малышки, которая умерла от сильнейшей диареи. Ее мать выливала воду, в которой стирала испачканные пеленки, в сточную канаву у дома, откуда эта вода попала в колодец на Брод-стрит и загрязнила питьевую воду. Последствия оказались катастрофическими.
