Когда я осознал, насколько сложны по своей природе взаимодействия между материей и энергией, то понял, что редукционистский линейный подход (A^B^C^D) не в состоянии приблизить нас к истинному пониманию природы болезни. Пионерские исследования последних лет, направленные на изучение путей белок-белкового взаимодействия в клетке, доказывают существование той холистической информационной паутины, которую предсказывает квантовая механика. На рисунке на стр. 146 показана схема взаимодействий между несколькими белками в клетке плодовой мушки-дрозофилы. Соединительные линии соответствуют белок-белковым взаимодействиям.
Схема взаимодействий внутри довольно ограниченной совокупности белков (зачерненные кружки с числовыми обозначениями), содержащихся в клетке мушки дрозофилы. Большая часть этих белков имеет отношение к синтезу и метаболизму молекул РНК. Белки в овалах сгруппированы в соответствии с конкретными функциональными задачами. Соединительные линии соответствуют белок-белковым взаимодействиям. Наличие межбелковых связей одних путей показывает, как воздействие на тот или иной белок может породить существенные «побочные эффекты» в других путях. Еще более далеко идущими такие «побочные эффекты» могут быть в случаях, когда один и тот же белок используется для выполнения совершенно различных функций. Так, белок Rbp 1 (помечен стрелкой) используется в путях, связанных с половой принадлежностью, а также при метаболизме РНК. Взято из Science; воспроизводится с разрешения. © 2003 AAAS.
Очевидно, что биологические расстройства могут возникать вследствие обрыва любой из информационных связей в этом хитросплетении. Если вы измените характеристики белка в одной из его точек, вы неизбежно повлияете на множество других белков во взаимосвязанных сетях. Обратите внимание на семь кружков на этом рисунке, которые объединяют белки в соответствии с их биологическими функциями. Белки в одной функциональной группе, например отвечающие за половую принадлежность (отмечены стрелкой), оказывают влияние на белки с совершенно иными функциями – например, синтез РНК (РНК-геликаза). Исследователи «ньютоновского» толка явно недооценивали степень переплетения биоинформационных путей клетки.
Приведенная схема информационных путей наглядно показывает, какие опасности несет в себе применение химических лекарственных препаратов. Становится понятно, почему к ним всегда прилагается вкладыш с пространным перечнем побочных эффектов – от вызывающих легкое раздражение до опасных для жизни. Препарат, введенный в организм для исправления работы одного белка, неизбежно вступает во взаимодействие по меньшей мере с еще одним белком – а вероятнее всего, со многими.
Проблема с побочными эффектами лекарств усугубляется еще и тем, что в биологических системах используется принцип избыточности: одни и те же сигнальные или белковые молекулы могут использоваться сразу в нескольких органах и тканях для реализации совершенно различных поведенческих функций. Например, препарат для устранения неполадок сигнального пути сердца, попадая в кровь, разносится по всему организму. И если какие-то компоненты данного пути используются еще и мозгом, то наше «сердечное» лекарство может вызвать расстройство нервной системы. Несмотря на то что такая избыточность «размывает» эффект лекарственных препаратов, она представляет собой еще одно замечательное достижение эволюции. Многоклеточные организмы могут обходиться гораздо меньшим количеством генов, чем думали ученые, именно потому, что одни и те же генетические продукты (белки) используются для реализации множества функций. Точно так же любое слово английского языка может быть записано при помощи всего 26 букв.
Занимаясь исследованиями клеток кровеносных сосудов человека, я имел возможность непосредственно столкнуться с теми пределами, которые устанавливает избыточность сигнальных путей. Вещество под названием гистамин является в организме очень важным химическим сигналом, инициирующим реакцию клетки на стресс. Если гистамин присутствует в крови, питающей конечности, то стрессовый сигнал вызывает открытие в стенках кровеносных сосудов широких пор – это первый этап запуска местной воспалительной реакции. А вот в кровеносных сосудах мозга тот же самый гистаминный сигнал увеличивает приток питательных веществ к нейронам, что способствует их росту и выполнению ими ряда специальных функций. В периоды стресса усиленное питание, стимулированное этим сигналом, позволяет мозгу увеличить свою активность и успешней справиться с надвигающейся опасностью. Эта ситуация – пример того, как один и тот же химический сигнал в зависимости от своей локализации может вызвать два диаметрально противоположных эффекта.
Одной из наиболее замечательных характеристик сложнейшей сигнальной системы организма является ее специфичность. Аллергическое пятно и зуд от ядовитого плюща у вас на руке появились в результате выброса гистамина – сигнальных молекул, запускающих воспалительный отклик на раздражающее вещество из этого растения. Поскольку нет никакой нужды в том, чтобы зуд возникал по всему телу, гистамин выделяется только в том месте, которое вы обожгли. Аналогично, если человек попал под действие стресса, то выброс гистамина в мозгу увеличивает приток крови к нервным тканям, а это способствует протеканию нервных процессов, необходимых для поддержания здоровья. При стрессовых состояниях гистамин выделяется в мозгу в ограниченных количествах, и это не приводит к возникновению воспалительных реакций в других частях тела. Молекулы гистамина – они как бойцы Национальной гвардии, появляются только там, где нужно, и на столько, на сколько нужно.
А вот большинство препаратов, выпускаемых медицинской промышленностью, такой специфичностью не обладают. Когда вы принимаете антигистаминный препарат, чтобы снять аллергическую реакцию, то лекарство распространяется по всему организму. Оно воздействует на гистаминные рецепторы во всем теле, независимо от их местонахождения. Да, разумеется, – благодаря антигистамину воспалительный отклик кровеносных сосудов будет подавлен, а аллергические симптомы существенно ослаблены. Но в мозгу антигистамин неизбежно повлияет на питание нейронов, а значит, и на нервные функции. Вот почему люди, принимающие дешевые антигистаминные препараты, наряду с избавлением от аллергии испытывают сонливость и заторможенность.
Свежим примером ситуации, когда лекарственная терапия вызывает нежелательные и даже опасные для жизни последствия, может послужить история с побочными эффектами заместительной гормональной терапии (ЗГТ) с помощью синтетических гормонов. Гормон эстроген известен прежде всего как регулятор функционирования женской репродуктивной системы. Однако более новые исследования распределения эстрогенных рецепторов в организме установили, что эти рецепторы и, само собой, комплементарные им молекулы эстрогена играют важную роль в поддержании нормальной работы кровеносных сосудов, сердца и мозга. Врачи традиционно прописывали синтетический эстроген для смягчения симптомов менопаузы из-за увядания репродуктивной системы женщины. Но такая терапия не может ограничить воздействие лекарства одними только выбранными тканями, оно неизбежно приводит в действие эстрогенные рецепторы тех самых сердца, кровеносных сосудов и нервной системы. Было показано, что из-за этого ЗГТ обладает нежелательными побочными эффектами, ведущими к сердечно-сосудистым заболеваниям и нервным расстройствам, например инсультам.
