Нобелевские премии за здоровье

Нобелевская премия является одной из самых престижных и ценимых в мире науки. В 1895 году изобретатель и инженер Альфред Нобель составил завещание, в котором распорядился все его капиталы использовать на награды для тех ученых, которые принесли человечеству наибольшую пользу, и достижения в области медицины и физиологии шли третьими в списке. Поговорим сегодня о наиболее ярких и значимых исследователях, отмеченных престижной премией.

Величие соотечественники

Иван Петрович Павлов

Начнем с наших соотечественников. Российские ученые получали «Нобель» по медицине дважды. В 1904 году этой чести был удостоен физиолог Иван Петрович Павлов «За труды по физиологии пищеварения, расширившие и изменившие понимание жизненно важных аспектов этого вопроса». Этот выдающийся ученый фактически полностью описал физиологию пищеварения, посвятив этой области порядка 10 лет научных изысканий. Кроме того, академик Павлов является создателем науки о высшей нервной деятельности.

Илья Ильич Мечников

Илья Ильич Мечников был удостоен премии в 1908 году вместе с Паулем Эрлихом. Мечников обнаружил и изучал такое явление, как фагоцитоз – способность клеток захватывать и переваривать твердые частицы. В частности, его работы посвящены роли фагоцитоза в формировании иммунитета, и именно они были отмечены высшей научной наградой.

Группы крови

Имя этого нобелевского лауреата, к сожалению, мало кто помнит. А между тем, Карл Ландштейнер, который был удостоен высокой награды в 1930 году, сделал открытие, без которого современная медицина просто немыслима. Именно он выделил четыре группы крови. Эксперименты по переливанию проводились с XIX века, но далеко не все попытки спасти жизнь пациентов были успешными.

Карл Ландштейнер

Ландштейнер установил, что существует четыре группы крови, и благодаря этому открытию было спасено больше жизней, чем благодаря какому-либо другому. Хотя ученые поначалу отнеслись к выводам Ландштейнера скептически. Как говорится, кто бы знал…

Первый шаг к тайне генома

О лауреатах Джеймсе Уотсоне, Фрэнсисе Крике и Морисе Уилкинсоне, установивших структуру ДНК, слышали многие. А мы расскажем о двух других лауреатах – испанце Северо Очоа де Альборносе и американце Артуре Корнберге.

Они были удостоены премии в 1959 году за открытие механизмов биологического синтеза рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислот.

Что это значит? Именно это открытие стало первым шагом к расшифровке генетического кода, который сегодня, кажется, прочитан уже полностью.

Северо Очоа де Альборносе Артуре Корнберге

Практическая медицина

Порой кажется, что в медицине и физиологии уже все изучено, даже гены прочитаны. Однако и в наши дни возможны яркие открытия, имеющие огромное значение для всего человечества. Не далее как в 2015 году Нобелевской премии была удостоена ученая из Китая Ту Юю.

Когда премия была вручена, то говорили, что Нобелевский комитет «вернулся к истокам», отметив китайскую исследовательницу за открытие препарата из полыни, который помогает бороться с малярией (артемизин).

Интересно, что ученые, занимавшиеся этим вопросом, взяли рецепт из древних трактатов, но впервые смогли выделить действующее вещество без потерь. По оценке ВОЗ, эффективность лекарства в борьбе с малярией достигает 95%.

Ту Юю

Вирус, я тебя знаю

Мы уже отметили среди нобелевских лауреатов и чистых теоретиков, и практиков. Упомянем же еще троих исследователей, которые были удостоены премии в 2008 году. Это Харальд цур Хаузен, Франсуаза Барре-Синусси и Люк Монтанье. Первый был удостоен награды за открытие связи вируса папилломы человека с развитием рака.

Ведь ВПЧ заражено большинство жителей Земли, и изобретение вакцины против наиболее опасных форм вируса спасло и еще спасет жизни тысяч женщин. А Барре-Синусси и Монтанье обнаружили вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).

И пусть лекарство от ВИЧ/СПИД пока не найдено, ученые много сделали для того, чтобы наука развивалась в верном направлении.

Харальд цур Хаузен, Франсуаза Барре-Синусси и Люк Монтанье

Кстати, лауреаты этого года американцы Харви Джеймс Алтер, Майкл Хаутон и Чарльз Райс тоже получили премию за исследования в области вирусологии – открытие вируса гепатита С. Так что неисследованные области еще есть, и ученым остается только работать на благо человечества. А в медицине по-другому не бывает.

Лауреаты этого года Харви Джеймс Алтер, Майкл Хаутон и Чарльз Райс

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2020 года

5 октября 2020 года Нобелевский комитет Каролинского института присудил Харви Джеймсу Альтеру, Майклу Хаутону и Чарльзу М. Райсу Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие вируса гепатита С.

В этом году Нобелевской премией были награждены трое ученых, которые внесли весомый вклад в борьбу с парентеральным гепатитом — заболеванием, вызывающим цирроз печени и гепатоцеллюлярную карциному у людей по всему миру.

Харви Джеймс Альтер, Майкл Хаутон и Чарльз М. Райс совершили открытия, которые привели к идентификации нового вируса — возбудителя гепатита С.

До начала их работы существенным шагом стало открытие вирусов гепатита А и В, однако возбудители большей части парентеральных гепатитов оставались неизученными.

Открытие вируса гепатита С прояснило этиологию многих случаев хронического гепатита и сделало возможным проведение диагностических тестов и внедрение новых лекарств, которые спасли миллионы жизней.

Воспаление печени или гепатит (термин отражает комбинацию греческих слов «печень» и «воспаление») в основном характеризуется вирусным поражением данного органа; другими важными причинами являются употребление алкоголя, интоксикация и аутоиммунный процесс. В 40-х годах ХХ века стало ясно, что существуют два главных типа инфекционных гепатитов.

Первый, названный гепатитом А, передается через загрязненную воду или пищу и, как правило, имеет незначительное влияние на здоровье пациента в долгосрочной перспективе. Второй тип передается через кровь и биологические жидкости и представляет куда большую опасность, так как может вызывать хронические состояния с развитием цирроза и рака печени (рис. 1).

Эта форма гепатита коварна, так как в целом здоровые люди могут быть бессимптомно инфицированы долгие годы до момента проявления серьезных осложнений. Парентеральные гепатиты ассоциированы со значительными показателями заболеваемости и смертности и являются причиной более миллиона смертей за год по всему миру.

Это делает гепатит глобальной проблемой здравоохранения наравне с ВИЧ-инфекцией и туберкулезом.

Существуют две основные формы гепатита. Одна форма – это острое заболевание, вызываемое вирусом гепатита А, который передается через зараженную воду или пищу. Другая форма вызывается вирусом гепатита В или вирусом гепатита С (Нобелевская премия этого года). Эта форма парентеральных гепатитов обычно прогрессирует с развитием цирроза и гепатоцеллюлярной карциномы.

Успешное предотвращение инфекционных заболеваний начинается с идентификации их возбудителя.

В 60-х годах ХХ века Барух Бламберг определил, что одна из форм парентерального гепатита вызывается вирусом, который стал известен как вирус гепатита B.

Это открытие привело к разработке диагностических тест-систем и эффективной вакцины. За это открытие Бламберг получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1976 году.

В то время Харви Джеймс Альтер в Национальном институте здоровья США изучал развитие гепатита у пациентов, которым проводили переливание крови.

Хотя тестирование крови на недавно открытый вирус гепатита В снизило количество ассоциированных с трансфузиями гепатитов, Альтер и коллеги с сожалением обнаружили, что значительная часть подобных случаев все равно выявлялась.

В то время были также разработаны тесты на инфицирование вирусом гепатита А, и стало ясно, что этот возбудитель не был причиной необъяснимых случаев гепатита.

Значительное число случаев хронического гепатита после переливания крови, которое было предположительно вызвано неизвестным инфекционным агентом, вызывало серьезное беспокойство.

Альтер и его коллеги показали, что через кровь пациентов с таким гепатитом инфекция может передаваться шимпанзе — единственным подходящим хозяевам, кроме человека. Дальнейшие исследования показали, что неизвестный агент имеет свойства вируса.

Таким образом, исследования Альтера продемонстрировали новую особую форму хронического вирусного гепатита. Загадочную болезнь начали называть «гепатит ни А, ни В».

Открытие нового вируса теперь стало важнейшей задачей. Были применены все традиционные технологии поиска вирусов, но, несмотря на это, возбудитель оставался неизученным более десяти лет. Майкл Хаутон, работающий в фармацевтической компании Chiron, провел кропотливую работу для определения последовательности генома вируса.

Хаутон и его коллеги создали набор фрагментов ДНК из остатков нуклеиновых кислот, обнаруженных в крови инфицированных шимпанзе. Большинство таких фрагментов принадлежали геному самих шимпанзе, но исследователи предположили, что некоторые фрагменты могут относиться к неизвестному вирусу.

Исходя из предположения, что антитела против вируса будут обнаруживаться в крови пациентов с гепатитом, ученые использовали их сыворотку, чтобы идентифицировать клонированные фрагменты вирусной ДНК. В ходе расследования был обнаружен один подходящий клон.

Дальнейшая работа показала, что этот клон был получен от нового РНК-вируса, принадлежащего к семейству Flaviviridae — его назвали вирусом гепатита С. Наличие антител у пациентов с хроническим гепатитом однозначно подтвердило, что этот вирус и является искомым агентом.

Сводка открытий, за которые была присуждена Нобелевская премия этого года. Исследования гепатита, ассоциированного с переливанием крови, которые проводил Харви Джеймс Альтер, показали, что неизвестный вирус является частой причиной развития хронического гепатита. Майкл Хаутон использовал собственную методику для изоляции генома нового вируса, который назвали вирусом гепатита С. Чарльз М. Райс привел окончательные доказательства того, что вирус гепатита С может самостоятельно вызывать гепатит.

Открытие вируса гепатита С было решающим, но не хватало одной существенной детали: может ли вирус самостоятельно вызывать гепатит? Чтобы ответить на этот вопрос, ученым нужно было определить, может ли клонированный вирус реплицироваться и вызывать заболевание. Чарльз М.

Райс, ученый из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, работал с другими группами по изучению РНК-вирусов и заметил не описанный прежде участок в конце генома вируса гепатита С, который предположительно мог быть важен для репликации. Райс также изучил генетические варианты в изолированных образцах вируса и выдвинул гипотезу, что некоторые из них могут препятствовать репликации.

С использованием методов генной инженерии Райс создал вариант РНК вируса гепатита С, который включал новый участок генома и был лишен инактивирующих вариаций. Когда эта РНК была введена в печень шимпанзе, вирус начал определяться в крови, и у шимпанзе начали отмечаться те же признаки заболевания, что и у людей с хроническим гепатитом.

Это было окончательным доказательством того, что вирус гепатита С мог самостоятельно вызывать необъяснимые случаи гепатита, связанные с переливанием крови.

Открыв вирус гепатита С, Нобелевские лауреаты этого года совершили знаковое достижение в продолжающейся битве против вирусных заболеваний (рис. 2). Благодаря их открытию теперь нам доступны высокочувствительные тест-системы, что позволило значительно снизить риск развития посттрансфузионных гепатитов по всему миру.

Также их труды способствовали быстрой разработке фармакологических средств против вируса гепатита С. Впервые в истории это заболевание стало излечимым, что повышает наши надежды на возможность полностью искоренить вирус гепатита С из человеческой популяции.

Чтобы достичь этой цели, потребуется международный вклад в распространение тестов крови и повышение доступности противовирусных средств по всему миру (рис. 3).

Открытия трех Нобелевских лауреатов позволили разработать чувствительные тест-системы для исследования крови, внедрение которых снизило риск передачи гепатитов, ассоциированных с трансфузиями, на большой территории земного шара. Этот прорыв также позволил разрабатывать противовирусные средства, которые могут излечить заболевание. Гепатит С остается серьезным поводом для беспокойства специалистов в области здравоохранения, но теперь существует возможность лечить это заболевание. Харви Джеймс Альтер родился в 1935 году в Нью-Йорке. Он получил ученую степень в Медицинском центре университета Рочестера и изучал внутренние болезни в Мемориальном госпитале Стронг и Университетском госпитале в Сиэтле. В 1961 году он присоединился к команде Национального института здоровья США. Проведя несколько лет в университете Джорджтауна, он вернулся в Национальный институт здоровья в 1969 году в качестве старшего научного сотрудника в отделении переливания крови.Майкл Хаутон родился в Великобритании. Он получил докторскую степень в 1977 году в Королевском колледже в Лондоне, работал в организации G.D. Searle & Company, а затем с 1982 года — в компании Chiron (Эмеривилль, Калифорния). В 2010 году стал работать в университете Альберты и сейчас является заведующим кафедры вирусологии и директором Института прикладной вирусологии Ли Ка Шинга.Чарльз М. Райс родился в 1952 году в Сакраменто. Он получил докторскую степень в 1982 году в Калифорнийском технологическом институте, где затем проходил постдокторантуру (1981–1985 гг.). Он основал свою исследовательскую группу в Медицинской школе при университете Дж. Вашингтона в Сент-Луисе в 1986 году и стал профессором в 1995. С 2001 года был профессором университета Рокфеллера в Нью-Йорке. С 2001 по 2018 гг. был научным руководителем и исполнительным директором в Центре изучения гепатита С университета Рокфеллера, где и работает до сих пор

• Alter HJ, Holland PV, Purcell RH, Lander JJ, Feinstone SM, Morrow AG, Schmidt PJ. Posttransfusion hepatitis after exclusion of commercial and hepatitis-B antigen-positive donors. Ann Intern Med. 1972; 77:691-699.
• Feinstone SM, Kapikian AZ, Purcell RH, Alter HJ, Holland PV. Transfusion-associated hepatitis not due to viral hepatitis type A or B. N Engl J Med. 1975; 292:767-770.
• Alter HJ, Holland PV, Morrow AG, Purcell RH, Feinstone SM, Moritsugu Y. Clinical and serological analysis of transfusion-associated hepatitis. Lancet. 1975; 2:838-841.
• Alter HJ, Purcell RH, Holland PV, Popper H. Transmissible agent in non-A, non-B hepatitis. Lancet. 1978; 1:459-463.
• Choo QL, Kuo G, Weiner AJ, Overby LR, Bradley DW, Houghton M. Isolation of a cDNA clone derived from a blood-borne non-A, non-B viral hepatitis genome. Science. 1989; 244:359-362.
• Kuo G., Choo QL, Alter HJ, Gitnick GL, Redeker AG, Purcell RH, Miyamura T, Dienstag JL, Alter CE, Stevens CE, Tegtmeier GE, Bonino F, Colombo M, Lee WS, Kuo C., Berger K, Shuster JR, Overby LR, Bradley DW, Houghton M. An assay for circulating antibodies to a major etiologic virus of human non-A, non-B hepatitis. Science. 1989; 244:362-364.
• Kolykhalov AA, Agapov EV, Blight KJ, Mihalik K, Feinstone SM, Rice CM. Transmission of hepatitis C by intrahepatic inoculation with transcribed RNA. Science. 1997; 277:570-574.

Похожие статьи

Антон Бахарев

За свои многомиллиардные заработки все производители витаминов сегодня должны быть благодарны одному ученому и нобелевскому лауреату, который, выйдя за пределы своих научных интересов, заставил нас поверить, что прием большого количества витаминных добавок поможет улучшить здоровье, жить дольше и лучше. Хотя на самом деле они только увеличивают риск возникновения опасных заболеваний.

Публикуем материал из книги «Ящик Пандоры» о восхождении на научный олимп гения Лайнуса Полинга — и о падении с него.

Ящик Пандоры

Сложно для Эйнштейна

Лайнус Полинг был гением. В 1931 году он опубликовал статью под названием «Природа химической связи».

Это была новая и весьма скандальная теория и первая попытка объединить квантовую физику с химией.

Описание химических связей Полинга было настолько новым и передовым для того времени, что редактор журнала с трудом нашел эксперта, обладающего достаточными знаниями для написания рецензии.

«Слишком сложно для меня», — сказал Альберт Эйнштейн.

За эту работу Лайнус Полинг, как самый выдающийся химик в США, получил премию Ленгмюра и был выбран в Национальную академию наук, то есть удостоен, пожалуй, наивысшей награды со стороны своих коллег. Он стал штатным профессором в Калифорнийском техническом университете — самом престижном научно-техническом университете мира. Полингу исполнилось тогда 30 лет, и это было только начало.

Прообраз Вселенной

В 1951 году Полинг опубликовал статью под названием «Структура белка». В этот раз он снова прыгнул выше головы и показал, что молекулы белка укладываются друг на друга в повторяющиеся узоры.

На момент публикации ученые знали, что белки состоят из ряда связанных аминокислот, но не представляли трехмерного изображения белка. А Полингу это удалось.

Открытие позволило Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику разгадать структуру ДНК: то был прообраз Вселенной.

В 1954 году Лайнус Полинг получил Нобелевскую премию по химии за изучение химической связи и структуры белка.

Две Нобелевских премии

Полинг вел активную жизнь не только в лаборатории: в 1950–60-е годы он был одним из ведущих борцов за мир. Участвовал в движении против атомной бомбы и убеждал правительство признать, что ядерная радиация разрушает структуру человеческой ДНК. Благодаря его усилиям было подписано первое соглашение на запрет испытаний ядерного оружия.

После этого ученый получил вторую Нобелевскую премию — мира. Лайнус стал первым (и пока единственным) человеком в истории, получившим две Нобелевские премии за личные достижения.

Затем, в середине 60-х годов XX века, Лайнус Полинг рухнул с научного олимпа.

Этим моментом можно считать мартовский день 1966 года. Ему было 65 лет, и он поехал в Нью-Йорк на вручение медали Карла Нейберга за научные достижения. В своей речи ученый сказал, что хотел бы только одного: прожить еще 25 лет и увидеть результаты определенных научных исследований.

Позже Полинг написал: «Вернувшись в Калифорнию, я получил письмо от биохимика Ирвина Стоуна, слышавшего мою речь. Он писал, что, если соблюдать его рекомендации и принимать 3000 мг витамина С, я проживу и 25 лет, и больше».

Полинг последовал совету Стоуна и стал принимать сначала 10, потом 20, а затем и 300 рекомендованных суточных доз витамина С, пока не дошел до 18 000 мг в день*.
Среднестатистическая норма витамина С для взрослого человека — 60–100 мг.

Это работало: ученый отметил, что чувствует себя энергичнее, здоровее и в целом лучше, чем раньше. Теперь Лайнус был уверен, что открыл источник молодости, и, имея за плечами две Нобелевские премии, стал главным в стране адептом приема мегавитаминов.

Взяв за основу свой довольно ограниченный личный опыт, он стал рекомендовать мегавитамины и различные пищевые добавки при психических заболеваниях, гепатите, полиомиелите, туберкулезе, менингите, бородавках, инсультах, язве, брюшном тифе, дизентерии, проказе, переломах, горной болезни, лучевой, змеиных укусах, стрессе, гидрофобии — по сути, при любом заболевании, известном человечеству.

Полинг настолько был уверен в своей правоте, что игнорировал одно за другим исследования, показывающие, что он неправ.

У Полинга было классическое образование, он хорошо знал основы химии и физики. Стоун, которого Полинг великодушно назвал «биохимиком», два года изучал химию в колледже, затем получил почетную ученую степень в Колледже хиропрактики Лос-Анджелеса и фальшивую кандидатскую степень в неаккредитованном калифорнийском заочном учебном заведении.

Полинг смог раскрыть несколько самых тщательно хранимых секретов природы — благодаря своей преданности формальным доказательствам, тем самым, что приводят к публикациям в крупных научных журналах и за которые получают Нобелевские премии.

Стоун никогда не получал настоящего подтвержденного научного образования, никогда не публиковался в медицинских или научных журналах и учился в Лос-Анджелесе на курсе, где считали, что причина всех человеческих болезней кроется в искривленном позвоночнике.

И Полинг безапелляционно принял советы Стоуна.

Ящик Пандоры

В 1970 году Лайнус Полинг опубликовал первую книгу под названием «Витамин С и простуда», где призывал американцев принимать по 3000 мг витамина С ежедневно, то есть дозу, грубо говоря в 50 раз превышающую допустимую суточную норму. Книга стала национальным бестселлером. Через несколько лет более 50 миллионов американцев — то есть один человек из четырех, живущих в США, — следовали совету Полинга.

Но не было ни одного научного исследования, которое подтверждало бы его правоту.

В 1942 году, то есть примерно за 30 лет до того, как Полинг выпустил книгу о витамине С, группа исследователей из Миннесотского университета опубликовала в Journal of the American Medical Association результаты исследования, где принимали участие 980 человек с простудой, и ни у одного из них симптомы от приема витамина С не уменьшились.

После выхода книги Полинга, и главным образом в ответ на ее популярность, ученые из университетов Мэриленда и Торонто, а также из Нидерландов провели несколько экспериментов с участием волонтеров, которым для профилактики или лечения простуды давали 2000, 3000 или 3500 мг витамина С в сутки.

И снова выяснили, что большие дозы витамина С совершенно бесполезны.

Учитывая эти и другие исследования, ни одна профессиональная медицинская, научная или общественная организация здравоохранения не рекомендовала витамин С для профилактики или лечения простудных заболеваний.

К сожалению, обратного пути не было. Если ящик Пандоры открылся, то сложить все назад не удастся.

Как только американцев убедили, что витамин С творит чудеса, заставлять их поверить, что это не так, уже было поздно.

Тщеславие

Полинг настолько долго был «прав», что никак не мог поверить в собственную ошибку, даже в тот момент, когда был действительно совсем неправ. Если верить тому, что говорят о Лайнусе биографы и коллеги, то его промахи вполне предсказуемы с учетом особенностей его характера.

«Лайнус Полинг был классическим примером человека, любящего человечество, но совсем не заботящегося о людях, — писали его биографы Тед и Бен Герцели. — У него не было особо близких друзей. В политике он отстаивал свою точку зрения, проявляя нетерпимость к другим мнениям».

Макс Перуц, коллега Полинга и лауреат Нобелевской премии по химии, был согласен с Герцелями: он очень хвалил ученого за его достижения, но указывал, что была и негативная сторона: «Очень жаль, что в последние 25 лет своей жизни Лайнус так увлекся идеей витамина С ; это испортило его репутацию великого химика. Вероятно, здесь сыграла роль его наибольшая слабость — тщеславие. Когда кто-то спорил с Эйнштейном, Полинг обдумывал проблему и, если обнаруживал, что тот попадал впросак, был в восторге, потому что чувствовал: избежал просчета. Но он никогда бы не признал, что мог ошибиться сам».

Две ошибки Лайнуса Полинга

Лайнус Полинг был неправ относительно мегавитаминов, потому что допустил две принципиальные ошибки.

Во-первых, он решил, что нельзя переборщить с тем, что приносит пользу. Витамины нам жизненно необходимы. Если человек не получает их в достаточном количестве, то испытываемая им нехватка может проявляться по-разному, например в виде цинги (дефицит витамина С) или рахита (дефицит витамина D).

Витамины столь необходимы по одной причине: они помогают переработать пищу в энергию. Но тут есть загвоздка. Чтобы получить энергию из пищи, в организме должен произойти процесс окисления.

Один из результатов окисления — выработка так называемых свободных радикалов, которые сами по себе деструктивны. В поисках электронов они разрушают клеточную мембрану, ДНК и артерии, включая те, что снабжают кровью сердце.

Вследствие этого свободные радикалы становятся причиной раковых заболеваний, старения и болезней сердца. Более того, именно они, вероятно, виноваты в том, что мы не бессмертны.

Чтобы нивелировать последствия действия свободных радикалов , организм вырабатывает антиоксиданты.

Такие витамины, как A, C, E и бета-каротин, а также некоторые минеральные соли (например, селена) и вещества вроде омега-3 жирных кислот, обладают антиоксидантной активностью.

Именно поэтому люди, чей рацион богат овощами, фруктами, которые, в свою очередь, содержат много антиоксидантов, реже болеют раком, сердечно-сосудистыми заболеваниями и живут дольше.

До этого места логика Полинга вполне понятна: если антиоксиданты, содержащиеся в продуктах, снижают риск рака и болезни сердца, значит, употребление большого количества синтетических антиоксидантов должно давать тот же эффект.

Но Лайнус упустил из виду одну важную вещь: процесс окисления тоже необходим, чтобы убить новые раковые клетки и прочистить закупоренные артерии.

У людей, последовавших совету Полинга и начавших принимать большие дозы витаминов и пищевых добавок, равновесие между окислением и антиоксидацией сильно сместилось в сторону последней, непреднамеренно повысив таким образом риск заболевания раком и болезнями сердца.

Как выяснилось, если хорошего очень много, это тоже может быть плохо.

Во-вторых, Полинг сделал еще одну ошибку, считая, что витамины и элементы, содержащиеся в пище, аналогичны очищенным и синтезированным в лабораторных условиях. Это не так. Витамины — фитохимические вещества, и это означает, что они содержатся в растениях (по-гречески phyton переводится как «растение»).

Тринадцать витаминов из продуктов (A, B1 , B2 , B3 , B5 , B6 , B7 , B9 , B12, C, D, E и K) находятся в окружении тысяч других фитохимических веществ, имеющих длинные и сложные названия, например: флавоноиды, флавонолы, флаваноны, изофлавоны, антоцианины, антоцианидины, проантоцианиды, танины, изотиоцианаты, каротиноиды, аллилсульфиды, полифенолы и фенольные кислоты.

Разница между витаминами и этими элементами в том, что последствия дефицита (такие как цинга) определены только для витаминов. Но будьте внимательны: другие фитохимические вещества тоже важны.

• И рекомендация Полинга принимать огромные дозы витаминов отдельно от естественной фитохимической среды шла вразрез с природой.
• Например, половина яблока обладает такой же антиоксидантной активностью, как и 1500 мг витамина С, хотя содержит только 5,7 мг его самого, потому что фитохимические вещества по соседству с ним в яблоке увеличивают его силу.
• Если коротко, отношение Лайнуса Полинга к витаминам как к чему-то натуральному было не более чем заблуждением.

Отношение к наследию Лайнуса Полинга довольно неоднозначно. Он был первым, кто объединил квантовую физику с химией, связал области молекулярной и эволюционной биологии и противостоял распространению ядерного оружия.

Но в итоге Полинг ничем не отличался от ярмарочных торговцев позапрошлого века, продающих чудодейственные снадобья, став отцом-основателем индустрии витаминов и пищевых добавок с оборотом 32 миллиарда долларов в год.

Как писал историк Альгис Валиунас, «Лайнус Полинг заплатил за свой удивительный талант неспособностью понять, где он совершенно справедливо перестал действовать. Невозможно даже представить, как бы мы ценили его достижения, если бы он вовремя вышел из игры».

Подготовлено по материалам книги «Ящик Пандоры».

pixabay.com

Нобелевские премии за здоровье — Здоровая Россия

Как вы уже знаете, я – научный и медицинский журналист. Для каждого из представителей нашей профессии существует особый месяц: октябрь. В это время присуждаются знаменитые Нобелевские премии, в том числе и Нобелевская премия по физиологии или медицине (да-да, в оригинале она с предлогом «или»). В последнее время это всё больше премия по молекулярной биологии, за понимание того, как устроен наш организм на этом уровне. Однако в истории были и премии за «классическую медицину», и даже премии за то, что помогает нам не лечиться, а быть здоровыми.

Поскольку я много пишу о лауреатах нобелевской премии, я хочу составить свой хит парад тех премий, которые, в итоге, позволяют нам быть здоровыми, опираясь на науку. Премии вручаются с 1901 года, однако первая «премия здорового образа жизни» состоялась 23 года спустя.

1924 год. Великий голландец Виллем Эйнтховен получил премию за создание метода электрокардиографии. Теперь кардиограмма – главный инструмент в контроле здоровья своего сердца.

1929 год. Половина премии этого года досталась голландцу Христиану Эйкману, который еще в конце XIX века установил, что существуют некоторые вещества, без небольшой порции которых мы не можем быть здоровыми. Потом этим веществам дали название витамины. А вторую половину получил британец Фредерик Хопкинс, который открыл важные для роста ребенка витамины А и D.

1930 год. Человек, благодаря которому спаслись сотни миллионов. Карл Ландштейнер, открывший группы крови и сделавший безопасным донорство.

1937 год. Венгр Альберт Сент-Дьерди, который получил премию за работы с важнейшим витамином С.

1943 год. Эдуард Адальберт Дойзи из США и датчанин Хенрик Дам получили «нобеля» за открытие и синтез витамина К и применение его в клинической практике, спасая от внутренних кровотечений новорожденных младенцев – и даже будущую королеву Дании.

1964 год. Немец Теодор Линнг и американец Конрад Блох получили премию за открытия роли холестерина, в том числе, и в возникновении артериальной гипертензии.

Таким образом, целых шесть премий оказалось посвященных тому, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, и в итоге позволяет нам оставаться здоровыми.

Трогательная и жгучая — за что вручили Нобелевскую премию по медицине (2021)

Американские нейробиологи Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян стали лауреатами Нобелевской премии по физиологии или медицине в 2021 году.

Премией отмечено открытие рецепторов температуры и прикосновения, благодаря которым мы чувствуем также обжигающий вкус острой еды или мягкость пуховой перины.

Премия этого года продолжает славную традицию поощрять исследования сенсорных систем — до того в 2012 году награду по химии присудили за изучение GPCR-рецепторов, дающих нам еще три чувства.

Возможность в полной мере воспринимать окружающую среду всегда являлась важным эволюционным преимуществом. Чем лучше организм понимает, в каком положении находится, в каком состоянии его системы органов и где он может найти прибежище, тем для него лучше.

Вся полученная через различные рецепторы информация определяет дальнейшее поведение организма, именно поэтому преобразование внешних воздействий в биологические сигналы играет решающую роль в физиологии.

«Биомолекула» уже немало писала про рецепторы, и для начала — если ты терпелив, читатель, — мы приглашаем ознакомиться с рецепторами, за которые дали «Нобеля» в прошлый раз (в 2012 году, и по химии [1]), в частности — со зрительным рецептором родопсином [2].

У млекопитающих многие реакции регулируются с помощью механотрансдукции — преобразования механических стимулов в понятный клеткам электрохимический потенциал действия.

Эмбриональное развитие, осязание, боль, проприоцепция (ощущение относительного положения частей тела и их движения), слух, регулировка кровотока, рост и повреждение легких, гомеостаз костей и мышц — всё это управляется механотрансдукцией [3], [4].

У растений механическая сила влияет на морфогенез, например, при формировании боковых корней [5]. Одноклеточные организмы, такие как инфузории, чувствуют прикосновение и изменяют направление движения в ответ на тактильный стимул [6].

Механотрансдукция в волосковых клетках внутреннего уха позвоночных происходит чрезвычайно быстро, задействуя ионный канал, непосредственно активируемый внешней силой [7].

Также не стоит забывать о терморецепции. Любому организму важно верно оценивать температуру окружающей среды, чтобы выбирать подходящие для себя тепловые условия, а также чтобы избежать повреждений экстремальными температурами. Основа терморецепции — преобразование тепловой энергии в биологические сигналы: это и делают белковые терморецепторы.

У животных развилось огромное разнообразие термосенсорных механизмов, позволяющих им чувствовать изменения температуры и реагировать на них.

У людей этот процесс имеет решающее значение для гомеостатического поддержания температуры тела, а также для поведенческих реакций на температуру окружающей среды, таких как ношение пальто на улице, когда идет снег; или использование ухватки, чтобы вытащить горячий противень из духовки.

Каждый день наш организм обрабатывает информацию от сотен и тысяч объектов, которых мы касаемся, переносим, употребляем в пищу. Мозг постоянно получает сигналы от внешней среды и внутренних органов и реагирует соответственно.

Однако до открытий Дэвида Джулиуса и Ардема Патапутиана в нейрофизиологической картине мира всё еще зиял заметный пробел: как именно температура и механические стимулы превращаются в электрические импульсы в нервной системе?

Горячо — холодно

Первым за изучение терморецепции взялся Дэвид Джулиус. В 1997 году он с коллегами изучал реакцию клеток на капсаицин — алкалоид, содержащийся в различных видах стручкового перца. Все мы знаем, что если съесть много перца, во рту будут чувствоваться жжение и боль . Необходимо было выявить рецептор, ответственный за эти ощущения.

Джулиус и его сотрудники создали библиотеку генов, работающих в сенсорных нейронах: по их расчетам, там должен был оказаться и белок, реагирующий на капсаицин.

Они экспрессировали отдельные гены из этой коллекции в культивируемых клетках, которые на капсаицин реагировать не должны, и после кропотливых поисков был найден тот самый ген, придающий клеткам чувствительность к капсаицину.

Дальнейшие эксперименты показали, что этот ген кодирует новый ионный канал, позже названный TRPV1. Его функция — определение и регуляция температуры тела, а также восприятие жгучей боли, связанной с воспалением в периферических тканях [10].

Исследовали его способность реагировать на тепло, и выяснили, что этот канал начинает пропускать ионы при температуре выше 43 °C: именно в этот момент мы начинаем чувствовать боль [11].

Проверить это несложно: сидя в ванной, включите горячую воду; а когда будет уже невтерпеж, измерьте температуру.

В лаборатории Джулиуса проводят не только биохимические исследования: трехмерные структуры канала TRPV1 (причем сразу в двух состояниях: открытом [12] и закрытом [13]), а потом и родственных белков, также были получены здесь. Кстати, сделано это было при помощи совсем «свежего» на тот момент метода криоэлектронной микроскопии, вскоре после того удостоенного своей «Нобелевки» [14].

Параллельные открытия

Основываясь на своей работе по терморецепторам, в 2002 году Дэвид Джулиус обнаружил «холодовой» рецептор и назвал его CMR1 [15]. Однако в это же время Ардем Патапутян также обнаружив этот рецептор, назвал его TRPM8 и показал, что он дополнительно активируется ментолом [16], [17]. Забавно, что оба эти открытия произошли одновременно, однако полностью независимо друг от друга.

В итоге научным сообществом было принято обозначение рецептора TRPM8. В дальнейшем открыли и другие ионные каналы семейства TRP, и обнаружили, что они активируются в широком диапазоне физиологических температур.

С помощью генетически модифицированных мышей, у которых «выключали» эти гены [18], изучили механизмы терморецепции. Впоследствии эти открытия помогли в разработке анальгетических и противовоспалительных препаратов, регулирующих активность подобных каналов.

К примеру, препараты, воздействующие на канал TRPM8, препятствуют холодовой гиперчувствительности, в том числе вызванной хроническими состояниями, такими как диабет или рак [19].

На меня оказывают давление!

Пока шло активное изучение и идентификация новых терморецепторов на мембране клеток, оставалось непонятным, как механические стимулы преобразуются в ощущения прикосновений.

Однако продолжалось это недолго: уже в 2010 году Ардем Патапутян с коллегами написал статью, в которой описал этот механизм [20]. Исследователи брали клетки, которые испускали электрический сигнал, когда на них оказывали давление (в ходе экспериментов их протыкали микропипеткой).

Была собрана библиотека из 72 генов-кандидатов, кодирующих возможные рецепторы. Эти гены «выключали» один за другим, чтобы обнаружить ген, ответственный за механочувствительность.

Так удалось определить единственный белок, без которого клетки теряли чувствительность к прикосновениям: им оказался механочувствительный ионный канал Piezo1; впоследствии открыли и похожий на него Piezo2.

Но как он работает? Для ответа на этот вопрос достаточно взглянуть на его структуру. Термочувствительные каналы меняют конформацию и начинают пропускать ионы под влиянием температуры, ну а их механочувствительные собратья изменяются буквально под давлением обстоятельств!

Было также показано, что Piezo2 отвечает за восприятие положения и движения тела в пространстве — проприоцепцию. Оба этих канала регулируют важные физиологические процессы, например артериальное давление [21] и растяжение мочевого пузыря [22].

Что же в итоге?

Эти открытия позволили понять процесс преобразования внешних воздействий в нервный импульс, а выявленные ионные каналы оказались важны для понимания многих физиологических процессов и лечения болезней.

Уже много лет эти знания используются для разработки и производства новых лекарств.

Исследователи, помимо Нобелевской премии, уже получали престижные награды: в 2020-м они на двоих получили премию Квали в области нейронаук, а в этом году Ардем Патапутян был удостоен премии Frontiers of Knowledge Award.

Выбор Нобелевского комитета был неочевиден, учитывая множество интригующих работ на конкурсе в этом году.

В списке фаворитов (традиционно формируемом агентством научной информации Clarivate) были исследования известного ученого Жана-Пьера Шанжё, открывшего ацетилхолиновый рецептор никотинового типа ; открытие японскими учеными Тосио Хирано и Тадамицу Кисимото интерлейкина-6 — противовоспалительного вещества из группы цитокинов; а также разработка метода оптогенетики Карлом Дессейротом. По доброй традиции, никто из названных заранее фаворитов не получил премии. Однако ни у кого нет сомнений, что Нобелевская премия как символ высшего признания достижений научным сообществом была выдана абсолютно заслуженно, за прорыв в области механо- и терморецепции.

1. Нобелевская премия по химии (2012): за рецепторы наших первого, третьего и четвертого чувств;
2. Зрительный родопсин — рецептор, реагирующий на свет;
3. Martin Chalfie. (2009). Neurosensory mechanotransduction. Nat Rev Mol Cell Biol. 10, 44-52;
4. Owen P. Hamill, Boris Martinac. (2001). Molecular Basis of Mechanotransduction in Living Cells. Physiological Reviews. 81, 685-740;
5. Gabriele B. Monshausen, Simon Gilroy. (2009). Feeling green: mechanosensing in plants. Trends in Cell Biology. 19, 228-235;
6. Kenji Iwatsuki, Tadayoshi Hirano. (1995). Induction of the thigmotaxis in Paramecium caudatum. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology. 110, 167-170;
7. D.P. Corey, A.J. Hudspeth. (1979). Response latency of vertebrate hair cells. Biophysical Journal. 26, 499-506;
8. Жгучий перец облегчит боль;
9. Молекулярная биология боли;
10. John P.M. White, Laszlo Urban, Istvan Nagy. (2011). TRPV1 Function in Health and Disease. CPB. 12, 130-144;
11. Michael J. Caterina, Mark A. Schumacher, Makoto Tominaga, Tobias A. Rosen, Jon D. Levine, David Julius. (1997). The capsaicin receptor: a heat-activated ion channel in the pain pathway. Nature. 389, 816-824;
12. Erhu Cao, Maofu Liao, Yifan Cheng, David Julius. (2013). TRPV1 structures in distinct conformations reveal activation mechanisms. Nature. 504, 113-118;
13. Maofu Liao, Erhu Cao, David Julius, Yifan Cheng. (2013). Structure of the TRPV1 ion channel determined by electron cryo-microscopy. Nature. 504, 107-112;
14. Крупные подробности микроскопического мира: Нобелевская премия по химии 2017;
15. David D. McKemy, Werner M. Neuhausser, David Julius. (2002). Identification of a cold receptor reveals a general role for TRP channels in thermosensation. Nature. 416, 52-58;
16. Andrea M. Peier, Aziz Moqrich, Anne C. Hergarden, Alison J. Reeve, David A. Andersson, et. al.. (2002). A TRP Channel that Senses Cold Stimuli and Menthol. Cell. 108, 705-715;
17. «Мятный холодок»: почему ментол создаёт ощущение прохлады во рту;
18. Нобелевскую премию по физиологии или медицине вручили за технологию нокаутирования мышей;
19. Mustafa Nazıroğlu, Nady Braidy. (2017). Thermo-Sensitive TRP Channels: Novel Targets for Treating Chemotherapy-Induced Peripheral Pain. Front. Physiol.. 8;
20. B. Coste, J. Mathur, M. Schmidt, T. J. Earley, S. Ranade, et. al.. (2010). Piezo1 and Piezo2 Are Essential Components of Distinct Mechanically Activated Cation Channels. Science. 330, 55-60;
21. Wei-Zheng Zeng, Kara L. Marshall, Soohong Min, Ihab Daou, Mark W. Chapleau, et. al.. (2018). PIEZOs mediate neuronal sensing of blood pressure and the baroreceptor reflex. Science. 362, 464-467;
22. Marianela G. Dalghi, Dennis R. Clayton, Wily G. Ruiz, Mohammad M. Al-bataineh, Lisa M. Satlin, et. al.. (2019). Expression and distribution of PIEZO1 in the mouse urinary tract. American Journal of Physiology-Renal Physiology. 317, F303-F321.