Как восстановиться на клеточном уровне
Коронавирусная инфекция еще не изучена, штамм трансформируется, привнося новые штрихи в картину заболевания. При этом часто оно протекает тяжело, с осложнениями. Именно поэтому важно понять, как проходит и какая реабилитация после перенесенного коронавируса и пневмонии в домашних условиях требуется для восстановления сил и здоровья. Не обязательно стремиться на курорт, наоборот, резкая смена климата может негативно сказаться на самочувствии и запустить процесс обострения хронических недугов. Гораздо лучше первое время провести дома, укрепляя иммунитет и устраняя дефицит полезных веществ, которые организм потратил на борьбу с вирусом. Для постковидных больных разработана целая система, где важную роль играет дыхательная гимнастика, прием витаминно-минеральных комплексов, особая диета и постепенное наращивание физических нагрузок.
Почему после коронавируса нужна реабилитация
Течение заболевания предсказать невозможно. У одних оно проходит практически бессимптомно, другим требуется госпитализация. Особенностью вируса является быстрый переход в пневмонию с обширным поражением легких. Этот вид недуга всегда считался одним из самых сложных и опасных, чтобы распознать его, требуется проведение КТ или МРТ. Не всегда пациенты вовремя обращаются к врачу, иногда не получают должной помощи, из-за чего развиваются осложнения. В любом случае нужно знать, как проходит лечение и реабилитация после ковида, что принимать для восстановления, какие препараты можно купить без рецепта, чтобы облегчить состояние и прийти в норму.
Основной показатель после длительного недомогания — общая слабость. Это следствие того, что все внутренние ресурсы были потрачены на преодоление болезни и теперь он «перешел в режим энергосбережения». Самочувствие не станет лучше, пока не будут восполнены внутренние резервы. Ждать, когда это произойдет естественным путем, очень долго. Можно принять ряд мер, чтобы подстегнуть процесс, усилить иммунитет и устранить дефицит витаминов и микроэлементов. Тогда восстановление организма после ковида (коронавируса) пойдет гораздо быстрее и последствия будут минимальными.
Что нуждается в реабилитации
Взаимосвязь между тяжестью заболевания, которое вы перенесли, и длительностью восстановительного процесса прямая, но нужно также учитывать, что изначально ослабленный человек будет дольше испытывать упадок сил и другие признаки истощения, прийти в норму ему будет гораздо сложнее.
Реабилитация дыхательной системы после короны
Особенность заболевания заключается в быстром поражении различных частей легкого. Может быть затронуто одно или сразу оба. При этом уже 20-30% создают значительные затруднения в дыхании, одышку, вызывают головокружения от недостатка кислорода. Ждать полного выздоровления нельзя, реабилитационные мероприятия начинаются при первом же улучшении состояния. Рекомендована дыхательная гимнастика в произвольной форме или с использованием тренажера Фокина, сеансы в солевой пещере, их можно заменить установкой рядом с кроватью специальной лампы из цельного кристалла. Также для восстановления и реабилитации после перенесенного коронавируса (ковида) по рекомендациям специалистов полезны умеренные физические нагрузки в домашних условиях, вибрационный массаж и диетическое питание.
Влияние инфекции на сердце и сосуды
Основная опасность для кровеносной системы таится в длительном повышении температуры тела. Это показатель, что организм борется с вирусом, но такие условия серьезно ослабляют сердечную мышцу, сказываются на эластичности стенок вен и капилляров. Также стоит учесть, что при нарушении дыхательной функции кровь недостаточно насыщается кислородом, сердце начинает работать в усиленном режиме, чтобы обеспечить все органы питанием. В результате перегрузки возникает переутомление.
Внутренние резервы человека достаточно велики, чтобы запустить процесс самовосстановления, но необходимо восполнять запасы исходных элементов — витаминов и минералов. Поэтому корректируется питание, в большинстве случаев назначаются дополнительные комплексы, содержащие нужные вещества, рекомендованы щадящие кардиотренировки. Как и сколько восстанавливается организм после коронавируса и какие последствия еще появятся, спрогнозировать невозможно, это зависит от индивидуальных особенностей каждого пациента.
Улучшение состояния кожи и волос
Всегда видно, что человек долго болел, поскольку любое недомогание сразу отражается на внешнем виде. Организм перенаправляет силы на поддержание работы основных систем, снабжая остальное по остаточному принципу. Именно поэтому в числе побочных эффектов называют истончение и выпадение волос, ухудшение состояния эпидермиса. После выздоровления эти сферы требуют повышенного внимания, чтобы не допустить преждевременного проявления признаков старения.
Поскольку любая болезнь — сильный стресс, особенно, если долго держится высокая температура и наблюдается недостаточное снабжение тканей кислородом, происходит нарушение гормонального равновесия. Оно влечет за собой сбой в работе сальных желез. Это приводит к закупорке протоков, а в комплексе с общим снижением иммунитета становится причиной акне. На этом фоне часто развиваются и аутоиммунные нарушения — псориаз, экзема. Если у взрослых наблюдаются подобные сбои от ковида, рекомендации, как быстро и правильно восстановиться после коронавируса без пневмонии в домашних условиях и какие препараты принимать для реабилитации от трихологов и дерматологов будут просто необходимы.
Способы повышения иммунитета
Можно, конечно, сразу хвататься за таблетки и иммуномодуляторы, но ослабленный организм вряд ли будет за это благодарен. Есть достаточно эффективные способы, как ускорить восстановление после болезни без аптечных средств.
Один из принципиально важных моментов — уменьшение количества контактов с возбудителями инфекции, чтобы снизить риск повторного заболевания.
Как отслеживать состояние здоровья
Ковид коварен тем, что может перейти в скрытую стадию либо дать серьезные осложнения даже через достаточно большой промежуток времени. Для того чтобы вовремя среагировать, необходимо отслеживать любые изменения самочувствия, не впадая в панику, но и не отмахиваясь от очевидного.
Есть так называемый мостовидный синдром, проявляющийся после контрольного срока в 12 недель от начала заболевания. В это время могут обостриться хронические недомогания, появляются упадок сил и апатия.
Что принимать для восстановления после коронавируса в период реабилитации и как избежать осложнений подскажет лечащий врач, наблюдающий пациента на этапе выздоровления. Выделены и принципиально важные параметры, которые легко контролировать самостоятельно.
Измерение артериального давления
Показатель дает представление о работе сердечно-сосудистой системы. Должны насторожить резкие перепады, если все находится в пределах нормы, то можно не опасаться скрытых осложнений с этой стороны. Для определения тактики желательно пройти обследование и получить консультацию у кардиолога, если в период болезни или до нее наблюдались проблемы в этой сфере.
Сатурация — какие должны быть значения
Насыщенность крови кислородом показывает, сколько этого жизненно важного для органов газа на данный момент содержится и циркулирует в крови. Нормальным считается уровень в пределах от 94-96%, может быть и выше. При падении ниже допустимого значения начинается гипоксия, указывающая на плохое состояние легких и вероятные скрытые воспалительные процессы в органах дыхания.
Лаеннек для эффективного восстановления после коронавируса
Оригинальный лекарственный инъекционный препарат, производимый в Японии, обладает мощным иммуностимулирующим и гепатопротекторным действием, что незаменимо после длительной болезни. Средства этой линии способы стимулировать регенерацию, ускорить очищение организма от подобных веществ и шлаков, которые образуются при длительном приеме антибиотиков и восстановить тонкий баланс работы внутренних систем и отдельных органов. Это просто необходимо при условии известных последствий после этого вируса. Стоит учесть, что от того, как проходит восстановление и реабилитация после Covid-19 будет зависеть не только текущее самочувствие, но и общее состояние здоровья переболевшего. Курсовой прием препарата позволит вам избежать “осложнений” в виде преждевременного старения (потери упругости кожных покровов, появления морщин и сопутствующих проблем) и ухудшения состояния волос, а также сбоя в работе выделительной системы и снижения иммунитета. Результатом применения инновационного препарата Лаеннек станет быстрое улучшение цвета лица, тонуса кожи, густоты локонов и нормализация обмена веществ.
Рекомендации по восстановлению сил после ковида
Как после любой тяжелой болезни, организму требуется время для реабилитации. Определенные меры могут ускорить процесс, стимулировать естественную регенерацию.
Сбалансированное питание
Желательно посмотреть рацион и взять за основу диетическое меню. Будет полезно применить дробный принцип, разделив суточную норму калорий на 5-6 приемов пищи, не смешивая продукты. Например, мясо и фрукты нужно разнести на разное время. В меню должны присутствовать цельнозерновые каши, салаты из овощей, кисломолочные продукты — творог, кефир, йогурт. Очень полезны морсы, компоты, свежевыжатые соки. Ограничивается употребление сладостей, газировки, магазинной выпечки, полуфабрикатов, острых и чрезмерно соленых блюд.
Двигательная активность
Полное восстановление здоровья после коронавируса, если нет сил, надо начинать постепенно. Но отказываться от физических нагрузок нельзя. Их требуется дозировать, ориентируясь на свое самочувствие. Стоит выбрать комплекс, который не будет вызывать сильной усталости и одышки. Обязательное условие — проветрить комнату перед занятиями или, если позволяет сезон, выйти на балкон. Прогулки в небыстром темпе обязательны. Когда нет слабости и головокружения, можно включить в реабилитационную программу езду на велосипеде по парку.
Дыхательные упражнения
При любой степени поражения легких очень важна их постепенная разработка. Сколько восстанавливаются после коронавируса и как долго будут проявляться последствия, врачи точно сказать не могут, процесс индивидуален и зависит, в том числе от того, насколько упорен человек в стремлении вернуться к нормальной полноценной жизни. Выбрать можно любой комплекс. Основной показатель полезности — увеличение объема легких, глубины дыхания и его свободы, а также уменьшение одышки.
Насыщение организма кислородом
После COVID-19 часто наблюдаются характерные признаки недостаточно сатурации. К ним относятся:
В этом случае в число рекомендаций, как восстанавливаться после коронавируса взрослому без пневмонии или даже с обширным поражением легких, входит диафрагмальное дыхание, упражнения на полное использование объема грудной клетки. По желанию добавляются другие компоненты, помогающие улучшить самочувствие.
Прием витаминов
Витаминотерапия — лучший способ укрепить здоровье, повысить жизненный тонус и сопротивляемость к инфекциям в будущем. В основном возникает дефицит группы В, а также D и С. Это базовые элементы, которые требуются для успешной борьбы с последствиями перенесенного заболевания.
Как и сколько восстанавливается организм после коронавируса, во многом зависит от того, есть ли необходимые вещества в достаточном количестве. Часть человек получает с пищей, но некоторые нужно принимать отдельно, обязательно учитывая степень их совместимости. Замечено, что риск осложнений на фоне приема поливитаминов снижается в несколько раз и это еще один стимул, чтобы прийти на консультацию к терапевту и вместе со специалистом подобрать оптимальный витаминно-минеральный комплекс.
Если у вас есть проблемы с желудком или состояние ЖКТ не позволяет употреблять таблетированные формулы, то возможно вместе с врачом выбрать самый подходящий вариант, например, капельницы для восстановления от коронавируса: какие препараты лучше принимать после COVID-19 будет расписано в индивидуальной схеме лечения. Такой метод позволит ускорить устранение дефицита определенных веществ и снять нагрузку на кишечник.
Чего делать не стоит
Организм после борьбы с инфекцией очень уязвим, поэтому желательно избегать перенапряжения и стрессов. А также излишеств в еде, употребления алкоголя и курения. Врачи рекомендуют больше спать, соблюдать питьевой режим, заботиться о душевном равновесии, получать побольше положительных эмоций и оставаться на связи с терапевтом. Не нужно подгонять себя и время, возвращаться к прежнему темпу жизни необходимо постепенно, четко контролируя свое состояние. В случае возникновения непредвиденной ситуации или резкого ухудшения самочувствия необходимо сразу обращаться к врачу.
Подведем итоги
Процесс нормализации работы организма достаточно длительный. Не нужно торопиться, если наблюдается упадок сил, как пройти процесс реабилитации и восстановиться после коронавируса, подскажут общие рекомендации. Тогда удастся избежать масштабных осложнений и снова почувствовать прилив энергии, желаний и готовности радоваться окружающему миру.
#инструктаж: как замедлить процесс старения на клеточном уровне
Валерий Полуновский,
руководитель отдела разработки ДНК-тестов в компании MyGenetics
Старение — процесс сложный, запутанный и до сих пор изученный не до конца. Он запускается еще до того, как мы замечаем на лице первые морщины: один из его основных механизмов — старение клеток, из которых, собственно, и состоит весь наш организм, от кожи, ногтей и волос до внутренних органов. Со временем клетки перестают делиться, отмирают и больше не работают, как положено.
К сожалению, процесс старения генетически необратим. Но даже если предотвратить его не получится, то попытаться его затормозить возможно. Замедлить время помогут самые простые методы: спорт, сон, здоровое питание, полезные привычки и активный образ жизни. Именно они оказывают положительное влияние на работу митохондрий, выполняющих роль «клеточных энергостанций». На этих крошечных органеллах лежит очень большая ответственность: митохондрии вырабатывают энергию — топливо, благодаря которому клетки могут функционировать.
Удивительно, но 1,5 млрд лет назад митохондрия была всего лишь бактерией, которая в ходе эволюции смогла адаптироваться к суровым условиям жизни на Земле и научилась использовать кислород для производства энергии. Тогда-то ее проглотил предок эукариотической (содержащей ядро. — «РБК Стиль») клетки, в результате чего такое эволюционное решение стало доминировать в биосфере.
С тех пор митохондрия отвечает за производство энергии в нашем организме и влияет на здоровье, молодость, красоту и долголетие. В то же время именно она играет ключевую роль в запрограммированной клеточной смерти, если клетка «пошла не по тому пути». А это значит, что чем лучше у человека работают митохондрии, тем эффективнее функционируют и тело, и ум. Энергия попросту не дает нам увядать. Есть несколько основных моментов, которые стоит запомнить.
Как связаны митохондрии, Альцгеймер и диабет
Производство энергии в митохондриях возможно только при участии кислорода, а это значит, что оно неразрывно связано с процессами окисления. Когда-то очень давно для многих организмов кислород был токсичным веществом. До сих пор он может приводить и к разрушению самих органелл. Из-за него их количество в организме начинает постепенно сокращаться: митохондрии повреждаются, работают хуже, а в митохондриальной ДНК появляются мутации, которые способствуют развитию дисфункции, систематическому нарушению выработки энергии и синтеза биологических веществ.
Митохондриальная дисфункция — одна из причин метаболических и нейродегенеративных заболеваний. В случае нейродегенеративных заболеваний мембраны клеток, содержащих митохондрии, начинают повреждаться, образуя сложные агломераты белков, сахаров и жирных кислот. Рано или поздно клетка перестает справляться с утилизацией этих веществ и запускается процесс запрограммированной клеточной гибели — апоптоза. А это одна из причин развития болезни Альцгеймера.
Кроме того, поврежденные митохондрии начинают хуже утилизировать глюкозу, а клетки, синтезирующие инсулин (гормон, регулирующий уровень сахара в крови. — «РБК Стиль»), вырабатывать недостаточное количество гормона. Это приводит к развитию сахарного диабета 2 типа.
Старение, кожа и свободные радикалы
Еще один «побочный эффект» в работе митохондрий, о котором важно знать, заключается в том, что в процессе производства энергии органеллы выбрасывают в организм свободные радикалы. Свободные радикалы — это нестабильные молекулы, в которых не хватает электронов. Используя их, клетки иммунной системы разрушают бактерии, раковые клетки или клетки, зараженные вирусами. Однако, если свободных радикалов накапливается много, то клетки могут погибнуть либо мутировать, что часто приводит к развитию заболеваний.
Молодая здоровая кожа быстро справляется со свободными радикалами. Но с возрастом кожа начинает подвергаться окислительному стрессу и происходит быстрое разрушение структур кожи.
С возрастом митохондрии повреждаются и количество свободных радикалов увеличивается. Реактивные формы кислорода атакуют клеточные структуры и повреждают ДНК, что приводит к старению кожи, потере эластичности и тусклому цвету лица. Они становятся причиной артрита, катаракты, опухолей многих заболеваний сердца. Существует множество способов бороться с ними, и один из действенных — употреблять в пищу антиоксиданты, действие которых направлено на то, чтобы нейтрализовать негативные частицы. Необходимо добавить в рацион больше продуктов питания, богатых витаминами С и Е, флавоноидами, N-ацетилцистеином. Эти вещества связывают свободные радикалы, не позволяя повреждениям распространяться в клетках. Больше всего этих соединений содержится в свежих ягодах и овощах: в чернике, капусте, черносливе, гранате, смородине и грейпфруте. Также защиту организма от окислительного стресса поддерживают селен и коэнзим Q10. Первое вещество чаще встречается в морепродуктах: креветках и мидиях. Второе — в говядине.
В случае высокого риска окислительного стресса рекомендуется избегать контакта с загрязнителями, бытовой химией, выбирать отдых на природе и отказаться от курения, в том числе пассивного. Следует всегда защищать волосы от воздействия прямого солнечного света, а при уходе за волосами избегать использования веществ, содержащих перекиси.
Узнать больше о своих митохондриях и создать персонализированную программу для поддержания молодости и долголетия можно через данные, полученные в ходе ДНК-тестирования. Генетический анализ поможет определить наиболее частые причины повреждений в генах, участвующих в работе митохондрий, и подобрать персональную программу профилактики. Но есть некоторые общие рекомендации, которые советуют придерживаться многие врачи-специалисты по антивозрастной медицине.
Совет № 1. Сократить потребление сахара
Чтобы эффективность работы митохондрий не снижалась, необходимо поддерживать нормальный уровень сахара в крови, не допуская его резких колебаний. Да, на короткий срок митохондрии начинают работать быстрее из-за переизбытка глюкозы. Но, как ни странно, именно это играет с нами злую шутку. При переизбытке глюкозы образуется много свободных радикалов, которые повреждают митохондрии и нарушают работу всей клетки. Также страдают клетки, синтезирующие инсулин, в ходе чего запускается самоактивирующийся процесс развития сахарного диабета. Рацион питания, поддерживающий стабильный уровень глюкозы, благотворно сказывается на функции митохондрий.
Повышенный уровень сахара в крови не только опасен для здоровья в целом, но и отрицательно влияет на красоту и молодость нашей кожи. Гликирование — это модификация белков организма при взаимодействии их с сахарами. Постепенное накопление продуктов взаимодействия сахара и структурных компонентов нашей кожи приводит к старению. Чем их больше, тем более дряблой становится кожа, на ней появляются очаги воспаления. Образующиеся продукты гликирования не только теряют функциональность, но и медленно разрушаются.
Чтобы замедлить процессы гликирования, необходимо придерживаться в рационе продуктов с низким гликемическим индексом (это цельнозерновые крупы, бобовые культуры), а также избегать крахмалистых продуктов, содержащих скрытый сахар (газированные напитки, йогурты с сахаром, печенье).
Совет № 2. Придерживаться протокола ММТ
Митохондриальная метаболическая терапия или ММТ — это специализированный принцип питания, который основан на увеличении количества потребления жиров. Он разработан врачом Джозефом Мерколой. В основе этой системы лежит рацион с добавлением омега-3 жиров и умеренным количеством углеводов и белков, а также клетчатки. Правильные жиры не только благотворно влияют на работу митохондрий, защищают их от повреждений и возможной дисфункции, но и останавливают воспалительные процессы и высыхание кожи, увеличивая активность ее клеток.
Продукты, которые входят в протокол ММТ:
Особенность этого подхода заключается в смене основного источника энергии клетки. Вместо глюкозы клетка начинает более активно поглощать жирные кислоты с меньшей продукцией свободных радикалов. В силу избытка жиров такой рацион не подходит некоторым людям, также его нельзя использовать при сахарном диабете 1 типа из-за большого риска кетоацидоза.
Совет № 3. Запустить процесс аутофагии
Аутофагия — это процесс, посредством которого клетки самостоятельно разрушают и перерабатывают свои компоненты. Таким образом, при аутофагии поврежденные митохондрии в нашем организме перевариваются, а «правильные» остаются и продолжают работать. Аутофагия помогает замедлить старение и уменьшить риски онкологических, сердечно-сосудистых и нейродегенеративных заболеваний.
Один из способов напрямую запустить процесс аутофагии — это голодание. Так организм начинает перерабатывать наименее важные структуры, потеря которых не является биологически важной. Процесс запускается примерно через 16 часов после последнего приема пищи и останавливается после скачка инсулина. Кроме того, есть несколько веществ, активирующих аутофагию. Например, физалин (физалис), ресвератрол (красный виноград), куркумин (куркума).
Совет № 4. Активизировать цикл Кребса
Цикл Кребса — ключевой биохимический цикл в наших клетках, в результате которого клетка получает большую часть энергии и вырабатывает необходимые для работы организма вещества. Для его активной работы нужны добавки, вовлеченные в этот процесс. Улучшить процесс производства энергии могут янтарная кислота, инозин, витамин B2 и B3, никотинамид. Для улучшения утилизации митохондриями жиров помогает L-карнитин. Достаточное потребление их в продуктах питания может сократить количество повреждений в митохондриях.
Совет № 5. Уделять внимание тренировкам и сну
Физические нагрузки способствуют увеличению объема и количества митохондрий. Тренировки повышают максимальное потребление кислорода, тем самым разгоняя обмен веществ. Именно они становятся главным стимулом для роста новых органелл. Однако важно соблюдать баланс в физических нагрузках, так как перетренированность может привести к повреждению клеток и необратимым изменениям в организме.
А вот недостаток сна, напротив, может сказаться крайне негативно на работе митохондрий. Эксперименты показывают, что лишение сна негативно сказывается не только на них, но и на нейрогенезе (процесс появления новых нервных клеток в мозге. — «РБК Стиль»). Поэтому соблюдение правильного режима сна и тренировок — еще один ключ к поддержанию здоровья и молодости.
«Резервный» механизм восстановления печени
«Резервный» механизм восстановления печени
Слева — ладонь здорового человека; справа — ладонь человека, больного желтухой.
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Быстрая утомляемость, потеря аппетита, тошнота, пожелтение кожных покровов и даже частые головные боли — все эти симптомы могут быть косвенными свидетельствами патологий печени. Несмотря на высокую способность клеток печени к восстановлению, в некоторых тяжелых случаях они просто не справляются с болезнью. Новое исследование команды ученых из Центра регенеративной медицины в Эдинбурге, Массачусетского технологического института и Сколковского института науки и технологий показывает, как с помощью блокирования основного пути восстановления клеток печени удалось открыть резервных «ремонтников».
Конкурс «био/мол/текст»-2017
Эта работа заняла первое место в номинации «Биомедицина сегодня и завтра» конкурса «био/мол/текст»-2017.
Генеральный спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.
Спонсором приза зрительских симпатий и партнером номинации «Биомедицина сегодня и завтра» выступила фирма «Инвитро».
Открытие, предсказанное мифами: регенерация у рептилий
Способность организмов к регенерации, то есть восстановлению структуры и функций органов, является одной из важных загадок медицины, которую человек давно пытается разгадать. Наблюдения за животным миром позволили сформулировать следующую закономерность: чем проще устроено животное, тем легче ему восстановить утраченные органы. И если дождевой червь способен «достроить» половину собственного тела, а ящерица — отрастить новый хвост, то у человека способности к регенерации представлены в более узком диапазоне [1], [2].
Сказочных существ, способных отрастить себе новую голову или хвост, довольно много. Но и Лернейская гидра (рис. 1), и горгона Медуза, и даже Змей Горыныч имеют вполне реального «родственника» — тритона. Этот представитель хвостатых амфибий считается одним из древнейших видов фауны на Земле. Тритоны успешно восстанавливают не только хвост и лапы, но даже поврежденные сердце и спинной мозг. Однако амфибии — далеко не единственные существа, которым доступна функция «саморемонта». Например, рыбок данио рерио используют не только в аквариумистике, но и для изучения регенерации тканей сердца. А первым животным, благодаря которому появился термин «регенерация», стал речной рак. Изучением восстановления утраченных ног у раков занимался французский ученый Рене Реомюр, предложивший новый термин еще в 1712 году.
Рисунок 1. «Сражение Геракла с Лернейской гидрой» Антонио дель Поллайоло (1475 г.).
Неудивительно, что ученым хочется понять, почему ящерица, например, может восстановить утерянный хвост, а человек отрастить новую руку не может. Изучение структуры и состава тканей сразу после потери ящерицей хвоста позволило обнаружить модель регенерации у рептилий. В период заживления базальные клетки эпидермиса активно делятся, постепенно «закрывая» собой рану. Дополнительная агрегация делящихся клеток на дистальном конце позвоночника способствует разрастанию бластемы — скоплению неспециализированных клеток. В этот момент запускаются процессы образования новых кровеносных сосудов, а следом — и новых периферических аксонов. Наиболее поздно в дело вступают новообразования костной ткани и мышц. Однако точный механизм регенерации хвоста у ящериц не изучен до конца. Недавнее исследование Университета штата Аризона и Института геномных исследований позволило обнаружить молекулы микро-РНК, способствующие регенерации мышц, хрящей и позвоночника [3]. Возможно, эта работа позволит разработать методы лечения, основанные на управлении экспрессией генов с помощью микро-РНК.
Открытие, сделанное случайно: регенерация у мышей
Но как обстоят дела с возможностями регенерации на уровне целых органов у более высокоорганизованных, чем ящерицы, организмов? Еще недавно ученые были уверены, что млекопитающие не способны восстанавливать утраченные органы. Но это убеждение пошатнуло открытие, сделанное в лаборатории иммунолога Эллен Хебер-Кац из исследовательского центра в Филадельфии. Там проводили различные эксперименты на особых «пациентах» — генетически модифицированных мышах линии Murphy Roth Large (MRL). Такие особи отличались от обычных тем, что у них не работали Т-клетки иммунной системы. Однажды доктор Хебер-Кац дала своему лаборанту несложное задание: пометить выбранных для очередного эксперимента мышей, сделав у них небольшие двухмиллиметровые отверстия в ушах. Через несколько недель выяснилось, что дырочек в ушах подопытных нет. Структура кровеносных сосудов, хрящей, тканей выглядела неповрежденной. Однако лаборант заверил доктора, что задача по «мечению» мышей была своевременно выполнена. После повторения эксперимента с ушной раковиной эффект был таким же: уже через четыре недели на «проколотых» участках ушей образовалась бластема (рис. 2) [4]. Следующим «опытным» объектом стал хвост — и вновь удалось продемонстрировать частичную регенерацию тканей. Однако восстановительные способности MRL мышей не безграничны: например, вырастить новую лапку такая мышь, увы, не смогла. Причина заключается в различном расположении и количестве кровеносных сосудов в органах и тканях животного. Без прижигания мышь просто погибнет от большой потери крови — задолго до запуска регенерационных процессов. А прижигание на месте ампутированной конечности исключает появление бластемы.
Рисунок 2. Этапы восстановления ткани уха у обычной лабораторной мыши (снизу) и трансформированной линии MRL (сверху).
В результате серии наблюдений за трансгенными мышами удалось показать, что секрет их успеха — в определенном белке. Так, у мышей линии MRL заблокирована экспрессия гена, кодирующего белок р21 (ингибитор циклинзависимой киназы 1А), который регулирует процесс нормального деления клеток. Подавление активности этого гена у нормальных мышей показывает аналогичную способность к регенерации повреждений [5]. Но проводить подобные манипуляции следует с большой аккуратностью: «отключение» гена р21 может привести к нарушению нормального размножения клеток, что способно привести к катастрофическому делению всех клеток тела.
Повседневная реальность: возможности регенерации у человека
А как обстоят дела с регенерацией у людей? Даже без «выключения» гена, кодирующего белок р21, организм человека может восстанавливать некоторые органы. Например, кожу, чья регенерирующая способность привычна для нас так же, как и воздух. Самый большой по площади орган нашего тела постоянно обновляет собственную структуру за счет омертвения и отторжения клеток эпидермиса с последующей заменой их новыми клетками. Сходным образом происходит процесс восстановления других эпителиальных тканей — например, слизистых оболочек дыхательных путей, а также желудка и кишечника. На втором месте в иерархии регенерирующих способностей находится костная ткань. Известно, что переломы довольно успешно заживляются в течение определенного периода неподвижности.
А среди внутренних органов заслуженным лидером по регенерации является печень. Легенда о титане Прометее, у которого всего за одну ночь выклеванная печень вырастала вновь (рис. 3), имеет в себе рациональное зерно.
Рисунок 3. «Прикованный Прометей». Скульптура Никола-Себастьяна Адама, 1762 г. (Лувр).
Действительно, печень обладает уникальным свойством восстанавливаться до своего первоначального объема, даже если разрушено более 70% печеночной ткани. Подобный процесс происходит за счет работы клеток печени — гепатоцитов. Эти клетки играют ключевую роль в модификации и выводе из организма токсичных веществ. В здоровом органе, не тронутом патологическими процессами, эти клетки обычно находятся в состоянии покоя. Но при необходимости восстановления целостности органа, например, после частичной резекции (удаления части органа), почти все гепатоциты активируются и приступают к делению. Причем делятся они 1–2 раза, а затем снова возвращаются в покоящееся состояние. Это свойство лежит в основе лечения некоторых заболеваний, например, цирроза печени или гепатита, когда пациенту пересаживают часть здоровой печени от донора. Однако такие манипуляции могут привести к ряду проблем со здоровьем, в том числе расширению вен пищевода и желудка, почечной недостаточности и желтухе. Более того, появление в печени пациента быстро делящихся клеток донора может привести к возникновению ракового заболевания. Справиться же своими силами при прогрессирующей болезни гепатоциты уже не могут, ведь к делению способны лишь здоровые клетки, которых в организме больного остается все меньше и меньше.
Получается, что, несмотря на мощный регенеративный потенциал, восстановительные способности печени имеют предел. В случаях, когда патологический процесс заходит слишком далеко, эффект от работы гепатоцитов оказывается недостаточным. Например, когда здоровая печень поражается в результате токсических или вирусных воздействий, что провоцирует разрастание соединительной ткани (фиброз). Существуют ли другие способы восстановления структуры этого жизненно важного органа без участия гепатоцитов? На этот вопрос позволяет ответить совместное исследование команды ученых из Эдинбургского университета, Массачусетского технологического института и Сколковского института науки и технологий [6].
Перспективная реальность: ускоренная регенерация печени
Для изучения процессов регенерации печени использовали трансгенных мышей линии tdTomato (tdTom). Эта линия модифицирована красными флуоресцентными белками, что позволяет визуализировать клетки печени [7]. Однако поиск других «спасательных» клеток осложняет то, что гепатоциты в пораженном организме продолжают работать. Для идентификации «не-гепатоцитов» исследователи использовали технологию нокдауна генов у мышей. Эффект нокдауна заключается в том, что позволяет временно снижать активность конкретных генов, не внося изменения в структуру хромосом и последовательность ДНК. Для «выключения» генов, ответственных за деление и миграцию гепатоцитов, создали особые липидные наночастицы с короткими интерферирующими РНК (siRNA) [8], [9]. С их помощью удалось заблокировать экспрессию необходимых генов.
Снижение пролиферации гепатоцитов за счет «выключения» интересующих ученых генов проводили на двух моделях. В первом случае временно блокировали ген ITGB1, который кодирует β1-интегрин. Вторая модель — одновременное блокирование β1-интегрина и стимуляция избыточной экспрессии белка р21. Обе модели обладали сходным эффектом, однако их механизмы отличались: β1-интегрин вызывает некроз гепатоцитов, а избыточная экспрессия р21 подавляет их пролиферацию.
Рисунок 4. Регенерация печени с помощью клеток желчных протоков (выделены белым цветом).
Подобная «блокада» основных функциональных клеток печени привела к необычному эффекту: при выключении главного механизма регенерации запускался резервный способ с участием клеток желчных протоков. Так, потеря β1-интегрина и повышение уровня белка р21 привели к значительному увеличению численности гепатоцитов, полученных из холангиоцитов. Эти эпителиальные клетки внутрипеченочных желчных протоков составляют всего 2–3% от общей популяции, однако дальнейшие наблюдения показали, что именно они способны «перепрограммироваться» и превращаться в гепатоциты, тем самым восстанавливая печень (рис. 4). Более того, холангиоциты показали лучшую, чем гепатоциты, способность к делению. Ранее обнаружили, что они близки к овальным клеткам печени — своеобразным «стволовым» агентам данного органа [10].
Для того чтобы отследить регенеративные способности холангиоцитов, использовали три независимых пути:
Для изучения регенерации печени за счет не-гепатоцитов по всем трем путям визуализировали отдельные участки печени. Оказалось, что за счет холангиоцитов восстанавливается примерно 20–30% гепатоцитов, причем малые пролиферативные гепатоциты идентифицировали уже с 7 дня, а к 14 дню регенерации их количество значительно увеличивалось (рис. 4–6).
Рисунок 5. Динамика восстановления печеночной ткани с помощью холангиоцитов (на примере модели холестатической болезни печени). Звездочками показаны некротические области; стрелками обозначены области с клеточным инфильтратом.
Рисунок 6. Клетки печени мыши, трансформированной по гену ITGB1 (14 день регенерации). Визуализация с помощью красных флуоресцентных белков. 1 — стрелками показаны инвазивные клетки; 2 — пунктиром обведена область регенеративного узла.
Получается, что в печени существует резервный механизм регенерации: трансформация клеток желчных протоков в функциональные гепатоциты при блокировании β1-интегрина. Возможно, в организме существуют и другие гены-мишени, «выключение» которых стабилизирует процессы, связанные с развитием фиброза и дальнейшего цирроза печени. Ученым еще предстоит раскрыть механизмы сигналов, побуждающих желчные клетки запускать процессы «перепрограммирования». Однако результаты исследования уже сегодня открывают новое направление клеточной регенеративной медицины: разработку препаратов, стимулирующих холангиоциты. Возможно, в будущем медицина избавится от необходимости проводить сложные и дорогостоящие операции по пересадке печени. Взамен этого распространится более доступная технология: «включение» сигналов о необходимости регенерации, когда с помощью наиболее активных холангиоцитов будут запускаться процессы активного деления клеток печени.