«Речь идет о самой основе жизни»
15 октября 2019 ● Журнал "Огонёк"
Академик Александр Чучалин — о вкладе отечественной науки в открытия нынешних нобелиатов.
Фото: Zuma / ТАСС
О русских корнях нынешней Нобелевской премии по медицине «Огоньку» рассказал академик РАН Александр Чучалин.
Вручение Нобелевской премии за исследования в области адаптации клеток к уровню кислорода — выдающееся медицинское событие. Речь идет об обменных процессах в клетках, которые зависят от транспорта кислорода. По сути, это жизнеопределяющий механизм, то есть основа самой жизни. В свое время я слышал доклад одного американского врача, который поднялся на Эверест и исследовал, как происходит транспорт кислорода в организме, с помощью особого метода — пульсоксиметрии. На палец надевается небольшой детектор, который показывает содержание кислорода в крови. С моей легкой руки после пандемии гриппа 2016 года его широко внедрили в практику наши врачи.
Александр Чучалин, академик РАН
Так вот, он показал, что на вершине Эвереста уровень насыщения крови кислородом составлял всего 28 процентов. Врачей такие данные повергли в изумление, потому что это совершенно несовместимо с жизнью: у здорового человека показатель 95–96 процентов. Каким образом ему удалось выжить? Вот на этот вопрос ответили номинанты нынешней Нобелевской премии. Они описали особую сенсорную систему клеток, которая при нехватке кислорода «выжимает» из организма весь кислород для того, чтобы направить его на питание митохондрий — энергетических центров клетки. Помимо этого, Уильям Келин, Грегг Семенза и Питер Рэтклифф описали генную составляющую этого механизма.
Это чрезвычайно важный вопрос еще и потому, что эта тема затрагивает очень многие области медицины, например тяжелые инфекционные заболевания, грипп, рак, состояние шока организма, который всегда сопровождается нарушением транспорта кислорода в клетку. Это приводит к так называемой полиорганной недостаточности, которая развивается как раз за счет нарушенного транспорта кислорода в клетки почек, печени, мозга, сердца, легких и так далее. Про рак мы говорим потому, что развитие опухолей проходит при недостатке кислорода. Открытие, отмеченное Нобелевским комитетом, стимулирует новую волну исследований, которые будут прояснять роль кислородного обмена и регуляции кислорода у человека и так далее.
Должен сказать, что в исследовании этих механизмов выдающаяся роль принадлежит российским ученым. После окончания Второй мировой войны член нашей Академии медицинских наук, замечательный ученый, оставивший глубокий след в науке, Лев Александрович Блюменфельд изучал зависимость транспорта кислорода от оксида азота. Его интересовало, почему химическая структура эритроцита захватывает кислород в определенной дозе. В итоге он открыл уникальнейшее явление, которое связано с оксидом азота и кислородом. Это было первое исследование в мировой практике, которое показало, как эти две системы взаимодействуют. Оксид азота вырабатывается клетками сосудов, где происходит насыщение эритроцитов кислородом. При этом он оказывает на сосуды расслабляющее действие. Таким образом Блюменфельд подготовил почву для открытия, за которое потом была присуждена Нобелевская премия, но, к сожалению, не русским ученым, а вновь американским. Они расшифровали лечебное действие нитроглицерина, который снимает спазм сосудов как раз за счет оксида азота. Ученик Льва Блюменфельда профессор Анатолий Ванин пятьдесят лет посвятил изучению различных состояний гипоксии и сейчас, кстати, активно работает.
Когда я был вице-президентом Академии медицинских наук, то много работал с Нобелевским комитетом и пригласил его представителей к нам в Москву и в тогдашний Ленинград. Мы обсуждали роль Советского Союза во многих открытиях, и они искренне испытывали чувство вины, потому что были мало знакомы с этими работами.
Труды советских ученых были малодоступны для анализа, и, наверное, играла роль и какая-то пассивность со стороны нашей страны.
В итоге многие наши гении медицины ХХ века, как, например, Владимир Петрович Демихов (первым в мире пересадил искусственное сердце, сердечно-легочный комплекс, печень, вторую голову собаке и т. д.— «О»), оказались незаслуженно незамеченными. Таких имен много, я не буду их перечислять.
В теме кислорода и оксида азота, как я уже говорил, приоритеты тоже принадлежат российским ученым. В этом году мы вспоминаем, как 150 лет назад Дмитрий Иванович Менделеев сделал доклад в Санкт-Петербурге о периодической системе элементов. Тогда он не знал, что в природе существует такой газ, как гелий, но, исходя из своих расчетов, был уверен, что в природе существует некоторый эфир, который заполняет межпланетное пространство. Менделеев описал химические условия, которые нужны для существования этого эфира. Работы в этом направлении были совершенно эпохальными, потому что являлись открытием основных законов естествознания.
Прошло очень короткое время, и ученые действительно описали этот газ, который потом получил название гелия — от греческого слова «солнце». Уже значительно позже русский ученый Петр Леонидович Капица по распоряжению своего учителя Абрама Иоффе отправляется в Англию в лабораторию к Резерфорду и там открывает уникальные свойства гелия. Он показывает, что это сверхтекучий газ с чрезвычайно малой плотностью и поэтому он вездесущ.
Капица впервые в истории мировой науки создает устройство для получения большого количества гелия. Это был настоящий прорыв, потому что долгое время никому не удавалось сделать ничего подобного.
Но с именем Капицы связан также и кислород. Как физик-экспериментатор он создал фабрику по производству кислорода, что сыграло большую роль в период Второй мировой войны, когда страна нуждалась в металлургии и в развитии военно-промышленного комплекса. Также Капица впервые в истории соединил кислород и гелий. Другой наш гениальный соотечественник — математик Лев Ландау — по просьбе Капицы описал математически, как гелий движется. Это была сложнейшая задача, которую мог решить только гений.
Постепенно гелий как хладагент стали очень широко применять в промышленности, при производстве тех же холодильников, в вакуумных реакторах, при водолазных работах. Кстати, когда затонула атомная подводная лодка «Курск», норвежские спасатели погружались на дно в камере, заполненной гелием, чтобы не проходить каждый день болезненный процесс декомпрессии. Гелий оказался прекрасным транспортером для кислорода. Благодаря своим свойствам сверхтекучести и низкой плотности он может проникнуть практически в каждую клеточку человеческого организма и доставить туда кислород. То есть его роль в биологических системах огромна.
Но долгое время практическое применение технологий, основанных на этом знании, имело свои ограничения, которые смогли преодолеть наши ученые. Дело в том, что у гелия есть два препятствия для широкого применения. Первое, гелий понижает температуру. Если его длительно вводить человеку через дыхательные пути, то они будут охлаждаться и выделять очень вязкий секрет, который блокирует дыхание и может стать причиной смерти. Такие случаи в истории медицины известны. Вторая проблема в том, что его очень трудно смешать с каким-то другим газом, в том числе с кислородом. Если вы в баллон с гелием поместите кислород, то он весь окажется на дне. Мы вместе с инженерной группой Александра Андреевича Панина более пятнадцати лет работали над тем, чтобы преодолеть эти технические проблемы. Одним таким решением было создание устройства, которое согревает гелий до 40–60 градусов перед тем, как он попадет в дыхательные пути. Вторым, наиболее важным, было решение не соединять в одном баллоне гелий и кислород. Они должны находиться в разных баллонах и смешиваться в специальном мундштуке при вдохе, где создается вихревой поток, так что гелий в буквальном смысле увязает в кислороде. Сейчас подобные системы широко применяются в неврологической практике, в акушерской, когда у плода развивается гипоксия, для больных с ишемическим инсультом. В нашей области основные группы пациентов — с тяжелыми поражениями легких, например с пневмонией и астмой. Надо заметить, что на Западе подобные технологии еще не созданы.
Так что мы надеемся, что внимание Нобелевского комитета к этой теме развернет в эту сторону и интерес общества. Интересная деталь в том, что все работы, о которых я рассказывал, государством не поддерживаются. Так же, кстати, как работы американцев и англичан, получивших премию, они все были сделаны в частных лабораториях.
О русских корнях нынешней Нобелевской премии по медицине «Огоньку» рассказал академик РАН Александр Чучалин.
Вручение Нобелевской премии за исследования в области адаптации клеток к уровню кислорода — выдающееся медицинское событие. Речь идет об обменных процессах в клетках, которые зависят от транспорта кислорода. По сути, это жизнеопределяющий механизм, то есть основа самой жизни. В свое время я слышал доклад одного американского врача, который поднялся на Эверест и исследовал, как происходит транспорт кислорода в организме, с помощью особого метода — пульсоксиметрии. На палец надевается небольшой детектор, который показывает содержание кислорода в крови. С моей легкой руки после пандемии гриппа 2016 года его широко внедрили в практику наши врачи.
Александр Чучалин, академик РАН
Так вот, он показал, что на вершине Эвереста уровень насыщения крови кислородом составлял всего 28 процентов. Врачей такие данные повергли в изумление, потому что это совершенно несовместимо с жизнью: у здорового человека показатель 95–96 процентов. Каким образом ему удалось выжить? Вот на этот вопрос ответили номинанты нынешней Нобелевской премии. Они описали особую сенсорную систему клеток, которая при нехватке кислорода «выжимает» из организма весь кислород для того, чтобы направить его на питание митохондрий — энергетических центров клетки. Помимо этого, Уильям Келин, Грегг Семенза и Питер Рэтклифф описали генную составляющую этого механизма.
Это чрезвычайно важный вопрос еще и потому, что эта тема затрагивает очень многие области медицины, например тяжелые инфекционные заболевания, грипп, рак, состояние шока организма, который всегда сопровождается нарушением транспорта кислорода в клетку. Это приводит к так называемой полиорганной недостаточности, которая развивается как раз за счет нарушенного транспорта кислорода в клетки почек, печени, мозга, сердца, легких и так далее. Про рак мы говорим потому, что развитие опухолей проходит при недостатке кислорода. Открытие, отмеченное Нобелевским комитетом, стимулирует новую волну исследований, которые будут прояснять роль кислородного обмена и регуляции кислорода у человека и так далее.
Должен сказать, что в исследовании этих механизмов выдающаяся роль принадлежит российским ученым. После окончания Второй мировой войны член нашей Академии медицинских наук, замечательный ученый, оставивший глубокий след в науке, Лев Александрович Блюменфельд изучал зависимость транспорта кислорода от оксида азота. Его интересовало, почему химическая структура эритроцита захватывает кислород в определенной дозе. В итоге он открыл уникальнейшее явление, которое связано с оксидом азота и кислородом. Это было первое исследование в мировой практике, которое показало, как эти две системы взаимодействуют. Оксид азота вырабатывается клетками сосудов, где происходит насыщение эритроцитов кислородом. При этом он оказывает на сосуды расслабляющее действие. Таким образом Блюменфельд подготовил почву для открытия, за которое потом была присуждена Нобелевская премия, но, к сожалению, не русским ученым, а вновь американским. Они расшифровали лечебное действие нитроглицерина, который снимает спазм сосудов как раз за счет оксида азота. Ученик Льва Блюменфельда профессор Анатолий Ванин пятьдесят лет посвятил изучению различных состояний гипоксии и сейчас, кстати, активно работает.
Когда я был вице-президентом Академии медицинских наук, то много работал с Нобелевским комитетом и пригласил его представителей к нам в Москву и в тогдашний Ленинград. Мы обсуждали роль Советского Союза во многих открытиях, и они искренне испытывали чувство вины, потому что были мало знакомы с этими работами.
Труды советских ученых были малодоступны для анализа, и, наверное, играла роль и какая-то пассивность со стороны нашей страны.
В итоге многие наши гении медицины ХХ века, как, например, Владимир Петрович Демихов (первым в мире пересадил искусственное сердце, сердечно-легочный комплекс, печень, вторую голову собаке и т. д.— «О»), оказались незаслуженно незамеченными. Таких имен много, я не буду их перечислять.
В теме кислорода и оксида азота, как я уже говорил, приоритеты тоже принадлежат российским ученым. В этом году мы вспоминаем, как 150 лет назад Дмитрий Иванович Менделеев сделал доклад в Санкт-Петербурге о периодической системе элементов. Тогда он не знал, что в природе существует такой газ, как гелий, но, исходя из своих расчетов, был уверен, что в природе существует некоторый эфир, который заполняет межпланетное пространство. Менделеев описал химические условия, которые нужны для существования этого эфира. Работы в этом направлении были совершенно эпохальными, потому что являлись открытием основных законов естествознания.
Прошло очень короткое время, и ученые действительно описали этот газ, который потом получил название гелия — от греческого слова «солнце». Уже значительно позже русский ученый Петр Леонидович Капица по распоряжению своего учителя Абрама Иоффе отправляется в Англию в лабораторию к Резерфорду и там открывает уникальные свойства гелия. Он показывает, что это сверхтекучий газ с чрезвычайно малой плотностью и поэтому он вездесущ.
Капица впервые в истории мировой науки создает устройство для получения большого количества гелия. Это был настоящий прорыв, потому что долгое время никому не удавалось сделать ничего подобного.
Но с именем Капицы связан также и кислород. Как физик-экспериментатор он создал фабрику по производству кислорода, что сыграло большую роль в период Второй мировой войны, когда страна нуждалась в металлургии и в развитии военно-промышленного комплекса. Также Капица впервые в истории соединил кислород и гелий. Другой наш гениальный соотечественник — математик Лев Ландау — по просьбе Капицы описал математически, как гелий движется. Это была сложнейшая задача, которую мог решить только гений.
Постепенно гелий как хладагент стали очень широко применять в промышленности, при производстве тех же холодильников, в вакуумных реакторах, при водолазных работах. Кстати, когда затонула атомная подводная лодка «Курск», норвежские спасатели погружались на дно в камере, заполненной гелием, чтобы не проходить каждый день болезненный процесс декомпрессии. Гелий оказался прекрасным транспортером для кислорода. Благодаря своим свойствам сверхтекучести и низкой плотности он может проникнуть практически в каждую клеточку человеческого организма и доставить туда кислород. То есть его роль в биологических системах огромна.
Но долгое время практическое применение технологий, основанных на этом знании, имело свои ограничения, которые смогли преодолеть наши ученые. Дело в том, что у гелия есть два препятствия для широкого применения. Первое, гелий понижает температуру. Если его длительно вводить человеку через дыхательные пути, то они будут охлаждаться и выделять очень вязкий секрет, который блокирует дыхание и может стать причиной смерти. Такие случаи в истории медицины известны. Вторая проблема в том, что его очень трудно смешать с каким-то другим газом, в том числе с кислородом. Если вы в баллон с гелием поместите кислород, то он весь окажется на дне. Мы вместе с инженерной группой Александра Андреевича Панина более пятнадцати лет работали над тем, чтобы преодолеть эти технические проблемы. Одним таким решением было создание устройства, которое согревает гелий до 40–60 градусов перед тем, как он попадет в дыхательные пути. Вторым, наиболее важным, было решение не соединять в одном баллоне гелий и кислород. Они должны находиться в разных баллонах и смешиваться в специальном мундштуке при вдохе, где создается вихревой поток, так что гелий в буквальном смысле увязает в кислороде. Сейчас подобные системы широко применяются в неврологической практике, в акушерской, когда у плода развивается гипоксия, для больных с ишемическим инсультом. В нашей области основные группы пациентов — с тяжелыми поражениями легких, например с пневмонией и астмой. Надо заметить, что на Западе подобные технологии еще не созданы.
Так что мы надеемся, что внимание Нобелевского комитета к этой теме развернет в эту сторону и интерес общества. Интересная деталь в том, что все работы, о которых я рассказывал, государством не поддерживаются. Так же, кстати, как работы американцев и англичан, получивших премию, они все были сделаны в частных лабораториях.