Изучать живое, чтобы жить. Физиологи не сулят нам бессмертие, но обещают долголетие

«Съезд вернулся домой!» — эти слова, прозвучавшие на церемонии открытия XXIV съезда Физиологического общества им. И.П.Павлова в Санкт-Петербурге, не просто красивый образ. Общество было создано в апреле 1917 года в Петрограде, между Февральской и Октябрьской революциями, тогда же состоялся первый его съезд, участники которого (около 50 человек) выбрали Ивана Петровича Павлова, в ту пору уже нобелевского лауреата, своим президентом.

Ныне смотр достижений оте­чественной физиологии собрал 1500 участников, из них более трети моложе 39 лет — почувствуйте разницу. Но на его пленарных и секционных заседаниях, симпозиумах и постерных сессиях витал дух выдающихся предшественников — академиков Ивана Петровича Павлова, Левона Абгаровича Орбели, Олега Георгиевича Газенко…

Общество действует под эгидой Российской академии наук (конкретно — ее Физиологического отделения), что обеспечивает его высокий статус, при этом физиологи тесно сотрудничают с учеными-медиками. Иначе и быть не может: современная физиология — основа инновационного развития медицины; эффективный трансфер результатов фундаментальных исследований в клиническую практику жизненно важен для всех нас.

В том, что столь масштабный форум состоялся в городе на Неве, — несомненная заслуга Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М.Сеченова РАН, взявшего на себя хлопоты по его организации. Впрочем, как сказал «Поиску» директор института член-корреспондент РАН Михаил Фирсов, это была осознанная миссия, ибо «своя ноша не тянет», к тому же существенную помощь в подготовке съезда оказали Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН, Санкт-Петербургский государственный университет и Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П.Павлова.

«Коллеги из Института имени Сеченова — большие молодцы, — подключился к разговору президент Физиологического общества академик РАН Михаил Островский. — Не скрою, я очень просил Михаила Леонидовича взять на себя этот труд, зная его как прекрасного организатора в силу нашей давней дружбы и сотрудничества. Кроме того, сейчас этот институт и в системе Физиологического отделения, и непосредственно в Питере один из самых сильных. И символично, что съезд вернулся в Санкт-Петербург, где все начиналось: и Академия, и Физиологическое общество».

(Возможно, секрет взаимной приязни еще и в том, что оба ученых специализируются на физиологии зрения. Совпадение научных интересов сближает.)

Нынешний съезд — уже четвертый за период президентства академика Михаила Островского. Предыдущие состоялись в Калуге, Волгограде и Воронеже, для каждого из этих городов становились событием, собиравшим огромные аудитории ученых из многих регионов России, работающих в различных областях физиологии. Не стал исключением и Санкт-Петербург. Поэтому Михаил Аркадьевич подчеркивает просветительское значение съезда, дающего возможность донести до участников информацию с переднего края науки устами ее лидеров. Недаром он заранее предлагал пленарным лекторам не сужать тематику, не уходить в отчеты о проделанной работе, а выступать интегративно, охватывая самые актуальные аспекты физиологии и отпочковавшихся от нее направлений.

Так и получилось. Десять пленарных лекций стали украшением съезда. Сама манера подачи информации — доверительная, не претендующая на истину в последней инстанции, с элементами размышлений вслух и сомнений, — подкупала. Это называется роскошью профессионального общения. Именно в таком ключе академик РАН Михаил Угрюмов представил полную картину химической сигнализации как универсального языка межклеточного общения, академик РАН Сергей Середенин рассказал о физиологических основах поиска новых лекарств, академик РАН Константин Анохин раскрыл принципы когнитивной алгоритмической теории высших функций мозга.

Выступавшие не боялись пошатнуть, казалось бы, незыблемые стереотипы, как это сделал старейшина нашей физиологии (находящийся в блестящей форме!) академик РАН Юрий Наточин в своей лекции «Неорганические ионы — стержень физиологических систем». Перед ее началом он успел предупредить корреспондента «Поиска», что это будет «необычная история о том, как 4,5 миллиарда лет назад, когда появилась Земля, природа отобрала ион калия и ион натрия для дальнейшей эволюции и как это потом реализовалось в анатомических структурах». Еще в 2006 году ученый выдвинул гипотезу: жизнь возникла не в океане палеозойской эры, как было принято считать, а в калиевых озерах, и с помощью коллег из академических институтов доказал их существование в ту эпоху. Ученый установил, что именно в этих водоемах формировались полипептиды с большим числом аминокислот, а затем первые калиевые клетки направлялись в ту океанскую натриевую среду, которая обеспечивала их выживание.

В дальнейшем, развивая «ионную» тему, он проанализировал соотношение натрия и калия в организме человека и животных на разных стадиях, начиная с рождения, оценил этот показатель в рамках обследования наших космонавтов и американских астронавтов до и после пребывания на орбите. Это соотношение — индикатор функционального состояния человека, что было подтверждено в ходе наблюдений за больными ковидом разной степени тяжести. А значит, надо научиться интерпретировать его в клинических целях, чтобы лучше понимать природу патологических состояний и найти способы вернуть организм к норме. Вот в чем практический смысл фундаментальных физиологических исследований!

Поразительно и то, что в условной иерархии внутренних органов Юрий Викторович поставил почки выше сердца. Ведь именно они обеспечивают динамическое постоянство физико-химического состава внутренней среды организма. Опять же принято считать, что почки выполняют функцию выделения, на самом деле у них восемь-девять не менее важных функций; не зря через почки, которые докладчик назвал «великими тружениками», а не через сердце проходит самый высокий кровоток в организме — около четверти общего объема!

Собеседники «Поиска» отметили, что эта лекция была даже более концептуальной, чем та, которую академик Юрий Наточин прочитал при недавнем вручении ему Большой золотой медали им. М.В.Ломоносова — высшей награды РАН.

Способность по-хорошему удивить коллег проявил и академик РАН Павел Балабан, лекция которого также носила интегративный характер, поскольку была посвящена клеточным и молекулярным механизмам памяти. Лектор отметил, что одна из основных функций мозга — формирование долговременной памяти, предназначенной для минимизации деятельности живых организмов. Он показал небольшое видео с «танцующей» под музыку инфузорией-туфелькой: она прекрасно понимает, куда ей двигаться. Что это, память или только ее зачатки, результат длительной адаптации к меняющимся условиям, которая проявляется в изменении формы и структуры тела, поведения инфузорий (ведь нейронов у них нет)?

Академик сформулировал ряд вопросов, ответы на которые ищет наука. Нужна ли нервная система для обучения памяти? Можно ли перенести память от одного организма к другому? Существуют ли молекулы памяти, участвующие в ее формировании? Как стереть память (оказывается, и для этого природой предусмотрен механизм)? Как память отличает важные события от неважных?

Даже самых искушенных слушателей заинтриговала информация, «которая уже появилась в статьях, но еще не вошла в учебники», — о специфической роли глиальных клеток, или астроцитов (названы так ввиду звездообразной конфигурации) в обучении памяти. Ранее считалось, что астроциты поддерживают, «подкармливают» нейроны, но, как выяснилось, они также участвуют в обработке информации, формировании долговременной памяти, т. е. играют активную роль в работе мозга.

«Одна из проблем, над которой мы сейчас работаем, — поделился Павел Милославович с «Поиском», — почему так долго, четыре-шесть часов, длится период консолидации памяти, на что тратится это время. Разобравшись, как происходит обучение памяти, можно перейти в ответвление этой темы, в нейропатологию, в частности, изучить механизмы потери памяти. Если сумеем их понять, то наверняка увидим новые пути компенсации этих изъянов».

Доклад академика РАН Всеволода Ткачука «Физиологическая регенерация органов и тканей» носил отчасти философский характер. С одной стороны, в течение жизни в теле человека образуются и погибают около 10 тонн клеток, в том числе 3 тонны клеток крови, каждая клетка может делиться до 50 раз — налицо мощнейший потенциал обновления.

С другой — к старости равновесие нарушается, задействованы около 10 механизмов программируемой гибели клеток. И побороть эту программу невозможно даже теоретически, она заложена природой: чтобы жизнь на Земле продолжалась, необходимо обновление видов. Возлагались избыточные надежды на применение стволовых клеток, но клеточная терапия, не подкрепленная научным знанием, себя не оправдала. Сенсацией XXI века стало перепрограммирование зрелых клеток. Было известно, что есть 250 типов клеток человека, которые с момента рождения движутся к созреванию, дифференциации и выполнению своих функций. А оказалось, что можно повернуть их развитие вспять, сделать снова эмбриональными, более того, несмотря на определенный тип генов, превращать одни клетки в другие. Но в целом стратегия эволюции и стратегия человека как вида фатально не совпадают!

Неужели уважаемый докладчик академик-секретарь Физиологического отделения РАН, создавший и возглавивший Институт регенеративной медицины Московского государственного университета, предлагает смириться с этим? Уже после своего выступления Всеволод Арсеньевич любезно согласился ответить на несколько вопросов «Поиска».

— С точки зрения рядового человека, чем эволюции будет плохо, если мы с вами останемся жить?
— На Земле миллионы видов, все они взаимосвязаны. Вид Homo sapiens появился сто тысяч лет назад, а многоклеточные организмы — миллиард лет назад. До этого 3 миллиарда лет были только бактерии и вирусы. Виды приходят и уходят. Конечно, к человеку как к виду у нас особое отношение, обусловленное в том числе этикой, мы продлеваем ему жизнь, мы исправляем генетические дефекты, предотвращая их дальнейшее распространение. Но у эволюции другие задачи, она не рассматривает ни вас, ни меня, ни других людей, ни рыб, ни растения как нечто заслуживающее предпочтения. Для нее важно регулировать индивидуальную жизнь разных видов. Ею предусмотрены механизмы старения, изнашивания органов и тканей, чтобы приостановить жизнь любого организма, ускорить его уход из ареала обитания. Многоклеточные организмы обладают мощным потенциалом регенерации, но он не бесконечен.

— В лекции вы говорили о завышенных ожиданиях от инъекции стволовых клеток, которые были рождены не в своих нишах и потому отторгались, включались в процесс программируемой смерти. В то же время старение ниш стволовых клеток — основная причина потери способности организма к регенерации. Можно ли как-то омолодить эти ниши?
— Именно этим мы занимаемся. Сформировали секретом — своеобразный коктейль из веществ, которые секретируют стволовые клетки. Мы их собрали, охарактеризовали и убедились, что, если их добавлять к нише, она возвращается в функциональное состояние. Сейчас этот метод проходит клинические испытания. Есть основания полагать, что он способствует восстановлению репродуктивной системы человека, а также поврежденных участков мозга при инсульте. При этом также восстанавливаются нервные волокна и кровеносные сосуды.

— Итак, «ген долголетия» не найден и вряд ли будет найден, инъекция стволовых клеток пока не приносит желаемого результата. Окно возможностей продления жизни достаточно узкое?
— Не скажите. Уже сейчас по нормам страховых компаний Запада время дожития для тех, кто родился в 2021 году, составляет сто лет, а не 75, как было недавно. Одно из оснований — появление двух связанных научных дисциплин — биологии регенеративных процессов и регенеративной медицины — которые обещают такой же прогресс, как в свое время антибиотики.

Академик закончил свою лекцию цитатой американского физиолога Ричарда Госса: «Без регенерации не могло быть и жизни. Если бы все в мире регенерировалось, не было бы и смерти. Все организмы существуют между этими двумя полюсами». И прокомментировал ее: «В этой констатации нет печали, а лишь восхищение тем, как мудро устроена природа, и пища для размышления над тем, чем заниматься ученым. Можно, например, создавать из стволовых клеток искусственные органы и ткани для трансплантации, зная, как обеспечить их адаптацию, или новые лекарственные препараты, противостоять инфекционным и генетическим заболеваниям и тем самым продлить жизнь человека на годы и даже десятилетия. Нельзя лишь сделать ее вечной».

Лекция Ильи Безпрозванного, профессора Санкт-Петербургского Политехнического университета Петра Великого и Университета штата Техас, «Внутриклеточная сигнализация в нейронах: норма и патология» была для него отчасти возвращением в молодость. В аспирантуре Института цитологии РАН он исследовал закономерности внутриклеточной кальциевой сигнализации, эти его ранние работы, посвященные изучению биофизики кальциевых каналов, вошли в кандидатскую диссертацию. Обрисовав роль кальция в фундаментальных биологических функциях нервной системы, профессор перешел ко второй части лекции, имеющей прикладное значение. Оттолкнувшись от кальциевой гипотезы старения мозга, выдвинутой в 1980-е годы, он показал, что нарушение кальциевой сигнализации приводит к ряду нейродегенеративных заболеваний. Наиболее тяжкое из них — болезнь Альцгеймера, когда память не просто слабеет, а начинает исчезать.

Последние исследования под руководством Ильи Безпрозванного в Далласе и Петербурге находятся в русле трансляционной медицины: можно ли, зная, как работает кальциевая сигнализация в нейронах и какие механизмы нарушаются при старении, найти пути ее нормализации и попробовать замедлить развитие недугов? Самая свежая статья Ильи Безпрозванного и его сотрудников на эту тему в авторитетном журнале International Journal of Molecular Science вышла в тот самый день, когда он выступал со своей лекцией на съезде.

Один из 49 симпозиумов съезда, «Нейрофизиологические аспекты психической деятельности», был посвящен памяти академика Н.П.Бехтеревой (в следующем году будет отмечаться столетие со дня ее рождения). Можно лишь представить, с каким пристальным вниманием слушала бы Наталья Петровна отчет о физиологических исследованиях буддистских практик, в частности, тукдама — посмертной медитации, выполненных в тибетских монастырях Индии командой единомышленников под руководством ее сына академика РАН Святослава Медведева. Ведь это — то самое Зазеркалье, проникнуть в которое она пыталась на протяжении последних лет своей жизни, изучая измененные состояния сознания.

В этом тоже отразился дух современной физиологии, стремящейся раздвинуть свои горизонты. В полной мере подтвердились слова президента РАН Геннадия Красникова из приветствия съезду о том, что физиология — стратегическая наука нынешнего столетия.

Вопросы, ответы, комментарии