Общие принципы. В прошлом констатация наследственного характера признака под-разумевала, что такой признак нельзя изме-нить путем внешних воздействий. Поэтому считалось, что наследственные болезни невозможно лечить. Многие врачи и пси-хиатры полагали, что роль генетики в раз-витии медицины незначительна. Ошибоч-ность подобной точки зрения становится ясной при изучении врожденных дефектов метаболизма. Наши возможности повлиять на заболевание или на аномалию поведения зависят часто не от того, наследуются они или нет, а от глубины наших знаний о механизмах развития патологии

Повлиять на наследуемые признаки можно в принципе на всех уровнях действия гена. Теоретически, наиболее полным было бы воздействие на уровне генетического материала-ДНК. Впервые перенос ДНК неполовым путем с помощью бактериофага (или другими способами) был продемонстрирован для бактерий. В нас-тоящее время такой перенос становится возможным для высших организмов, включая клетки человека. Методы генной инженерии привлекли внимание широкой об-щественности, однако без достаточных оснований акцент в публикациях делался на клонировании и создании искусственных людей. В результате многие были напуганы последствиями генетических исследований человека вообще. В действительности же генная терапия некоторых менделирующих заболеваний в будущем может стать очень эффективной. В таком случае она займет достойное место в ряду различных терапев-тических средств. Эту тему мы более подробно обсудим дальше, в разделе 9.2, посвященном генетическому будущему человечества.

В некоторых случаях, вероятно, проще заменить не сами гены, а их непосредствен-ные продукты, мРНК. В настоящее время примеры удачного применения такого под-хода неизвестны. Значительно дальше исследователи продвинулись в попытках заместительной терапии с использованием ферментов или других белков. Часто метаболические последствия генетического блока удается преодолеть путем соответствующего воздействия извне. Классический пример такого подхода лечение фенилке-тонурии диетой с ограниченным содержанием фенилаланина обсуждался в разд. 4.2.2.7. В других случаях клинические последствия связаны не с накоплением метаболитов, предшествующих блокированному этапу, а с отсутствием метаболита, следующего после нею. В такой ситуации может оказаться полезным добавление к пище отсутствующего метаболита.

Наконец, возможно успешное лечение многочисленных вторичных последствий генетических заболеваний от исправления нарушений эндокринной регуляции, выз-ванных блоком синтеза гормонов, до пере-ливания крови при наследственной анемии. Краткая сводка существующих тера-певтических возможностей приведена на рис. 4.28. Ниже будут рассмотрены много-численные примеры. Более полный обзор дан в [1058].
За местчтельная белковая или ферментная тирании, Классический пример лечение 1емофилии Л. Фнкюр VIII при активности в 30 40% от средней для нормы останавливает кровотечение. Такой уровень активности может быть достигнут инъекциями этого фактора. Его концентрат готовят из крови человека. Доступность концентрата сделала возможным лечение кровотечений в домашних условиях; больные гемофилией могут вести почти нормальную жизнь. Проблемы возникают в связи с тем, что для приготовления достаточных количеств требуемого препарата необходимо большое количество донорской крови [428]. В настоящее время уже сделаны первые и решающие шаги, направленные на получение чистых препаратов фактора VIII методами генетической инженерии: соответствующий ген уже клонирован, достигнута его экспрессия (в составе плазмиды) в культуре трансформированных клеток.

Другим примером может служить лечение препаратами псевдохолинэстеразы больных с нарушенной активностью этого фермента [1105]. Отметим два благоприятных фактора, облегчающих коррекцию данной патологии

1 Недостаточность псевдохолинэстера-зы не оказывает вредного воздействия в нормальных условиях, профилактическое лечение требуется только тогда, когда больному вводят мышечные релаксанты, т е при серьезных операциях
2 После инъекции нормальной плазмы активность фермента уменьшается в два раза в течение 12 часов Таким образом, для проведения операции достаточно одной инъекции

При первых попытках лечения в ка-честве источника фермента использовали плазму здорового человека, но вскоре стало очевидно, что очищенные препараты фермента обладают явными преимущест-вами Как показано на рис 4 29, необходи-мый уровень фермента поддерживается достаточно долго после инъекции и норма-лизует длительность релаксации мышц

Ферментная терапия других наследст-венных заболеваний пока не вошла в каждодневную врачебную практику, хотя предварительные исследования оказались довольно успешными, например в случае болезни Гоше, при которой внутривенно вводили недостающую глюкоцереброзида-зу (23080, [1056]) Как правило, заместительная терапия при заболеваниях, вызванных ферментной недостаточностью, требуется в течение всей жизни В связи с этим возникают следующие проблемы

а) фермент удаляется из организма довольно быстро, необходимо постоянное поддержание его уровня;
б) если вводимый фермент будет воспринят иммунной системой как чужеродный белок, антитела сделают инъецируемый материал биологически неэффективным.

Существуют различные способы пре-одоления подобных препятствий. Для получения ферментов, которые синтезируются в клетках человека и потому являются наиболее предпочтительными для терапии, необходимы очень большие объемы кле-точных культур. Источником ферментов может служить также плацентарный мате-риал. Ферментативный дефект при мукопо-лисахаридозе типа Хурлера (разд. 4.2.2,3) удается временно компенсировать переливанием лейкоцитов [1168], а при болезни Хантера пациентам имплантируют культивированные in vitro фибробласты близких родственников [1052]. В обоих случаях достигается временное снижение количест-ва накопленного метаболита. Недавние достижения в этой области подробно обсуждаются в других обзорах [1057; 1058]. Если фермент вводить в составе полупроницаемых микрокапсул, доступ к нему возможных антител будет затруднен, в то время как субстрат, молекулы которого обладают обычно гораздо меньшей молекулярной массой, сможет проникнуть внутрь капсулы [983].

Для ферментов, поглощаемых клетками, таких, как ферменты лизосом, которые участвуют в катаболизме гликозаминогли-кана (разд. 4.2.2.3), можно применять внутривенное введение без использования капсул. В заключение отметим, что заместительная терапия при заболеваниях, вызванных дефектами ферментов, не всегда возможна и эффективна. Более плодотворным нам представляется подход, который под-разумевает воздействие на метаболические последствия ферментативных дефектов.

Изменение факторов внешней среды удале-ние метаболита перед блокированным этапом. Метаболит, являющийся субстратом дефектного фермента и накапливающийся перед блокированным этапом метаболического пути, достаточно просто удалить, если он не синтезируется в организме, а поступает с пищей. Мы уже говорили об этом в случае фенилкетонурии. В качестве другого примера можно привести галактоземию, которая возникает из-за недостаточности одного из трех ферментов, превращающих галактозу в глюкозу. При этом заболевании удалить накапливающийся субстрат проще, поскольку галактоза содержится почти исключительно в молоке. Проблема усложняется, если вредный метаболит нельзя удалить, не нарушив тем самым нормальной функции организма.

В некоторых случаях субстрат дефект-ного фермента в норме образуется непос-редственно в организме. В качестве при-мера можно опять привести мукополисаха-риды: они постоянно синтезируются и нужны для многих структурных элементов организма. В такой ситуации небольшое снижение синтеза может замедлить развитие заболевания, а иногда даже помочь организму справиться с ним благодаря использованию остаточной активности фермента или альтернативного метаболи-ческого пути. Описаны случаи, когда нару-шение ферментативной активности феноти-пически проявляется не в накоплении метаболита перед блокированным этапом, а в отсутствии метаболита после него.
Изменение факторов внешней среды: замещение метаболита после блокированного этапа. Терапия такого типа широко применяется при нарушениях синтеза гормонов. Этой теме посвящено несколько недавних обзоров [171; 1288; 1243]. Упомянем также болезни накопления гликогена (типы 1 и III).

В этом случае большая часть клини-ческих симптомов обусловлена не собственно накоплением гликогена, а невозможностью его расщепления до глюкозы, что ведет к хронической гипогликемии. Лечение внутривенными инъекциями глюкозы столкнулось бы с непреодолимыми трудностями и, кроме того, привело бы к еще большему накоплению гликогена. Поэтому было предложено хирургическое вмешательство с целью формирования пути, позволяющего крови миновать печень; в результате поступающая из кишечника кровь содержит глюкозу в достаточной концентрации. Создание шунта между портальной и нижней полой венами позво-ляет большей части крови миновать печень и транспортировать глюкозу непосредст-венно к сердечной мышце и к другим органам. После этой операции в состоянии больных наблюдается явное улучшение [1131].
Другим примером может служить оро-товая ацидурия, описанная в разд. 4.2.2.4. Избыток оротовой кислоты сам по себе не вызывает заметных вредных последствий, однако, недостаток уридинсодержащих соединений приводит к нарушению синтеза нуклеиновых кислот, что влечет за собой мегал областную анемию и, кроме того, серьезную задержку роста. Добавлением уридина к пище удается восполнить недостаток метаболита и предотвратить проявление клинических симптомов заболевания.

Удаление метаболита, предшествующего блокированному этапу, и добавление метабо-лита, следующего за блоком. При заболеваниях, связанных с накоплением гликогена, повышение концентрации глюкозы (которая образуется в блокированной реакции благодаря тому, что кровь частично минует печень) приводит одновременно к уменьшению накопления гликогена. При других бо-лезнях клинические симптомы обусловлены обоими механизмами, что приводит к усложнению терапии. Примером может служить гомоцистинурия [23620], причиной которой является нарушение цистатионин -синтазы (рис. 4.30). Гомоцистеин образуется из метионина, поступающего с пищей. Поэтому необходимо уменьшить количест-во потребляемого метионина. Но посколь-ку метионин, как и фенилаланин, принад-лежит к числу незаменимых аминокислот, его нельзя полностью исключить. Важно также, что в нормальных условиях из ме-тионина образуется цистеин (рис. 4.30). Для гомоцистинурии характерно большое число симптомов. Многие из них вызваны недостатком цистеина; поэтому диета включает повышенное количество цистеи-на. При другом типе гомоцистинурии по-могают терапевтические дозы витамина В6, который является коферментом цистатио-нин-синтазы.

Лечение путем устранения побочных эф-фектов метаболических заболеваний. В настоящее время большинство наследственных болезней, поддающихся лечению, лечат именно этим способом. При таком подходе не требуется точного знания патофизиологических и генетических механизмов. Например, мы почти ничего не знаем о биохимических причинах полидактилии, «заячьей губы» или «волчьей пасти». Но это не мешает успешно оперировать таких больных. Очень мало известно о биохимических основах психических болезней (разд. 8.2.3.6). Тем не менее для лечения больных, страдающих шизофренией или эмоциональными расстройствами, ока-залось возможным подобрать чисто эмпи-рическим путем вполне адекватный способ медикаментозного лечения. Во всех облас-тях медицины большая часть методов лечения (включая успешные) основана на эмпирических выводах независимо от того, каким в действительности является вклад генетической компоненты в развитие забо-левания. В настоящее время наши возмож-ности лечения наследственных болезней не очень велики [1045]. Впрочем, этот вывод можно отнести к большинству заболеваний.

Главная цель медико-биологических исследований - терапевтическое вмешатель-ство, основанное на детальных знаниях патофизиологических механизмов. В ка-честве примера приведем группу адреноге-нитальных синдромов, обусловленных дефектами ферментов, участвующих в синтезе стероидных гормонов надпочечников. Установлено, что при нарушении синтеза кортизола (17-оксикортикостерона) блокирована нормальная обратная связь, подавляющая образование АКТГ в гипофизе, который стимулирует образование в большом количестве 17-кетостероидов из 17-оксипрогестерона. Кетостероиды в свою очередь стимулируют развитие половых признаков и ведут к маскулинизации боль-ных женщин. Добавление кортизола вос-станавливает цикл обратной связи, снижается образование АКТГ и, вследствие этого 17-кетостероидов, что предотвращает маскулинизацию (рис. 4.31). Диета при болезнях метаболизма и общий генотрофический принцип. При многих болезнях метаболизма фенотипических последствий ферментативного дефекта можно избежать, если соответствующим образом изменить диету. Только в силу редкости подобных состояний их относят к патологии: если бы подобные ферментатив-ные нарушения обнаруживались у большей части населения, мы изменили бы соответ-ственно свои привычки в еде, и то, что сейчас считается дефектом, рассматривалось бые как норма. Примером может служить сниженное всасывание лактозы, содержащейся в молоке, характерное для большинства лиц восточного происхождения, негров и многих европейцев. Потребление больших количеств молока и молочных продуктов вызывает у таких дефектных по лактазе больных метеоризм и чрезмерно повышенную перистальтику. У большинства людей, происходящих с се-веро-запада Европы, такие проблемы не возникают, поскольку уровень лактазы у них достаточно высок (разд. 7.3.1; [1924; 1922]).

В разд. 4.2.2.5 были описаны патологи-ческие состояния, вызванные нарушениями всасывания, переработки и утилизации предшественников коферментов (витаминов). Эти болезни можно лечить необычно высокими дозами конкретных витаминов. Однако с эволюционной точки зрения даже нормальная потребность в витаминах может рассматриваться как множественная
генетически обусловленная недостаточность, поскольку и Neurospora crassa, и Е coh способны синтезировать практически все витамины. L-аскорбиновая кислота (витамин С) играет роль мощного восстановителя в метаболизме млекопитающих и синтезируется почти всеми видами, за исключением человека, высших приматов и морских свинок Люди нуждаются в пос-тоянном «лечении с помощью замещения», которое, к счастью, обеспечивается нор-мальным питанием Однако в исключи-тельных ситуациях, например, в дальних плаваниях прошлых столетии, когда пища не содержала достаточного количества витамина С, развивалась цинга

Другие метаболические пути, утраченные в ходе эволюции,-это пути синтеза так называемых, незаменимых аминокислот Для некоторых бактерий и грибов эти незаменимые для нас аминокислоты тако-выми вовсе не являются, а могут синтези-роваться из простых источников азота, таких как аммиак

До сих пор мы рассматривали диети-ческое лечение в основном редких, наследственных вариантов с ярко выраженными эффектами. Однако даже при простом измерении концентрации фенилаланина в сыворотке, кроме крайних, классических случаев ФКУ, обнаруживаются случаи легкой гиперфенилаланинемии. Для поддержания «нормального» в обычном понимании этого слова развития таким людям не нужно придерживаться специальной диеты. Однако имеются данные, указывающие на несколько повышенную подверженность болезням гетерозигот, у которых снижена активность фенилаланингидроксилазы. Ес-ли это подтвердится, можно будет сказать, что такая чувствительность зависит от количества избыточного фенилаланина, остающегося после удовлетворения нужд синтеза белка.

В разд. 6.1.2 мы обсудим генетический полиморфизм. Установлено, что треть всех находящихся в крови человека ферментов встречается в различных молекулярных формах, часто с неодинаковой активностью. Это означает, что метаболические пути слегка отличаются у разных индивидов (за исключением однояйцевых близнецов), т.е. человек «биохимически инди-видуален» [225]. Одна из особенностей такой индивидуальности заключается в том, что для оптимального развития пищевые потребности разных людей могут слегка отличаться. Этот «генотрофический принцип» является частью взаимной адаптации индивида, его конкретной генетической конституции и окружающей его среды.