Роль молекулярных компонентов
Убедительные аргументы в пользу решающей роли молекулярных компонентов организма при заболеваниях, проявляющихся под действием инородных веществ, дают исследования механизма действия ряда лекарств. К этим эффектам следует отнести, например, токсичность гистамина. Так, смертельная доза гистамина для мыши одной линии около 1530 мг, тогда как для мыши другой линии только 230 мг.
Причина такого различия заключается в существовании гистамин фермента лишь у мыши первой линии. Так и в случае с инсулином. Для мыши одной линии смертельная доза 300 – 500 единиц действия, а для животного другой линии — только 3 – 8 единиц. Это различие объясняется прежде всего функционированием у мыши первой линии фермента инсулиназы, которая разрушает инсулин.
Так и у человека эффекты действия лекарств часто зависят от молекулярных основ обмена. Наилучший пример этого можно увидеть в действии сукцинилхолина — лекарства, вызывающего кратковременное поражение полостных мышц. Обычно при введении 50 мг этого лекарства возникает поражение мышц, проявляющееся в отсутствии дыхания, которое прекращается на 2 – 3 мин. Однако примерно у 5% людей эта же самая доза лекарства может вызвать отсутствие дыхания на час и больше (больного в случае необходимости подключают к аппарату «искусственные легкие»). Оказалось, что причиной продолжительности действия этого лекарства является присутствие патологического фермента псевдохолинэстеразы, разрушающего введенное лекарство значительно медленнее, чем нормальная псевдохолинэстераза.
Возникает вопрос, можно ли минимальные молекулярные нарушения, не определяемые обычно применяемыми методами исследований, считать причиной нарушений функционирования отдельных органов, а затем и целого организма? Ответить на этот вопрос можно лишь после нахождения методов обнаружения таких молекулярных отклонений. Но даже и сейчас известно, что скорость реакций, катализируемых ферментами, чрезвычайно велика. Одна молекула фермента может катализировать реакцию около 106 молекул субстрата в секунду. Легко понять, что если структурные изменения вызывают уменьшение скорости превращения субстратов до 105 молекул в секунду, то эта скорость еще так велика, что недостаточность субстрата не будет замечена. Если взглянуть, однако, на количество вещества, превращаемого организмом в течение всей жизни, в случаях максимального функционирования организма недостаточность может оказаться столь велика, что будут возникать патологические изменения как в отдельных органах, так и во всем организме.
Иногда изменения в свойствах ферментов, вызванных их структурными особенностями, играют положительную роль в эволюции. Интенсификация биосинтеза каких-либо важных для организма веществ (аминокислот и других) повышает его жизнеспособность, его устойчивость к заболеваниям.
У бактерий это проявляется наиболее четко. Например, многократно наблюдалось, что если в колонии какой-либо бактерии образовался мутантный штамм, даже если первоначальное количество его не превышало 1%, но он лучше рос, то через несколько сотен поколений он вытеснял старый штамм. Конкуренция в борьбе за среду у бактерий очень велика, поскольку у них ограничена возможность восполнения недостатка энергии вследствие малого количества метаболических путей. Это позволяет осуществлять быструю селекцию микроорганизмов.
У многоклеточных организмов, в том числе и у человека, эти изменения значительно сложнее. С одной стороны, благодаря большому разветвлению метаболических путей возникают неограниченные компенсационные возможности, с другой — человек может сознательно исключить действие на него ряда вредных влияний.
Лучше всего это известно на примере фруктозурии, выражающейся в непереносимости фруктозы. Признаки этого нарушения обмена заключаются в проявлении досле попадания в организм фруктозы тяжелой гипокликемии (увеличение по сравнению с нормой содержания фруктозы в крови), приводящей иногда к смерти. Такие описания чаще фиксируют патологию младенцев и детей до 4 лет, питание которых целиком зависит от родителей или воспитателей. Дети старше 4 лет проявляют индивидуальные вкусы и инстинктивно исключают вредную для них еду, связывая с ней проявления болезни.