"Рождающий сосуды" - так переводится с греческого слово "ангиогенин",обозначающее небольшой по биохимическим меркам белок. Впервые он был обнаруженоколо 15 лет назад при обстоятельствах почти драматических и связанныхс именами двух блестящих ученых - соседей по Гарвардской медицинской школе:Берта Вэлли и Джуды Фолкмана. Гипотеза Фолкмана Предметом исследования хирурга Джуды Фолкмана была раковая опухоль:начиная с 1963 года он вместе со своими коллегами пытался выяснить, какстимулирует она образование вокруг себя избыточных кровеносных сосудов.Ведь именно через них опухоль буквально высасывает из пораженного организмавсе, что ей необходимо для дальнейшего роста и метастазирования.Фолкман предположил, что достигшая нескольких миллиметров в диаметреопухоль начинает выделять некое особое вещество, которому он дал названиеTAФ (от английского tumor angiogenesis factor - ТАF - фактор кровоснабженияопухолей). Хирург полагал, что, проникая сквозь ткани к ближайшим сосудам,этот TAФ и вызывает образование у них ответвлений, направленных к опухоли.Предварительные данные о существовании TAФ Фолкман получил на рубеже60-70-х годов и тогда же начал искать способ, который позволил бы как-тоблокировать действие этого вещества и прекратить тем самым развитие опухолии возникновение метастаз.Будучи не только выдающимся ученым, но и талантливым пропагандистомсвоей идеи, Фолкман в середине 70-х годов сумел добиться финансированиянеобходимых исследований гигантом американского фармацевтического бизнеса- компанией "Монсанто". Рассчитанный на 12 лет контракт между этой фирмойи Гарвардской медицинской школой оказался неординарным даже по американскиммеркам: на работы, связанные с изучением TAФ, компания выделила Фолкмануи его коллеге - биохимику Берту Вэлли грандиозную сумму в 23 миллиона долларов,получив взамен эксклюзивное право на все патентуемые результаты.Столь уникальное соглашение между ведущим частным университетом и крупнейшейчастной компанией вызвало многочисленные комментарии, что неудивительно:какими перспективными ни казались бы исследования Фолкмана в середине 70-хгодов, но 12 лет в современной науке - срок очень большой, особенно в онкологии.Приоритеты за это время могут смениться неоднократно. Фирма тем не менеерисковала немногим, этот контракт стал для нее прекрасной рекламой.Что же касается самих исследований, то они поначалу продвигались безвидимых результатов. Потребовалось, например, несколько лет для того, чтобынаучиться очищать в достаточных для исследований количествах вещества,выделяемые опухолью, а также надежно оценивать эффективность образованиясосудов под действием этих веществ.Пути Вэлли и Фолкмана постепенно разошлись. Фолкман продолжал упорноработать с опухолевыми клетками крыс, а группа Вэлли, перебрав несколькотипов опухолей, остановилась на клетках рака толстой кишки человека. Определялосьэто, видимо, соображениями актуальности (от такой опухоли лечили в то времяпрезидента Рейгана), но именно такой поворот событий и привел в итоге коткрытию ангиогенина. Враг № 1 найден? В 1985 году редакция американского журнала "Биохимия" опубликовала всвоем сентябрьском номере сразу три статьи Берта Вэлли и его коллег. Встатьях сообщалось о выделении, характеристике и структуре гена "первогоTAф, выделенного в чистом виде из опухоли человека", и именно этому веществуавторы дали название "ангиогенин". Получение его было сопряжено с весьмазначительными трудностями. Для выделения всего 1 миллиграмма исследователямпришлось переработать около 2000 (!) литров культуры клеток злокачественнойопухоли человека. Сопоставить этот труд вполне можно с научным подвигомсупругов Кюри, которые с риском для жизни и здоровья добыли первые миллиграммырадия из тонны урановой руды.Впрочем, и по активности своей новый белок тоже оказался под стать радию.Вносимый в количестве миллионных долей миллиграмма в мембрану оплодотворенныхкуриных яиц или в роговицу глаза подопытных крыс, он всего за несколькодней индуцировал образование вокруг места имплантации густой сетки капилляров.Но был ли Вэлли убежден в том, что выделенный белок и есть главный виновниккровоснабжения опухоли? Ведь сообщение о своем открытии он дал только вжурнале "Биохимия", где был членом редколлегии. Можно предположить, чтотакой уверенности у Вэлли не было. Тем более, что и Фолкман, и другие исследователиуже сообщили к этому времени об открытии иных эффективных стимуляторовроста кровеносных сосудов, выделенных как из опухолевых, так и из нормальныхтканей.Скорее всего, причиной срочных публикаций в "Биохимии" стала необходимостьподдержать интерес тех, кто давал деньги, к тяжелой многолетней работе,но подобный элемент сенсационности породил неоднозначное отношение коллегк замечательному открытию группы Вэлли.А оно было действительно замечательным, даже если вообще не рассматриватьего значения для практической онкологии. Потому что ангиогенин оказалсясовершенно не похожим на TAФ Фолкмана, а более всего напоминал хорошо известныйбиологам фермент РНКазу (рибонукле азу) А из поджелудочной железычеловека. Структура этого фермента, расщепляющего в организме рибонуклеиновыекислоты, была полностью определена задолго до открытия Вэлли, и она, какоказалось, на 35% совпадала со структурой ангиогенина. Надо ли объяснять,насколько это облегчило расшифровку пространственной структуры молекулынового белка?Любопытно, что РНКаза А никак не стимулирует рост сосудов, аангиогенин способен, подобно ей, воздействовать на молекулы некоторых рибонуклеиновыхкислот (РНК). И в частности, может (хоть и гораздо медленнее, чем РНКаза,и с образованием более крупных кусков) расщеплять РНК рибосом - "молекулярныхмашин", при помощи которых клетки строят нужные им белки.Оказалось также, что активность ангиогенина как фермента прямо связанас его сосудообразующим действием. При замене в ангиогенине важных для РНКазнойактивности аминокислотных остатков он не только лишался способности действоватьна РНК, но и одновременно переставал стимулировать рост сосудов.Несмотря на впечатляющие успехи Вэлли в исследовании ангиогенина, саммеханизм формирования сосудов под его воздействием остался тайной за семьюпечатями. Выдающийся специалист по ферментам, Берт Вэлли не был, однако,столь признанным лидером в вопросах кровоснабжения опухолей, как хирургФолкман, и ведомый высказанной Фолкманом гипотезой наткнулся на феномен,который разгадать не смог.Сам же Фолкман продолжал все эти годы последовательно искать TAФ, источникомкоторых служили бы поврежденные клетки. Предельно упрощая предложенныйим механизм, можно сказать, что выделение TAФ он рассматривал как ответна повреждение клеток при ранении или при врастании опухоли в здоровыеткани. Повреждаться и служить источником TAФ могли, по его мнению, и опухоль,и соседние с ней нормальные ткани, и специальные клетки, защищающие организмот вторжения чужого. К месту повреждения, откуда, по Фолкману, исходилслуживший своего рода сигналом SOS поток TAФ, начинали тянуться ответвлениясосудов: организм стремился доставить туда все необходимое для залечиванияраны. Но эта помощь перехватывалась растущей опухолью, использовавшей еедля своего собственного развития.Фолкману и в самом деле удалось выделить из разрушенных тканей подобныеTAФ белковые вещества, повышавшие, в соответствии с его ожиданиями, подвижностьклеток на наружных стенках сосудов и заставлявшие их делиться. Но ангиогенин,который не вписывался в предложенный механизм, был упущен. Ведь он в отличиеот TAФ не дожидался разрушения образовавших его клеток, чтобы выйти наружу.Клетки изученной Вэлли опухоли выбрасывали его в среду сразу, избавляясь,по всей видимости, от "опасного" фермента, способного испортить рибосомыи расстроить их жизненный цикл. В роли стимулятора подвижности и деленияклеток поверхностного слоя сосудов ангиогенин явно проигрывал TAФ, но онникому не уступал в способности вызывать рост капилляров. Разочарование В научном сообществе открытие ангиогенина было встречено горячими ииногда весьма острыми дискуссиями. Публикацию об одной из них, происходившейлетом 1987 года, дал журнал "Сайенс". По следам работ Вэлли аналогичныеисследования проводились в медицинской школе Университета Дюка (США) подруководством Юдит Суайн. Полученные ею с коллегами результаты привели ихк совершенно иным заключениям: во-первых, ангиогенин - вовсе не опухолевый,а нормальный печеночный белок, во-вторых, синтез ангиогенина в печени свозрастом значительно увеличивается, что вообще ставит под сомнение егороль в формировании сосудов, которое активно происходит только в раннемвозрасте. Суайн вопрос об истинной роли ангиогенина в организме сочла нерешенным.Вэлли ответил ей, что ее представления о TAФ как непременно опухолевомбелке неверны и что лично его ничуть не смутит, если ангиогенин окажетсянормальным белком, тем более, что и сам он недавно обнаружил ангиогенинв крови. А результатами Суайн он ничуть не удивлен, поскольку никогда преждене предлагал никакой гипотезы о том, что же такое на самом деле ангиогенин.Всего через два месяца - в августе 1987 года - статьи группы Вэлли вышлиодновременно в двух научных журналах. В одной из них сообщалось, что ангиогенинобнаружен в сыворотке крови, и притом в количестве (60-150 микрограммовв литре), много превышающем выделенное некогда из опухоли толстой кишки.В другой были данные, показывающие полное отсутствие связи между "злокачественностью"клеток и их способностью к образованию ангиогенина.Образ ангиогенина как "врага № 1" - главной причины кровоснабжения опухолей- был разрушен, и это отрицательно сказалось на отношении к работам нетолько Вэлли, но и Фолкмана. Период эйфории прошел, наступило пониманиесложности и, главное, длительности предстоящих исследований и, как следствие,- охлаждение интереса к ним. Последующие десять лет работы Фолкмана, Вэллии их ближайших сподвижников продолжались исключительно на энтузиазме, аперспектива создания новых противораковых средств отодвинулась на неопределенныйсрок. Покровитель материнства Но что же делает ангиогенин, синтез которого Суайн обнаружила в печени,в крови здорового человека? Сегодня, спустя десятилетие, уже никто не сомневаетсяв том, что этот белок выполняет множество функций и в том числе участвуетв защите организма при стрессовых ситуациях. Недаром уровень его повышаетсяодновременно с синтезом тех белков, которые характеризуют в организме "острыесостояния".Но особую роль играет этот уникальный белок во взаимоотношениях материи ребенка как в период беременности, так и позднее - во время вскармливания.И это неудивительно: ведь термин "ангиогенез", введенный, согласно Фолкману,в 1935 году, служил поначалу синонимом именно интенсивного образованиякровеносных сосудов в плаценте (детском месте) беременной женщины. Пожалуй,это единственный пример, когда формирование сосудов во взрослом организмепроисходит в отсутствие заживления ран или каких-то патологических процессов.При нормальном развитии плаценты, как было установлено нидерландскимиспециалистами, уровень ангиогенина в сыворотке крови беременных женщинот десятой до сороковой недели вынашивания плода возрастает в среднем со150 до 250 микрограммов на литр, а при нарушениях формирования плацентыостается тем же, что в начале беременности, - 150 мкг/л.В самом же плоде (точнее - пупочной вене) содержится в момент его рожденияпримерно 120 мкг/л, но в первый же день появления ребенка на свет этотуровень возрастает до 160 мкг/л, а к четвертому дню - до 240 мкг/л. Откудаже берется столько ангиогенина в крови малыша, крохотная печень котороговырабатывает лишь малую долю того, на что способна печень взрослого человека?Ответ очевиден: из молока матери.Обнаружили ангиогенин в молоке французские специалисты в 1988 году.В коровьем молоке его содержание составляет от 2 до 10 мг/л, что намногобольше, чем в крови животного. Авторы настоящей статьи сравнили содержаниеангиогенина в молоке двух групп коров одной и той же породы - отелившихсявпервые и после нескольких отелов. Оказалось, что с увеличением числа отеловуровень ангиогенина в коровьем молоке достоверно растет (приблизительнос 3 до
4 мг/л), и это лишний раз подтверждает ветхозаветную истину - первенцынедополучают от матери того, что более щедро дается их младшим братьями сестрам. Ангиогенин необходим растущему организму и соответственно растущимвместе с ним сосудам.Особенно важен, с нашей точки зрения, самый начальный период лактации- время образования молозива. Ведь в первые часы жизни уровень ангиогенинав крови малыша наиболее низок, и именно в это время организм матери долженвыделять новорожденному его максимальное количество. Через три-четыре дня,когда уровень ангиогенина в крови ребенка сравняется с материнским, уровеньангиогенина в молоке матери снижается в 4-8 раз по сравнению с начальным.Впрочем, то, что касается молозива, - это лишь наша рабочая гипотеза,которую проверить пока толком не удалось. Как оказалось, далеко не у каждойроженицы бывает теперь в первые сутки достаточно молозива. Виновата лив этом наша городская экология или современный образ жизни в целом - гадатьнет смысла.Да что молозиво! Растущие из года в год очереди к молочным кухням наводятна мысль о том, что вскоре могут стать анахронизмом понятия "кормящая мать"и "грудное дитя", а свой первоначальный смысл они сохранят лишь на полотнахкартинных галерей. Поэтому все острее встает перед человечеством проблемасоздания полноценных заменителей грудного молока. На пути к молочной кухне В Институте биохимии им. А. Н. Баха РАН в течение десяти последних летпроводятся исследования биохимической роли ангиогенина молока. Эти работыстали возможными благодаря энтузиазму и активной помощи группы специалистовМосковского государственного университета прикладной биотехнологии: действительногочлена Российской академии сельскохозяй ственных наук И. А. Рогова, заведующейкафедрой технологии молока и молочных продуктов профессора А. М. Шалыгинойи доцента Н. А. Тихомировой.Совместными усилиями было установлено, что многие предназначенные длягрудного вскармливания молочные продукты либо содержат недостаточное количествоангиогенина, либо лишены его вовсе. Этот белок, устойчивость которого вприродных условиях такова, что его не в состоянии переварить даже желудочныйсок, явно не приспособлен к существующим технологиям молочной промышленности.Зато в отходах ее ангиогенина остается немало, особенно в сыворотке илив фильтрате после сгущения молока на ультрафильтрационных установках дляприготовления детского питания. Вместе с РНКазой и другим ферментом - лизоцимомангиогенин прекрасно проходит сквозь мембраны, на которых концентрируютказеиновые фракции молока. Между тем эти теряющиеся в отходах компонентыспособны придать молоку бактерицидные свойства. Роль лизоцима и РНКазыв подавлении болезнетворных бактерий известна давно, но то, что подобнымисвойствами обладает и молочный ангиогенин, стало ясно лишь из последнихэкспериментов.Получить ангиогенин из сыворотки или отходов концентрирования молокасравнительно просто. Достаточно лишь направить жидкие стоки не в канализацию,а на стерильную фильтрацию и затем пропустить через дополнительную мембранус меньшим, чем принято, размером пор. Получаемый при этом концентрат ангиогенина,РНКазы и лизоцима может быть впоследствии высушен, и ценный продукт готов.На получение таким способом одного миллиграмма ангиогенина затрачиваетсячуть больше литра отходов молока.Конечно, применение ангиогенина или его концентратов в детском питаниипока не бесспорно. Требуются дальнейшие исследования, которые прояснилибы роль этого белка в организме новорожденного, и особенно в процессе формированияу него сосудов. Неясно пока и как попадает молочный ангиогенин из кишечникав кровь, в какие органы он преимущественно доставляется кровотоком, гденакапливается и как действует. И, наконец, необходимо проверить аллергенныесвойства ангиогенина коровьего молока, структура которого лишь на 64% совпадаетсо структурой ангиогенина человека.Существует, кстати, и возможность производить настоящий ангиогенин человека- на основе генно-инженерных штаммов бактерий и культур клеток животных.Такой ангиогенин вряд ли станет в ближайшее время столь же доступным, какмолочный, и применяться он будет, скорее всего, не как диетический продукт,а лишь в научных и лечебных целях. Но в принципе использование ангиогенинавсех видов имеет, по всей видимости, большое будущее: и в производстведиетических и лечебных пищевых продуктов, и в терапии, и в изготовленииразного рода паст, кремов и мазей. Вместо эпилога Но что же Вэлли, переживший столь крутой поворот в оценках ангиогенина?Продолжая исследования, он еще в 1993 году обнаружил вещества, способныеблокировать сосудообразующее действие ангиогенина. Среди них был актин- один из самых распространенных белков организма, составляющий основумышечной ткани. Введение актина подопытным животным с экспериментальнымиопухолями позволило предотвратить рост сосудов и замедлить тем самым развитиеопухоли.А буквально два-три года назад в литературе появилась информация о разработкахпротивоопухолевых препаратов нового поколения, не отравляющих в отличиеот химиотерапии здоровые ткани. В числе этих препаратов - тот же актини его аналоги. Исследования продолжаются. М. Рабинович, Г. Комолова, Ю. Рустамьян и И. Ионова (Институт биохимииим. А. Н. Баха Российской академии наук).
Образование капилляров вокруг места вживления в кожу крысы ангиогениновогопрепарата пролонгированного действия. Фото авторов статьи.



Модели пространственной структуры молекул ангиогенина человека (а),РНКазы А (b) и ангиогенина крупного рогатого скота (c) (по данным работгруппы Б. Вэлли). Структуры обоих ангиогенинов весьма близки. Больше различийможно найти с РНКазой. Прежде всего - это дополнительная петля у РНКазы(на переднем плане внизу, на синем фоне элементов В6 и В7, окрашена желтым),которой нет у ангиогенинов. Именно благодаря отсутствию этой петли клеткиповерхности сосудов, видимо, узнают ангиогенины, отличая их от РНКаз. X-сутки
Y- мг/л
Динамика изменения содержания ангиогенина в молозиве и женском молокев первую неделю после родов (данные авторов статьи).




Слева воспроизведен фрагмент полотна Антонио Аллегри Корреджо "СвятаяНочь" (Дрезденская картинная галерея). Пресвятая Дева кормит новорожденногоИисуса. Справа - репродукция всемирно известного шедевра Леонардо да Винчи"Мадонна Литта" из коллекции Государственного Эрмитажа. Младенцу на видоколо полугода.