Как алкоголь повреждает стволовые клетки и повышает риск рака
Мы знаем, что алкоголь является канцерогеном для человека, но новые исследования на генетически модифицированных мышах указывают на то, что он меняет ДНК наших жизненно важных стволовых клеток.
За исключением сигарет алкоголь, возможно, является самым распространенным канцерогеном, которому люди подвергают себя по собственному желанию. Тем не менее, до недавних пор было не совсем ясно, как эта нехитрая субстанция провоцирует рак. Наконец недавний эксперимент на генетически модифицированных мышах пролил свет на возможный механизм.
Предыдущие исследования показали, как работает основной механизм, защищающий нас от повреждений ДНК, вызванных алкоголем. Первый уровень этой защиты состоит из энзима, который превращает ацетальдегид – токсичный побочный продукт, который организм вырабатывает при встрече с алкоголем – в безвредную субстанцию.
Второй уровень защиты основан на восстанавливающей системе, которая нейтрализует вред, который нанес ацетальдегид ДНК. Новое исследование пошло дальше, чтобы выяснить, как алкоголь – и, следовательно, его токсичные продукты распада – вредит ДНК стволовых клеток крови.
Наследственные нарушения гена, из-за которых защитный механизм работает плохо, часто встречаются у людей. Примерно у 500 миллионов жителей юго-восточной Азии отсутствуют биологические механизмы, нейтрализующие ацетальдегид. Стоит им выпить, как у них тут же краснеет лицо и ухудшается самочувствие. Кроме того, у них выше риск рака пищевода.
Четырехкратный урон
Оказалось, что ДНК мышей, генетически модифицированных таким образом, чтобы имитировать отсутствие защитного механизма, в 4 раза более подвержена повреждениям от дозы алкоголя. Таким образом, они очень зависимы от восстанавливающей системы, или второго уровня защиты, которые не дает скапливаться необратимым повреждениям ДНК.
Хотя восстанавливающая система, нейтрализующая вред, у людей отсутствует очень редко, бывают и такие случаи. Пациенты страдают от страшного заболевания – анемии Фанкони, которое ведет к преждевременной смерти из-за потери крови, рака крови и других видов рака.
На примере мышей, у которых нет обоих защитных механизмов, было последовательно доказано, что алкоголь наносит вред хромосомам (структурам в ядре, в которых хранится наследственная информация) в кровяных клетках, что ведет к их реорганизации. При помощи ультрасовременного определения последовательности ДНК удалось изучить геном редких стволовых клеток, которые переносят кровь у мышей, и показать, как на них повлиял этот урон.
Вред, нанесенный геному стволовых клеток, может нарушить их работу. Тем не менее, из-за того, что эти жизненно важные клетки образовывают большое количество специализированных кровяных клеток, изменения в геноме одной-единственной стволовой клетки могут передаться множеству дочерних клеток. Изменения генома неизменно ведут к изменению генов, что иногда превращает клетки в раковые.
Ничего не точно, но это шаг вперед
Так как исследование было посвящено стволовым клеткам мышей, нельзя с уверенность заявить, что алкоголь вызывает рак крови. Тем не менее, хорошо известно, что алкоголь действительно влияет на процесс кровообразования. Результаты эксперимента в определенной степени объясняют, почему так произошло.
Главное преимущество изучения крови в том, что гипотезы легко можно проверить экспериментальным путем. Это справедливо и по отношению к стволовым клеткам, которых можно сосчитать и оценить при помощи трансплантации костного мозга. Например, можно пересадить желаемые стволовые клетки мыши, у которой их больше нет. Со временем пересаженные стволовые клетки дадут начало новой крови, и то, насколько успешным будет процесс, зависит от их производительности. Таким образом, анализ стволовых клеток крови позволяет увидеть, как алкоголь может вредить другим клеткам тела, включая те, из которых состоит печень и кишечник.
Хотя оказалось, что вред алкоголя ограничен эффективным защитным механизмом, его наследственная дисфункция нередко свойственна людям. Более того, стоит подчеркнуть, что данный защитный механизм, как и все в своем роде, несовершенен и может не выдержать постоянных нагрузок.