Життя після смерті буває різним. Зокрема, і клітинним. Душа покинула тіло, але клітини активно працюють. Над чим? Це вже інше питання, і відповіді на нього вчені, як то не дивно, ще не знайшли...

 

До нашого народження, коли ще навіть не сформувався наш мозок, клітини у нашому тілі були дуже активними. Вони постійно розщеплювались, ділились, диференціювались, формуючи будівельні блоки, які, в кінцевому підсумку, стануть розумним організмом.

Отже, наші клітини існували ще до нашої появи на світ - але вони також переживуть нас. Виявляється, навіть після того, коли для нас погасне світло, вони й далі не здаються. Декотрі з них житимуть ще дні і навіть тижні у мертвому тілі.

Що ж, власне, відбувається у тих клітинах, які продовжують боротись? Досі ніхто не завдавав собі зусиль детально це дослідити. Але тепер нарешті з'явилося дослідження, яке ставить багато непростих запитань і змушує нас по-новому подивитися на те, що таке смерть.

Виглядає на те, що клітини не просто деякий час живуть після того, коли організм вмирає, а борються за життя. Активність деяких генів після смерті різко зростає. Клітина неначе відчуває, що з організмом сталось щось жахливе, і судомно мобілізує свої сили. Це - схоже на астронавта, котрий раптом втрачає зв'язок із Землею. Він починає з усіх зусиль посилати радіосигнали, не знаючи, що ядерний апокаліпсис знищив усе живе.

Науковці, котрі взялися дослідити цю генетичну активність post-mortem, вважають, що вона може відігравати вагому роль для трансплантології, генетичних досліджень та судово-медичної експертизи. Але спершу їм треба переконати колег, що клітинне «життя після смерті» взагалі варто досліджувати.

«Національний інститут здоров'я, скоріш за все, не дасть вам на це гранту. Це - надто незвичайно, хіба ні?» - розповідає один з авторів дослідження, хімік та генетик з Центру дослідження раку «Місто надії» Каліфорнії Олександр Пожитков.

Усе розпочалося у 2009 році, коли Пожитков працював в Інституті еволюційної біології Макса Планка у Німеччині. Саме там він отримав шанс займатися проектом, який обдумував усе своє життя.

Для дослідження Пожитков взяв близько 30 рибок даніо-реріо (ці тропічні рибки часто використовують у дослідженнях, адже вони мають прозорі ембріони, за якими дуже легко спостерігати). Він вбив рибок шляхом шокового занурення в крижану воду, а згодом помістив їх у акваріум з температурою води 27 градусів.

Протягом наступних чотирьох днів він періодично виймав тіла рибок з акваріуму, заморожував їх рідким азотом і аналізував їхні матричні РНК. Матричні РНК - це довгі ниткоподібні молекули, які транслюють ДНК у білки. Кожна її смуга - це транскрипція якоїсь секції ДНК. Пізніше Пожитков та його колеги повторили цей експеримент із мишами, яким, однак, заподіяли смерть через зламування шиї, а не холодний шок.

Коли колега Пожиткова, біохімік з Вашингтонського університету Пітер Нобель, досліджував дані про те, наскільки активними матричні РНК стають після смерті, дещо його здивувало. Як у рибок, так і в мишей трансляція генів у білки, як і очікували, після смерті загалом знизилася. Однак, кількість матричних РНК вказувала на те, що приблизно в 1% генів, навпаки, сильно зросла.

Неправда, що дослідники очікували цілковитого припинення активності генів у момент, коли даніо-реріо і миші, за висловом Гамлета, «струсили пил земний з чобіт». Однак, зафіксувати зростання транскрипції замість поступового згасання вогників одне за одним було для них чимось несподіваним. За словами Нобеля, це було «найдивнішим з усього, що мені доводилось бачити».

Окремі науковці, однак, розкритикували результати Нобеля та Пожиткова - спершу після того, коли вони (результати) з'явилися на сервісі препринтів bioRxiv у 2016, а згодом після публікації у журналі Open Biology (2017). Основна критика стосувалась того, що вони могли неправильно інтерпретувати статистичні показники. Оскільки клітини відмирають з різним темпом, тож, можливо, транскрипції, зафіксовані у все ще живих клітинах, становили лише більшу пропорцію усіх транскрипцій в цілому, - каже Пітер Елліс, викладач молекулярної біології у Кентському університеті. Подумайте про транскрипції, як про шкарпетки у шухляді. Якщо ви загубите червоні шкарпетки, то білі, які залишатимуться у шухляді, становитимуть більшу частину вашої колекції шкарпеток. Але це не означає, що у вас побільшало білих шкарпеток.

Утім, декілька останніх публікацій доводять, що щось таки відбувається у клітинах, які борються після того, коли організм помирає. В одному з досліджень, опублікованому в журналі Nature Communications, вчені виявили сотні генів, експресія яких змінюється після смерті. Активність одних генів зменшилась, натомість інших - збільшилася. Ген EGR3, який стимулює ріст, збільшив свою експресію через чотири години після смерті. Деякі інші гени флуктували туди-сюди, як, наприклад, CXCL2, який кодує білок-сигналізатор, що «закликає» білі кров'яні тільця у місце запалення або інфекції.

«Ці зміни, однак, не можна розглядати винятково як пасивний результат деградації транскрипцій з різними темпами, тобто, наче червоні шкарпетки, які спорадично губилися», - каже науковець з Університету Порту (Португалія) Педро Феррейра. За його словами, відбулось щось таке, що активно регулювало експресію генів навіть після смерті організму.

Коли організм помирає, найважливіші клітини, що потребують найбільше енергії, відходять першими. Прощавайте, нейрони. Але периферійні клітини, залежно від таких факторів, як температура довкілля чи темп гниття, роблять свою справу протягом днів і навіть тижнів. У дослідженні 2015 року вчені змогли отримати культури живих клітин з вух кози аж через 41 день після того, коли козу зарізали. Вони добули ці клітини з фібробластів, які утворюють сполучну тканину та споживають порівняно мало енергії. Для того, щоб вони залишалися живими так довго, достатньо було звичайного охолодження. «Смерть організму не має значення на клітинному рівні», - каже Елліс.

Але смерть організму, щонайменше, є шоком для клітинного світу, адже в результаті смерті до клітин припиняється надходження кисню та поживних речовин. Тож що є причиною експресії генів уже після смерті? Це - відкрите питання, але нова стаття Нобеля та Пожиткова може містити дороговкази.

Дослідження, опубліковане на сервері bioRxiv, ще не пройшло рецензування, але на основі оригінальних даних експерименту над даніо-реріо та мишами Нобель встановив, що матричні РНК, які стають активними після смерті, відрізняються від інших матричних РНК у клітинах. «Приблизно 99% матричних РНК у клітинах деградують дуже швидко, коли організм вмирає», - каже науковець. У решти 1% є щось особливе, а саме - певні структури індивідуальних нуклеотидів, які пов'язуються з молекулами, що регулюють матричні РНК після транскрипції. Схоже, що це - основна частина того, що змушує цю біологічну машинерію працювати після смерті.

Пожитков та Нобель стверджують, що цей механізм може бути частиною реакції клітин на ситуацію, коли організм повертається до життя після, скажімо, напівутоплення. Клітини можуть намагатися мобілізувати усі свої ресурси, стимулюючи експресію тих генів, які пов'язані з реакцією організму на стрес.

Елліс розглядає це лиш як побічний ефект процесів, які відіграють вагому роль при житті, але є тільки симулякром після смерті. Але Феррейра бачить тут важливі практичні наслідки. Деякі генетичні дослідження проводять на зразках тканин, які вже взяли з тіла. Важливо знати, як транскрипція змінюється після смерті, що ці передсмертні корчі клітин не спотворили результати дослідження.

Феррейра та його команда змогли встановити час смерті індивіда винятково за змінами в експресії генів. Теоретично цей метод може бути корисним під час, скажімо, розслідування вбивства. Але його практичне використання ще наразі виглядає малоймовірним, адже науковці проводили дослідження у строго контрольованих лабораторних умовах. Усі фактори, наприклад, температура навколишнього середовища чи стан тіла перед смертю, впливають на РНК. Тобто, технологія - ще дуже далека від того, аби її можна було використовувати у правоохоронній системі.

Нобель і Пожитков, однак, мають на думці й інші міркування. Органи, які беруть для пересадки, як мінімум, деякий час перебувають поза тілом, тож РНК у них може розпочати надсилання таких самих сигналів стресу. Це може мати довготривалі наслідки для здоров'я людини. Відомо, що люди, які перенесли трансплантацію, частіше хворіють на онкологічні захворювання, ніж решта населення. Це пов'язують із препаратами-імуносупресорами, які вони змушені застосовувати. Але, може, причиною є й посмертні процеси в органі?

Однак, це припущення ще не має емпіричного підтвердження. Серед трансплантологів тривають дискусії про те, що покращує наслідки трансплантації - заморожування органів чи зберігання їх у теплих умовах напередодні операції? Поки що незрозуміло, чи справді транскрипція РНК є аргументом на користь теплого зберігання.

Але дослідження посмертного клітинного життя сьогодні саме перебуває на апараті життєзабезпечення. Нобель шукає нову академічну посаду після того, коли залишив свою останню роботу в Університеті Алабами. А Пожитков отримує кошти на інші дослідницькі проекти. Проте, обидва вчені переконані, що їхні результати не варто ховати у довгу шухляду примхливої науки. Обидва переконані, що дослідження потрібно продовжити.

 

Зреферував Є. Л., «Zbruc»

Джерело: NEO.LIFE