Зловещая лиана, или Тайна нефропатии

Сидоренко В.
(«ХиЖ», 2013, №10)

Что может быть общего у случаев специфического заболевания почек, проявившегося в таких отдаленных друг от друга районах, как побережье Дуная, окрестности Брюсселя и остров Тайвань? Связать эти случаи вместе помогли наблюдения медиков и современные биохимические методы.


Брюссель, 1992—1997 годы


Молодые, от 18 до 50 лет, женщины, проживающие в северной части Бельгии, стали обращаться в брюссельскую клинику с жалобами на болезнь почек. В этом не было бы ничего странного, поскольку бельгийцы склонны к почечным заболеваниям, разве что проявляются они обычно в более позднем возрасте. Но лечащий врач заметил, что пациентки активно общаются в его приемной, будто хорошие знакомые, и решил расспросить их, где они встречались раньше. Выяснилось, что они посещали один и тот же спа-салон в Брюсселе и проходили курс снижения веса китайскими травяными препаратами. Симптомы у всех были схожие, например разрушение почечных канальцев и интерстициальный фиброз, то есть образование уплотнений и рубцов в тканях, окружающих функциональные элементы почек. Болезнь быстро прогрессировала, всего за несколько недель после постановки диагноза у многих пациенток развивалась острая почечная недостаточность. К 1997 году набралась статистика: из 100 пациенток у 30% почечная недостаточность, раз возникнув, находилась на стабильном уровне, а остальным могли помочь только пересадка либо искусственная почка. К 2010 году у половины посетительниц салона развился рак почек, и эту печальную статистику пополняют все новые пациентки.

Поскольку салон существовал в Брюсселе более пятнадцати лет и ни у кого из клиентов раньше проблем с почками не возникало, для восстановления картины происшествия потребовалось расследование. Его провела группа медиков с кафедры нефрологии Свободного университета Брюсселя во главе с доктором медицины Жаном-Луи Ванхервегемом. Оказалось, что причиной бед стало вполне конкретное событие: в мае 1990 года сотрудники салона изменили состав применяемого ими сбора для похудания. От некоторых компонентов отказались и добавили два новых растения — стефанию четырехтычинковую Stefania tetrandra и магнолию лекарственную Magnolia officinalis. Первое — это лиана, растущая в Китае и Юго-Восточной Азии, второе — дерево с крупными цветами, также распространенное в Китае; оно сбрасывает с себя кору, которая и идет на приготовление снадобий. Оба растения богаты биологически активными веществами и входят в состав многих сборов, применяемых в китайской медицине. В частности, первое содержит характерное вещество тетрандин, а второе — магнолиол. Анализ на эти компоненты показывает, есть ли в сборе трава стефании и кора магнолии.

Исследователям удалось найти пилюли, которые принимали пациенты в период с мая 1990 до мая 1992 года, когда посетители салона начали страдать от почечной недостаточности. И с удивлением заметили, что магнолиол там есть, а вот тетрандин отсутствует. Не было его и в четырех пробных партиях порошка стебля стефании, распространяемых бельгийскими компаниями. Зато тщательный анализ выявил в пилюлях для похудания аристолохиевые кислоты — известные токсикологам вещества, вызывающее разрушение ткани почек и провоцирующие рак; они содержатся в другой лиане — кирказоне, по-латыни Aristolochia.


s20131016 aristolochia 1.jpg
Кирказон в определителе растений


Нефропатия у потребительниц лекарственных сборов сперва получила название «китайская травяная нефропатия», а затем по просьбе китайских товарищей ее переименовали в аристолохиевую нефропатию. Как выяснилось, от ботанической путаницы пострадали не только посетители этого салона. Проведенный по свежим следам в 1992 году анализ случаев почечной недостаточности, зафиксированных в медицинских центрах Брюсселя, показал, что с 1991 года наблюдается быстрый рост числа пациенток с симптомами аристолохиевой нефропатии: по одному случаю в 1989 и 1990 годах, пять — в 1991-м и шестнадцать за первую половину 1992 года.

Довольно быстро удалось установить, что причина подмены — не злой умысел, а плохое знание китайского. Китайские названия стефании четырехтычинковой и кирказона фаньцзи (Aristolochia fangchi; именно этот вид попал в пилюли) различаются лишь эпитетами: хань-фаньцзи и гуан-фаньцзи соответственно. Не зная этого, очень легко спутаться и заказать не тот порошок. Так, видимо, и произошло, причем в больших масштабах. Проверка порошков стефании, проведенная в 1996 году учеными из Католического университета Лёвина, показала, что в 30 партиях из 46 следов стефании нет, зато есть кирказон, в пяти присутствуют оба растения, в шести нет ни того, ни другого, и только в семи действительно имелся тетрандин, аристолоховая же кислота отсутствовала. Самое главное, что, будучи пищевыми добавками, эти порошки при пересечении бельгийской границы не проходят никакой токсикологической экспертизы, требуется только соблюдение нормы по содержанию тяжелых металлов.

К сожалению, отнюдь не все пациентки, получавшие злополучные пилюли, встали на учет, поэтому масштаб катастрофы оценить трудно. Однако заболевшие потребили очень много ядовитого растения: до 25 мкг/кг в день, и так более года. Это в десять раз больше дозы, которая обеспечивает быстрое развитие заболевания. По мнению Ванхервегема, общее число пострадавших только от пилюль для похудания со лже-стефанией в Бельгии составило 2000 человек в 1990—1992 годы: позже в злополучном салоне спохватились и вычеркнули из рецепта опасный кирказон.


Югославия, придунайские деревни, 1950—1992 годы


Болезнь под названием «Балканская эндемическая нефропатия» (БЭН) известна еще с 1950-х годов. Она затрагивает расположенные в бассейне Дуная земледельческие районы бывшей СФРЮ — Боснии, Сербии, Хорватии, а также Болгарии и Румынии. БЭН неотвратимо приводит к почечной не- достаточности, и более чем в половине случаев развивается рак почек. Причина ее возникновения не давала покоя ученым многие годы, однако выяснить ее удалось только недавно.

Географическое распределение болезни на первый взгляд кажется загадочным. Например, в одной из двух соседних деревень случаи БЭН наблюдаются, в другой — нет. Болезнь может поразить нескольких членов одной семьи в одном поколении или в разных, таким образом, она обладает семейным, но не наследуемым характером распределения. Кроме того, в самих эндемических деревнях заболевание распространяется неравномерно, охватывая по нескольку хозяйств, расположенных рядом, в различных частях деревни, при этом не затрагивая остальные. Доля заболевших от общего числа жителей по различным подсчетам составляет от 0,5 до 4 %. В настоящее время в некоторых районах все еще регистрируют новые случаи возникновения балканской нефропатии.

Из-за отсутствия качественной медицины на момент открытия балканская нефропатия приводила к летальному исходу в течение года после диагностирования, при этом средний возраст заболевших в Сербии в конце 1950-х составлял 45,1 год, в наши дни — 69,2. К сожалению, методов лечения не существует, пациенты с острой почечной недостаточностью получают искусственную почку, а иногда приходится удалять почки и пересаживать донорскую.

Учитывая семейный характер болезни, исследователи рассматривали гипотезу о наследуемом характере нефропатии. Так, у многих жителей, покинувших эндемические регионы, на новом месте спустя многие годы БЭН развивалась снова. С другой стороны, некоторые украинские эмигранты, приехавшие на Балканы, через полтора десятилетия также получали заболевание — это скорее говорит о действии некого токсина из окружающей среды. Недавние работы позволяют сделать заключение, что генетическая предрасположенность действительно играет некоторую роль в развитии нефропатии. Однако, поскольку в процессе участвует как минимум несколько, а то и десяток разных генов, выявить полную картину сложно, и это до сих пор не сделано. И все же маловероятно, чтобы болезнь была только и исключительно наследуемой.

Основные черты распространения заболевания позволяют предположить, что люди, проживающие в определенных районах, подвергаются воздействию неизвестного токсина, который и вызывает БЭН. Первоначальные поиски потенциально вредных веществ, опасных микроорганизмов, а также тяжелых металлов в воде и почве не показали возможной причины болезни. Тайна болезни сохранялась, несмотря на усилия ВОЗ, собравшей в 1967 году специальную конференцию по Балканской эндемической нефропатии.


s20131016 aristolochia 2.jpg
Кирказон на пшеничном поле


А шанс найти разгадку был. В 1969 году хорватский ветеринар М.Ивич обратил внимание на сообщения своих коллег о том, что у лошадей, пасущихся на лугах, где произрастает кирказон ломоносовидный, Aristolochia clematitis (местное название — волчья пасть), или ели сено с таких лугов, развивается почечная недостаточность. Поскольку кирказон может расти не только на лугу, но и на поле, а его семена весьма похожи на зерна пшеницы, неудивительно, если они будут смолоты в муку, а из этой муки испекут домашний хлеб.

Гипотеза объясняла и географическую магию: кирказон предпочитает влажную почву, а значит, может расти не на каждом поле — на семейном наделе, расположенном в низине, растение есть, а совсем рядом, но на возвышенности его нет. В подтверждение своей гипотезы Ивич провел опыты с кроликами и подтвердил, что мука из семян кирказона вызывает почечную недостаточность. Впоследствии эксперименты на крысах показали и канцерогенность экстракта кирказона.


s20131016 aristolochia 3.jpg

Семена кирказона того же размера, что и пшеничные зерна. Неудивительно, что их трудно разделить


Удивительно, однако на это исследование никто не обращал внимания до тех пор, пока не всплыло бельгийское дело. Уже через год после первой публикации Ванхервегема, в 1994 году, была высказана мысль, что обе нефропатии суть одно и то же: последствия употребления веществ, содержащихся в растении семейства кирказоновых. Подтвердить это смогли американские биохимики.


США, штат Нью-Йорк, 2005—2013 годы


В начале двухтысячных профессор Артур Гролман из Университета Стони-Брук штата Нью-Йорк в очередной раз взялся за разгадку БЭН. Ему удалось привлечь достаточное финансирование, установить контакты с хорватскими учеными и наметить масштабную совместную работу. Первоначальные опросы местных жителей привели к разочарованию: никто из них не принимал препараты китайской традиционной медицины или травяные БАД. Однако при осмотре земледельческих угодий в эндемических районах были обнаружены растения кирказона, произрастающие вместе с пшеницей. В середине прошлого века, как и говорил Ивич, несовершенные технологии отбора и просева зерен не позволяли отделить семена пшеницы от семян кирказона. Хлеб собственного приготовления был существенной частью ежедневного рациона, при этом на одного человека в день приходилась целая булка. Таким образом, ядовитые вещества из семян кирказона попадали в организм жителей вместе с хлебом на протяжении многих лет. В результате этого исследования эндемическую нефропатию и китайскую нефропатию объединили под названием «аристолохиевая нефропатия».

Что же за вещества в кирказоне вызывают почечную недостаточность и как они это делают? Кирказоны содержат две аристолохиевые кислоты и их производные. Главный почечный токсин и канцероген — аристолохиевая кислота I. Нитрогруппа в молекуле аристолохиевой кислоты восстанавливается, и этот шаг служит необходимым условием для возникновения высокореакционного соединения; оно может реагировать и с белками, и с ДНК. Вероятно, взаимодействие с белками и разрушает ткань коры почек, что приводит к заболеванию; правда, механизм такого разрушения пока не установлен. Реакция с ДНК не менее неприятна: производные аристолохиевой кислоты присоединяются к аминогруппам азотистых оснований ДНК, а именно аденина и гуанина, — образуется так называемый аддукт. Его судьба зависит от того, на какой участок ДНК он попал: обычно клетка избавляется от этой нежелательной добавки в процессе репарации ДНК, а если этого не удается сделать, тогда-то и может возникнуть мутация, способная спровоцировать образование злокачественной опухоли. Исследования образцов раковых опухолей у больных балканской нефропатией показали, что там концентрация ДНК-аддуктов составляет от 0,2 до 19 на сто миллионов нуклеотидов. Это или те аддукты, что попали в скрытые от системы репарации участки, или некая динамически равновесная концентрация аддуктов: они постоянно возникают при хроническом употреблении в пищу небольших количеств кирказона, система репарации их столь же постоянно удаляет, а исследователь видит те, что на момент анализа еще не удалены. Характерно, что у пациентов с заболеваниями почек, например из Белграда или Загреба, таких аддуктов нет. То, что изменения в ДНК клеток, соприкоснувшихся с аристолохиевой кислотой, сохраняются очень долго, дает в руки исследователей надежный инструмент; он позволяет выяснить, потреблял человек кирказон в каком-либо виде или нет. Чувствительные методы, позволяющие пересчитать аддукты к ДНК в больных клетках, как раз и были разработаны американскими исследователями. Изучение больных из дунайских деревень однозначно показало, что они едят кирказон. Аналогичное исследование, выполненное бельгийцами в 2000 году, подтвердило, что кирказон потребляли и пострадавшие от аристолохиевой нефропатии.


s20131016 aristolochia 4.jpg

Фермент нитроредуктаза абсолютно необходим для того, чтобы аристолохиевая кислота I образовала аддукт с аденином, входящим в состав ДНК


Взаимодействие аристолохиевой кислоты с ДНК как раз и делает ее серьезным канцерогеном. Напомним, что в соответствии с принципом комплементарности, напротив аденина во второй цепочке ДНК должен стоять тимин. Если в момент деления клеток на аденине в составе ДНК находится аддукт, то копирование этой молекулы пройдет с ошибкой: с вероятностью 10% напротив аденина окажется тот же аденин. Далее, в следующем поколении, синтез ДНК пройдет как положено и тогда тимин и аденин поменяются местами по сравнению с тем, что было в исходной клетке. Это мутация; она скажется на работе соответствующего гена. В частности, такая мутация может затронуть важный ген TP53, который кодирует знаменитый белок p53, ответственный за подавление развития опухолей. При этом аристолохиевая нефропатия дает совершенно особенную картину таких мутаций, которую ни с чем не спутаешь: замены аденина на тимин составили почти 80% всех мутаций, замеченных в этом гене в опухолях верхних мочевых путей. Вообще, это очень редкая патология, обычно такие случаи составляют менее 1% от всех видов рака мочевой системы.

В Бельгии распространение заболевания было вовремя замечено и приостановлено. В Югославии после перехода от социализма к капитализму, сопровождавших этот переход войн и кардинального изменения системы хозяйствования нефропатия пошла на спад: там стали выращивать гораздо меньше пшеницы, поля осушили, начали обрабатывать их гербицидами, отчего кирказон погиб, да и хлеб из своего зерна многие выпекать перестали. Однако есть еще один обширный ареал аристолохиевого заболевания. Это Китай.


Тайвань, 2011 год


Теперь в США, Евросоюзе и России аристолохиевые кислоты признаны канцерогенами и токсинами, их распространение в лекарственных препаратах запрещено. К сожалению, законодательство мало обращает внимания на фитотерапию и пищевые добавки, так что травяные сборы с кирказоном или сам кирказон можно приобрести в Интернете. Более того, в азиатских странах экстракты данного растения не только не запрещены, но врачи их прописывают пациентам (например, на Тайване — до 2003 года). Так, Китай ежегодно производит десятки тонн различных травяных добавок на основе кирказона, которые входят в состав препаратов для снижения веса, лечения артритов, головных болей, проблем с мочеполовой системой и так далее, а кроме того, их добавляют в чай для профилактических целей.

По логике вещей китайцы, а также все, кто увлекается китайскими снадобьями, должны быть чрезвычайно подвержены аристолохиевой нефропатии. Однако статистика заболеваний почек в Китае не ведется, качественная медицина доступна далеко не всем, а вывоз биологических образцов без разрешения правительства для исследований за пределами страны жестоко карается. Поэтому понять, как содержащие кирказон сборы сказываются на здоровье китайцев, трудно, но можно, потому что есть гораздо более открытый Тайвань. Там широко используют травяные добавки, привезенные с континента, и до середины девяностых каждому третьему пациенту врачи предписывали принимать препараты традиционной китайской медицины, содержащие экстракты растений из семейства кирказоновых.

На Тайване соответствующие исследования проводить удается. Группа профессора Гролмана сделала это в 2011 году. Худшие предположения подтвердились: у 60—84% пациентов с раком мочевой системы присутствовали аристолохиевые «метки» в ДНК клеток опухолей, а всего следы потребления кирказона остались в почках у каждого третьего жителя Тайваня. Неудивительно, что в ткани опухолей почек ген белка р53 содержал такие же мутации, что и у пациенток из балканских стран. В недавнем исследовании ученые из группы Артура Гролмана совместно с доктором Бертом Фогельшейном (который, собственно, и предположил, что для развития опухоли мутация онкогена должна сопровождаться мутацией у гена — опухолевого супрессора) сравнили мутации во всех генах образцов сходных опухолей, как у пациентов, потреблявших кирказон, так и у тех, кто с ним не сталкивался, но курил табак. Результат оказался показательным: у первых во всем геноме мутации состояли преимущественно в замене аденина на тимин, как и в гене, кодирующем р53. А у второй группы, как правило, были замены гуанина на цитозин, характерные для курильщиков, при этом кирказон оказался вреднее, чем табак. Интересно, что в тканях почек тайваньских пациентов концентрация аддуктов в ДНК была в десять раз больше, чем на Балканах. Напомним: на Тайване кирказон использовали как лекарство, поэтому пациенты получали гораздо большие дозы, чем придунайские крестьяне с загрязненным хлебом. А вот мутации в гене белка р53, несмотря на это, очень похожи. Самое плохое, что возникновение рака из-за мутаций — дело длительное, болезнь может развиться и через тридцать лет. Поэтому в ближайшие десятилетия следует ожидать серьезного всплеска почечных заболеваний у китайцев. О том, что этот процесс уже идет, свидетельствует быстрый — трехкратный за тридцать лет — рост числа случаев рака органов мочевой системы у жителей Тайваня, в то время как в США он остается неизменным.


s20131016 aristolochia 5.jpg

На Тайване частота заболевания раком верхних мочевых путей в последние полвека растет гораздо сильнее, чем в США (Chung-Hsin Chen e.a.«Proceedings of the National Academy of Science» 2012, 109, 21, 8241-824)


Чтобы определить частоту аристолохиевой нефропатии в других азиатских странах, лаборатория Артура Гролмана сотрудничает с врачами из Южной Кореи, Китая и Индии для получения ДНК от пациентов с почечными заболеваниями и онкологией. Данные образцы будут проанализированы на специфические «кирказоновые» мутации и повреждения. Кроме того, ученые намереваются разработать методы для ранней диагностики такой нефропатии, чтобы предотвратить рак, пересадив пациенту донорскую почку. Увы, никаким иным способом пока что невозможно избавиться от вызванных ядовитой лианой изменений внутри клеток.

Открытым остается вопрос о судьбе приверженцев китайской медицины, которые могут потреблять кирказон, даже не догадываясь об этом. Интересно, что, когда статьи о вредном действии кирказона стали появляться в индийской прессе, последовала реакция властей: у нас такой проблемы нет, ведь в аюрведе все негативные свойства этого растения нейтрализуются...


Кирказон как лекарство


После случая в Бельгии исторические и современные аспекты использования аристолохии оказались в центре внимания. При анализе библиографических источников выяснилось, что экстрактами растений данного семейства с древних времен лечились по всему миру: в Северной, Южной, Центральной Америках, Европе, Африке, Индии и Китае. Первые упоминания о кирказоне и его целебных свойствах встречаются еще у древнегреческих философов. В различных регионах народная медицина находила для него самые разные применения. Чаще всего это лечение гастритов и диареи, родовспоможение (у некоторых народов кирказон так и называли — «дающий рождение»). В Африке вытяжками из этих растений лечат отравления и змеиные укусы. Растения семейства кирказоновых использовали в качестве средств для предотвращения беременности, против паразитов и инфекций, для лечения болезней мочевого пузыря и венерических заболеваний, таких, как сифилис и гонорея. В Европе A. clematitis называли змеиным корнем и использовали для обработки экзем, абсцессов, грибковых поражений и хронических заболеваний кожи, а также для стимуляции иммунной системы. Не стоит забывать, что тщательно контролируемые лабораторные исследования на различных животных показали токсический эффект экстрактов кирказона, что может объяснить их антибактериальную и противогрибковую активность. При этом остальные предполагаемые лечебные эффекты не нашли экспериментального подтверждения.

Целебные травы были рядом с человеком на протяжении всей его истории, а возможно, и в доисторические времена. Многие полагают, что «природные средства», в отличие от «химии», безопасны. Однако, как показывает опыт с аристолохиевыми кислотами и кирказоном, это не всегда так. Действительно, в некоторых случаях они могут содержать полезные биологически активные компоненты, помогающие при определенных проблемах со здоровьем, тем не менее доза такого активного вещества не подвергается врачебному контролю, а смертельно опасные побочные эффекты, особенно те, которые появляются через длительное время после приема вещества, невозможно предсказать без лабораторных исследований.


Продолжение темы:

Кирказон в китайских сборах

Разные разности

06.11.2018 15:40:00

…«Science» опубликовал шесть статей, посвященных финальному этапу исследования Сатурна автоматической межпланетной станцией Кассини…

…в Японии, возможно, будет разрешено редактирование генов человеческих эмбрионов в исследовательских целях...

…британские ученые с помощью CRISPR-Cas9 ввели в геном малярийного комара Anopheles gambiae мутацию, которая делает самок бесплодными при сохранении плодовитости самцов; такая мутация может полностью уничтожить вид…

>>
31.10.2018 18:00:00

Государство придумало способ борьбы за чистоту природы – экологические штрафы. Например, в США за период 2000—2015 годы средний размер штрафа составил 204 млн долларов. Как же компания может снизить такую нагрузку? Для этого нужно увеличить число женщин в составе руководящего органа.

>>
29.10.2018 17:00:00

Современный потребительский рынок перекошен действиями маркетологов, и они придумали очень интересные методы для обхода законов. С помощью методов, которым их научили в современных школах бизнеса, они создают ложные рыночные ценности.

>>
01.10.2018 12:00:00

…разновидность северного сияния под названием STEVE на самом деле вообще не северное сияние...

…найдены прямые и окончательные доказательства присутствия поверхностного водного льда в полярных областях Луны...

…чип, содержащий живые клетки дрожжей, поможет отслеживать суточные дозы облучения у сотрудников больниц, исследовательских лабораторий и АЭС…


>>
29.09.2018 10:00:00

У блокчейн-технологии есть существенный недостаток: ее защищенность базируется на том, что процедура проверки данных в цепочках блоков требует большого расхода энергии. При своем нынешнем объеме система потребляет энергии как целая страна.

>>