CC BY
108
ногенного факторов и механизма компенсации на каждом этапе, в каждом периоде, в каждой фазе процесса. Соблюдение такого подхода к анализу заболевания не только позволяет увидеть индивидуальные особенно-
сти клинических проявлений и течения процесса, но и определяет возможность составления целенаправленного плана лечения, профилактики заболеваний или их рецидивов.
Сведения об авторах:
ГБОУ ВПО Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского Минздрава России
Кафедра факультетской терапии лечебного факультета Кац Яков Александрович — канд. мед. наук, доцент кафедры.
Пархонюк Елена Владимировна — канд. мед. наук, ассистент кафедры; e-mail: [email protected]
ЛИТЕРАТУРА
1. Кац Я. А. Диагностика: основы теории и практики. Саратов: СГМУ; 2012.
2. Пархонюк Е.В., Кац Я.А. Общепатологические закономерности и проблемы профилактики и лечения атеросклероза и гипертонической болезни. Клиническая медицина. 2012; 1: 80—1.
3. Auffray C., Chaen Z., Hood L. Systems medicine: the future of medical genomics and healthcare. Genome Med. 2009; 1: 2.
4. Auffray C., Charron D., Hood L. Predictive, preventive, personalized and participatory medicine: back and the future. Genom Med. 2010; 2 (8): 57.
5. Fujinami R.S., von Herrath M.G., Christen U.W.L. Molecular mimicry, bystander activation, or viral persistence: infections and autoimmune disease. Clin. Microbiol. Rev. 2006; 19 (1): 80—94.
6. Кац Я.А. Ревматический процесс и постинфекционный кли-нико-иммунологический синдром. В кн.: Сборник науч. работ Межрегиональной науч.-практ. конф. Вып. 5: Сборник науч. трудов, посвящ. 75-летию кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии Саратовского гос. мед. ун-та. Реабилитационные технологии ХХ! века. Современные технологии в медицине ХХ! века. Саратов; 2011; 51—7.
7. Столяров В.И. Диалектика как логика и методология науки. М.: Медицина; 1975.
8. Сучков С.В., Роуз Н., Ноткинс А., Голубничая О., Херрат М., Легг М., Маршалл Т. Введение в предиктивно-превентивную медицину: опыт прошлого и реальности дня завтрашнего. Терапевтический архив. 2012; 8: 81—6.
9. Сучков С.В., Шогенов З.С., Хитров А.Н. и др. Постинфекционный аутоиммунный синдром: особенности патогенеза и современные протоколы клинической иммуногенодиагностики. Терапевтический архив. 2007; 79 (4): 71—6.
10. Чепахина Н.Е., Шогенов З.С., Elbeik T. и др. Постинфекционный клинико-иммунологический синдром и его место в клинической практике. Терапевтический архив. 2009; 12: 71—8.
11. Кац Я.А. Интегратизм как методологическая основа современной медицины и менеджмента. В кн.: Интегративные исследования в медицине: Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. Саратов; 2009: 112—4.
12. Bach J.F. Infections and autoimmunity. Rev. Med. Interne 2005; 1 (1): 32—4.
13. Benoist C., Mathis D. Autoimmunity provoked by infection: how good is the case for T-cell epitope mimicry? Nature. Immunol. 2001; 2 (9): 797—901.
14. Charron D.J. Иммуногенетика сегодня: HLA, МНС и многое другое. Сшт. Opin. Immunol. 2005; 17: 493—7.
15. Бодрова Т., Golubnichaya O., Rose N., Legg M., Антонова Е., Лопухин Ю., Пальцев М., Сучков С. Медицинская наука и практическое здравоохранение завтра: возможности превентивно-профилактического направления. В кн.: Наследственные болезни обмена веществ с поражением нервной системы: Сборник тезисов российского конгресса с международным участием. СПб.: Издательство «Человек и его здоровье»; 2012: 4—36.
16. Бодрова Т., Golubnichaya О., Rose N., Legg M., Антонова Е., Лопухин Ю., Пальцев М.А., Сучков С.В. Введение в преди-ктивно-превентивную медицину: опыт прошлого и реальности дня завтрашнего. В кн.: Наследственные болезни обмена веществ с поражением нервной системы: Сборник тезисов российского конгресса с международным участием. СПб.: Издательство «Человек и его здоровье»; 2012: 36—7.
17. Шварц Ю.Г., Наумова Е.А. Приверженность пациентов к лечению с позиций доказательной медицины. Международный медицинский журнал. 2005; 3: 120—5.
18. Кац Я.А. Эволюция ревматизма. Саратов: СГМУ; 2002.
19. Кац Я.А. Интегратизм как методологическая основа изучения патологии внутренних органов. В кн.: Аллергия, иммунитет и патология внутренних органов: Сборник научных трудов. Рязань; 1995: 58.
Поступила 30.10.12
© Е.И. ТКАЧЕНКО, 2013 УДК 616-084:57
ПРИНЦИПЫ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ ЗАБОЛЕВАНИЙ В ПРОЦЕССЕ НООСФЕРОГЕНЕЗА С ПОЗИЦИИ ПРЕДИКТИВНО-ПРЕВЕНТИВНО-ПЕРСОНИФИЦИРОВАННОЙ МЕДИЦИНЫ
Е.И. Ткаченко
Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург
Человеческая популяция активно формирует из биосферы ноосферу, что вызывает закономерные изменения биологической сущности человека и спектра его заболеваний. Использование в клинической практике предикторов молекулярного уровня с оценкой генома, метаболома, протеома, микробиома позволяет перейти к более эффективной предиктивно-превентивно-персонифицированной медицине.
Кл ючевые слова: многомерная биология, болезни, предиктивно-превентивно-профилактическая медицина.
PRINCIPLES OF DEVELOPMENT AND PROPHYLAXIS OF DISEASES IN THE COURSE OF NOOSPHEROGENESIS FROM THE STANDPOINT OF PREDICTIVE-PREVENTIVE PERSONIFIED MEDICINE
E.I. Tkachenko
I.I. Mechnikov Northwest State Medical University, St. Petersburg
Human population actively forms noosphere from the biosphere which leads to a change in biological nature of man and the range of diseases that affect him. The use of molecular predictors derived from genome, metabolome, proteome, and microbiome in clinical practice opens up an opportunity to pass to more effective predictive — protective personified medicine.
Key words: many-dimensional biology; diseases; predictive — protective personified medicine.
На данном этапе эволюции человеческая популяция активно формирует из биосферы ноосферу — сферу человеческого разума. Активно преобразуя природу в процессе хозяйственной деятельности, все увеличивающаяся популяция обусловила ряд закономерных отрицательных влияний на природу и как следствие на здоровье человека. Можно говорить о формировании так называемых факторов стоп-эволюции и ухудшении первичного здоровья человека [1].
К факторам «стоп-эволюции», нарушающим эволюционный отбор и развитие человеческой популяции, относят отрицательные техногенные и антропогенные факторы, влияющие на экологию, изменения в питании, ряд социальных и медицинских факторов: стрессы, снижение рождаемости, нарушение фертильности, последствия преобразования общественных и семейных отношений, выживание лиц с генетическими и приобретенными дефектами здоровья, ранее несовместимыми с жизнью, чрезмерная фармакотерапия и ряд других. Все указанное выше уже в ближайшее время может вызвать ухудшение первичного здоровья человека и привести к уменьшению продолжительности жизни.
Под первичным здоровьем понимают «совокупность врожденной предрасположенности к заболеваниям с врожденным резервом саногенных процессов» [1].
Совокупность отрицательно влияющих на здоровье факторов нарушает регуляцию гомеостаза организма. К первичному уровню регуляции следует отнести как внешние факторы экологии (воду, воздух, почву, пищу), так и внутренние факторы организма (эндоэкологию, систему регуляции симбиоза, оксидантно-антиокси-дантную систему). Эти факторы вызывают изменения вторичного уровня регуляции, связанного с нервной, гормональной, гуморальной, иммунной системами [2].
Как следствие воздействия совокупности всех указанных выше процессов формирование современных заболеваний человека происходит по трем принципиальным направлениям (см. схему). Во-первых, это группа состояний и заболеваний, связанных с социальной и психологической адаптацией: аддикции (наркомании, игромании, алкоголизм), неврозы, психозы. Во-вторых, это группа заболеваний, связанных с нарушением метаболизма в широком смысле слова, а также генетическими и эпигенетическими процессами. Это ишемическая болезнь сердца и гипертоническая болезнь, сахарный диабет 2-го типа, опухоли, аллергия и т. п. И наконец, в-третьих, это различные инфекции, в том числе новые, дисбиоз (дисбактериоз) и их последствия. Возможна и комбинация указанных заболеваний [3].
Накопленные в последние десятилетия научные факты о биологической сущности человека и его взаимоотношениях с окружающим материальным миром позволили сформулировать принципиально новые подходы к диагностике, лечению и профилактике заболеваний. Они основаны
на применении так называемой многомерной биологии (high dimensional biology), возможности которой выводят медицину на новый уровень.
Применение многомерной биологии (геномики, эпи-геномики, транскриптомики, РНомики, протеомики, метаболомики, биоинформатики) позволяет изменить философию и концепцию практического здравоохранения. Если раньше медицина основное внимание уделяла заболеваниям человека и их диагностике, то с позиции многомерной биологии появилась возможность на молекулярном уровне определять индивидуальную предрасположенность к заболеваниям. Происходит формирование принципиально новой стратегии, названной предиктивно-превентивно-персонифицированной медициной. Предполагается, что ее практическая реализация позволит увеличить продолжительность жизни еще на 15 лет [4].
Установлено, что человек — сложное симбиоти-ческое сообщество, надорганизм, включающий многие виды различных микроорганизмов, принимающих участие в регуляции метаболического фенотипа всего организма. При этом нарушения метаболического соотношения макроорганизма, просветной микрофлоры и микрофлоры внутренних органов, выходящие за пределы компенсаторных возможностей надорганизма, приводят к развитию различных (не только инфекционных) заболеваний, поскольку микробиота принимает участие в регуляции всех основных функций надорганизма.
Вместе с тем установлено, что многие заболевания человека не только обусловлены последствиями мутационных изменений в линейной структуре ДНК хромосом, но и являются результатом кооперативных взаимоотношений генома, эпигенома и окружающей среды. В отличие от мутационных эпигенетические изменения связаны не с нарушением нуклеотидной последовательности ДНК, а с ее модификацией в результате ацетилирования, метилирования, фосфорилирования и других воздействий. При этом эпигенетические модификации сохраняются
Этапы формирования болезней человека в процессе эволюции биосферы в ноосферу.
Геномика (ДНК) Идентификация генов и определение предрасположенности и метаболического профиля болезней
Протеомика Идентификация и количественное определение всех индивидуальных белков различных тканей и клеток
Транскриптомика (РНК) Идентификация матричных РНК, кодирующих белки, определение каждой индивидуальной мРНК и закономерности экспрессии генов, кодирующих белки; определение транскрипционного профиля болезней
РНомика Идентификация всех некодирующих РНК, определение количества каждой индивидуальной нкРНК, закономерности экспрессии всех нкРНК, регуляция экспрессии генов на уровне трансляции
Метаболомика Идентификация и определение количества всех синтезируемых метаболитов; определение направленности изменения метаболизма
Биоинформатика Использование математической и вычислительной техники для анализа биологических процессов на клеточном и молекулярном уровнях
Цепь диагностических и лечебных событий Гены—ДНК—РНК—белки-метаболиты—биохимические и физиологические процессы—болезни—диагностика—индивидуальное лечение и профилактика
обычно на протяжении нескольких клеточных генераций и могут быть причиной последующих заболеваний. Принципиальная обратимость эпигенетических изменений позволяет надеяться на разработку связанных с ними лечебно-профилактических мероприятий.
Подсчитано, что организм хозяина имеет около 25 000 генов, а количество генов его микробиоты примерно на 2 порядка больше, поэтому различные нарушения микробного гомеостаза, прежде всего связанные с кишечными микроорганизмами, их многочисленные низкомолекулярные метаболиты при эпигеномном ре-программировании и посттрансляционных модификациях сейчас рассматриваются как важнейшие факторы формирования болезней [4].
Изучение эпигенетики микроорганизма и его микробиоты — перспективное научное направление, а накопленные факторы о микробиоте человека, на наш взгляд, диктуют необходимость выделения нового учения — клинической микробиотологии. Принципы структурно-функциональной организации микробиоты представлены ниже.
1. Человек с общебиологических позиций — над-организм, включающий геном, метаболом и протеом микроорганизмов, взаимозависимый от генотипа, возраста, пола, диеты, внешних воздействий и осуществляющий двойной контроль внутренней среды.
2. Микробиота распределена в виде микробных сообществ локусов и существует в виде планктона и биопленок, прикрепленных к стенке органа в пристеночном слое муцина.
3. Микроорганизмы в биопленке сбалансированы по видовому составу и функциональному распределению. Их «социальное поведение» (quorum sensing), отличное от индивидуального, обусловлено единой генетической системой сообщества, определяющей их трофические, метаболические и регуляторные связи между собой и с организмом-хозяином.
4. «Парацитология биопленки» — структуры, похожей на орган, обеспечивает стабильное функционирование всего организма и его здоровья, участие в патогенезе и саногенезе различных заболеваний.
5. Метаболические и регуляторные взаимосвязи организма-хозяина и микробиоты (синергизм, мутуализм, комменсализм, синтрофия, паразитизм, конкуренция) — единое целое.
6. Микробиота человека наследственно обусловлена, генетически детерминирована, индивидуальна, специфична.
7. Микроорганизмы биопленок и пробиотиков биологически несовместимы, но пробиотики влияют на «социальное поведение» микробиоты (конкуренция за
рецепторы, метаболиты, выделение энтероцинов, снижение рН и др).
8. Микробиота — первичный защитный барьер организма.
9. Инфекционные процессы полимикробны, протекают с участием представителей микробиоты и механизма транслокации микроорганизмов.
10. Метаболиты микроорганизмов — факторы здоровья и долголетия (плазмалоген из мембраны анаэробов как регулятор обмена холестерина, липидов, окисления ПЖК, витамины и др.).
11. Принципы лечения заболеваний: коррекция микробиоты (про-, пре-, сим-, син-, метабиотики); применение агонистов (антагонистов) рецепторов; коррекция метаболического профиля заболевания.
Применение многомерной биологии в медицине позволяет перейти от системы здравоохранения, ориентированной в первую очередь на лечение заболеваний, к системе «здравосбережения», основанной на изучении индивидуальных особенностей организма, генетических индикаторов скрытой патологии , начальных функциональных изменений, молекулярной терапии с коррекцией эпигеномных метаболических изменений микробиоты, что составляет основу новой стратегии: предиктивно-превентивно-персонифицированной медицины.
Этапы диагностики, лечения и профилактики заболеваний с позиций предиктивно-превентивно-персонифи-цированной медицины
I. Определение предрасположенности к заболеваниям:
• определение мутаций в генах на доклинической стадии;
• определение маркерных генов в патологии (гено-мика человека и его микробиоты).
11а. Определение биологических индикаторов заболеваний:
• определение эпигенетического репрограммирова-ния клеточного генома (эпигеномика);
• определение для каждого заболевания качественного и количественного профиля всех синтезированных РНК, синтеза кодируемых ими белков, а также рибосомальных ,транспортных и других РНК;
• определение микроРНК — 19—22 нуклеотида, комплементарных участку мРНК, подлежащему инактивации (транскриптомика, Рномика).
11б. Определение специфических нозологических профилей метаболизма:
• определение белков, соотношение концентраций метаболитов, связанных с энергетикой, метаболизмом, структурой и функцией органов.
III. Изучение состояния эндогенного микробиоценоза и его регуляторных влияний (микробиомика).
IV. Определение состояния структуры и функции органов (традиционные клинико-инструментальные методы).
V. Диагностика:
• построение многомерной компьютерной модели болезни на основе адекватного для разных болезней комплекса маркеров с нужными характеристиками (чувствительность, специфичность, предсказательная способность).
VI. Лечение (молекулярная терапия).
VII. Профилактика.
Реализация указанной стратегии позволяет не только оценить структуру и функцию органа или си-
Сведения об авторе:
Ткаченко Евгений Иванович —
ЛИТЕРАТУРА
1. Один В.И. Кризис геронтологии: к вопросу о первичном здоровье в XXI веке. Успехи геронтологии. 2011; 24 (1): 11—23.
2. Шендеров Б.А. Функциональное питание и его роль в профилактике метаболического синдрома. М.: Дели принт; 2008.
3. Ткаченко Е.И. Клиническая микробиотология с позиции многомерной биологии. Роль микробиоты в лечении и профилактике заболеваний в XXI веке. Профилактическая и клиническая медицина. 2011; 3 (40): 76—80.
стемы (на чем основаны традиционная диагностика и лечение), но и использовать принципиально новые предикторы молекулярного уровня, расширяющие и углубляющие лечебно-диагностические возможности. Это позволит изменить и модель взаимоотношений врач—пациент на модель врач—консультант—здоровый человек, т. е. перейти от системы, ориентированной на лечение, к системе, ориентированной на профилактику заболеваний [5]. При этом использование современной математики и вычислительной техники для создания индивидуального паспорта здоровья гражданина позволит сформировать эффективную систему диспансеризации, перестроив современные лечебно-профилактические учреждения, и в итоге коренным образом изменить в лучшую сторону систему здравоохранения.
4. Шендеров Б.А. Индигенная микробиота и эпигеномика человека. Молекулярные основы клинической медицины: Материалы II Российского конгресса 18—20 мая 2012 г. СПб.; 2012: 86—8.
5. Бодрова Т., Golubnichaya O., Rox N. и др. Медицинская наука и практическое здравоохранение завтра; возможности превентивно-профилактического направления. В кн.: Молекулярные основы клинической медицины. Материалы II Российского конгресса 18—20 июня 2012 г. СПб.; 2012: 34—5.
Поступила 31.10.12
д-р мед. наук, проф.; e-mail: [email protected]
