В начале нашей программы имелась лишь самая общая информация о стадиях развития рака. Однако мы знали об этом достаточно для того, чтобы разумно структурировать исследование. У нас было немало вопросов. Могли ли мы подтвердить выводы индийского исследования о том, что низкобелковая диета подавляет развитие рака? И, что еще важнее, почему белок влияет на процесс развития рака? Каковы механизмы этого воздействия, как именно действует белок? Имея такое количество вопросов, мы очень тщательно и серьезно подошли к нашим экспериментальным исследованиям, с тем чтобы получить результаты, которые не смог бы опровергнуть самый подробный анализ.
Белок и стадия инициации
Как употребление белка влияет на инициацию рака? В ходе нашего первого эксперимента мы пытались выяснить, воздействует ли белок на фермент, отвечающий за метаболизм афлатоксина, оксидазу со смешанной функцией (mixed function oxidase, MFO). Это очень сложный фермент, поскольку он также отвечает за метаболизм медикаментов и других химических веществ, оказывающих как положительное, так и отрицательное воздействие на организм. Парадоксально, но этот фермент может как нейтрализовать, так и активизировать действие афлатоксина. Это чрезвычайно переменчивое вещество.
В тот момент, когда мы начинали наше исследование, мы выдвинули гипотезу, что белок, который мы употребляем, воздействует на темпы роста опухоли, изменяя механизм нейтрализации афлатоксина ферментами печени.
Говоря простым языком, систему фермента MFO можно сравнить с фабрикой внутри непрерывно функционирующей клетки. Различные химические вещества, или сырье, поступают на фабрику, где осуществляются все сложные реакции. Сырьевые материалы могут подвергнуться соединению или расщеплению. После процесса преобразования химические вещества, входящие в состав сырья, готовы быть отгруженными с фабрики и превратиться в преимущественно нормальные, безопасные продукты. Однако в результате этих сложных процессов могут образовываться побочные продукты, которые чрезвычайно опасны. Представьте себе дымовую трубу на настоящей фабрике. Если бы вас попросили прижать лицо к отверстию этой трубы и глубоко дышать на протяжении пары часов, вы бы отказались. Внутри клетки опасные побочные продукты, если не контролировать их действие, превращаются в высокоактивные продукты метаболизма афлатоксина, которые затем атакуют ДНК клетки и повреждают ее генетический код.
Для начала мы определили, влияет ли количество употребляемого в пищу белка на изменение активности этих ферментов. После серии опытов (рис. 3.2{98}) ответ был очевиден. Активность ферментов можно было легко регулировать, изменяя дозу принимаемого белка{99}{100}{101}{102}.
Рис. 3.2. Воздействие белка, получаемого с пищей, на активность ферментов
Уменьшение дозы белка в той же пропорции, как это было сделано в первоначальном исследовании в Индии (с 20 до 5 %), не только намного, но и очень быстро снизило активность ферментов{103}. Что это означает? Уменьшение активности ферментов в результате низкобелковой диеты означало, что меньшее количество афлатоксина преобразуется в опасный метаболит афлатоксина, который потенциально мог прикрепиться к ДНК и вызвать ее мутацию.
Мы решили проверить это предположение: действительно ли низкобелковая диета уменьшает вероятность прикрепления продукта афлатоксина к ДНК, вследствие чего образуется меньше аддуктов? Студентка, работавшая в моей лаборатории, Рэйчел Престон, провела эксперимент (рис. 3.3), который показал, что снижение дозы белка ведет к уменьшению количества аддуктов афлатоксина, прикрепляющихся к ДНК{104}.
Рис. 3.3. Снижение прикрепления канцерогенов к компонентам клетки вследствие уменьшения белка в составе пищи
Теперь у нас были серьезные доказательства того, что низкобелковая диета может значительно снизить активность ферментов и предотвратить опасное канцерогенное прикрепление к ДНК. Поверьте, это были действительно впечатляющие выводы. Этой информации, возможно, было достаточно, чтобы объяснить, как уменьшение количества употребляемого белка снижает риск развития рака. Но мы хотели знать больше и еще раз убедиться в верности полученного результата, поэтому продолжили искать другие объяснения. Со временем мы выяснили кое-что поистине поразительное. Почти каждый раз, когда мы искали способ или механизм, посредством которого белок оказывает свое воздействие, мы его находили! В частности, мы обнаружили, что низкобелковая диета или ее эквиваленты уменьшали опухоли посредством следующих механизмов:
98
Mgbodile MUK, and Campbell TC. “Effect of protein deprivation of male weanling rats on the kinetics of hepatic microsomal enzyme activity.” J. Nutr. 102 (1972): 53–60.
99
Mgbodile MUK, and Campbell TC. “Effect of protein deprivation of male weanling rats on the kinetics of hepatic microsomal enzyme activity.” J. Nutr. 102 (1972): 53–60.
100
Hayes J. R., Mgbodile MUK, and Campbell T. C. “Effect of protein deficiency on the inducibility of the hepatic microsomal drug-metabolizing enzyme system. I. Effect on substrate interaction with cytochrome P 450.” Biochem. Pharmacol. 22 (1973): 1005–1014.
101
Mgbodile M. U. K., Hayes J. R., and Campbell T. C. “Effect of protein deficiency on the inducibility of the hepatic microsomal drug-metabolizing enzyme system. II. Effect on enzyme kinetics and electron transport system.” Biochem. Pharmacol. 22 (1973): 1125–1132.
102
Hayes J. R., and Campbell T. C. “Effect of protein deficiency on the inducibility of the hepatic microsomal drug-metabolizing enzyme system. III. Effect of 3-methylcholanthrene induction on activity and binding kinetics.” Biochem. Pharmacol. 23 (1974): 1721–1732.
103
Campbell T. C. “Influence of nutrition on metabolism of carcinogens (Martha Maso Honors Thesis).” Adv. Nutr. Res. 2 (1979): 29–55.
104
Preston R. S., Hayes J. R., and Campbell T. C. “The effect of protein deficiency on the in vivo binding of aflatoxin B1 to rat liver macromolecules.” Life Sci. 19 (1976): 1191–1198.