Кроме кислорода, существуют и другие вещества, повреждающие ДНК схожим образом. Например, в подгорелой пище имеются макромолекулы, содержащие окисленный углерод, азот и серу. К окислительному стрессу также может приводить взаимодействие нашего микробиома – бактерий, живущих в кишечнике, – с иммунной системой, которая поддерживает порядок среди полезных микробов, при необходимости выделяя собственные кислородные радикалы. В нижних отделах кишечника особенно высокое содержание серы, наверное, вы об этом уже знаете, потому что у большинства из нас, к несчастью, нет меркаптанной аносмии – врожденной неспособности ощущать запах кишечных газов. Сера, как и кислород, может образовывать радикалы и повреждать кишечник человека. Это большая проблема для клеток, образующих желудочно-кишечный тракт. Среди более 100 различных видов клеток нашего организма клетки кишечника делятся быстрее всех, раз в несколько дней. Большинство людей обычно начинают проверяться на рак ободочной и прямой кишки в возрасте 50 лет, значит, к тому времени стволовые клетки их кишечника успеют поделиться более 130 000 раз. А чем чаще клетка делится, тем больше вероятность, что ДНК будет повреждена при копировании из-за окислительного или серного стресса, что в свою очередь увеличивает риск развития рака. Относительно недавно исследователи с разных континентов независимо друг от друга показали, что тонкие вытянутые серные бактерии Fusobacteria могут также увеличивать риск развития рака ободочной и прямой кишки, а кроме того, способствовать воспалению и заставлять клетки кишечника делиться чаще.
Если вещества из окружающей среды повредили ДНК, большое значение для восстановления имеют некоторые дополнительные гены. Есть семьи, в которых из поколения в поколение передаются мутации в таких генах, защищающих ДНК. Раньше у людей из этих семей чаще развивался рак желудка. Но теперь это не так. Когда в первой половине XX в. широкое распространение получили холодильники для хранения еды, у потомков с теми же самыми мутациями рак желудка стал возникать гораздо реже. Одно из объяснений заключается в том, что раньше, чтобы сохранить мясо надолго, люди использовали копчение и вяление. Процесс копчения убивает все скрывающиеся в нем болезнетворные бактерии, но при этом в процессе горения выделяются определенные химические вещества. После того как такие вещества попадают в пищу, съедаются и расщепляются в желудке, они могут вызвать повреждения ДНК{36}. К таким веществам относятся окисленные и алкилированные белки, жиры и другие соединения, вызывающие мутации, химически изменяя ДНК, а также другие виды возможных канцерогенов, которые повышают риск развития рака.
При копчении, вялении и засолке говядину, птицу, свинину и рыбу обычно замачивают в растворе различных солей. Таким образом мясо становится нежнее, но в то же время несет в себе потенциальные проблемы, так как некоторые традиционные рецепты предлагают использовать нитраты. При этом увеличивается образование вредных веществ, в том числе и нитрозаминов, которые могут прицепляться к ДНК и сбивать с толку полимеразу, определяющую, какой из нуклеотидов – А, Ц, Г или Т – надо поставить на данное место при удвоении ДНК. Кстати, нитрозамины найдены в табачном дыме и в дыме электронных сигарет.
Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США ограничивает содержание нитритов в мясе и мясопродуктах, потому что опасается возможного роста числа раковых заболеваний населения{37}. Эта проблема, безусловно, не ограничена семьями с наследственными синдромами, связанными с системой репарации ДНК. Совсем недавно ВОЗ, основываясь на эпидемиологических данных, а не на более убедительных клинических исследованиях, пришла к выводу, что потребление бекона, ветчины и хот-догов немного увеличивает риск развития рака желудка и толстой кишки{38}.
Тем не менее использование копчения, вяления и засолки для приготовления пищи сопровождало нас на протяжении веков (и, возможно, тысячелетий) и уже стало неотъемлемой частью культуры и традиции.
Кроме того, мы знаем, что важным фактором риска для развития раковых заболеваний желудочно-кишечного тракта является воспаление. Воспалительные заболевания кишечника – это комплекс как наследственных, так и приобретенных расстройств, которые вызывают хроническое раздражение клеток тонкого и толстого кишечника, что может повышать вероятность развития рака ободочной и прямой кишки.
Кроме наших генов, на увеличение риска возникновения рака могут оказывать влияние бактерии, живущие в кишечнике. Хроническое инфицирование бактерией Helicobacter pylori и воспалительная реакция, направленная на то, чтобы избавить желудок от этой бактерии, хорошо известные факторы риска развития рака желудка отчасти из-за сопутствующего повреждения, которое наносит иммунная система, вооруженная кислородом. Как правило, H. pylori легко уничтожаются за несколько недель, если принимать нужные антибиотики и лекарства, которые регулируют кислотность желудка.
В развивающихся странах со слабой инфраструктурой здравоохранения H. pylori присутствует в желудке почти всегда, что повышает частоту случаев рака желудка. В то же время в развитом мире заболеваемость раком желудка резко упала благодаря массовому использованию холодильников, очистке воды и безопасности продуктов питания.
С одной стороны, благодаря системе здравоохранения снизилась заболеваемость раком желудка, с другой – необычайно возросло число случаев рака легких. Из-за эволюции системы эксцизионной репарации оснований и связанных с ней генов наши легкие отлично приспособлены для работы со страшным ядом кислородом, который врывается в нашу грудь каждую секунду благодаря матушке-природе, создавшей ужасную армию растений, выделяющих кислород. Два века назад стало очевидно, что вдыхаемый кислород не вызывает рак легких. До той поры рак легких был редким заболеванием и составлял 1 % случаев из всех смертельных злокачественных опухолей. Сегодня от него гибнет больше всего людей, на его долю приходится чуть менее четверти всех смертей от рака. В начале XX в. ученые предположили, что рак легких из редкого превратился в ужасающе частое заболевание из-за распространения по воздуху токсических веществ, образовавшихся благодаря выбросам промышленных газов, выхлопу автомобилей и асфальтированию дорог. Однако частота встречаемости рака легких растет со схожей скоростью в странах с менее развитой промышленностью, меньшим числом машин и асфальтированных дорог.
Рост заболеваемости раком легких происходил параллельно с распространением дешевого и массового производства сигарет в конце XIX – начале XX в. Табачный дым содержит смесь канцерогенов и кислородных радикалов. По еще неокончательно понятным причинам только у каждого седьмого курильщика со стажем развивается рак легких. Создается впечатление, что на устойчивость или склонность к этой форме рака может влиять наследственная изменчивость.
Майкл вырос на границе трех штатов в благополучном пригороде Нью-Йорка. Его детство было вполне обычным. С медицинской точки зрения ни он сам, ни его семья не представляли собой ничего интересного. Это хорошая неинтересность, люди обычно ее не ценят, пока их жизнь не наполнится тревогой, реанимационными отделениями, визитами к врачу и медицинскими процедурами.
Однажды холодным чикагским утром связанная с медициной сторона жизни Майкла в плохом смысле стала гораздо менее скучной. Тогда ему было 27 лет. Его разбудили завывания ветра, дувшего от озера Мичиган в сторону небоскреба, в котором он жил.
