О молекуле зрения и окрашенных искусственных хрусталиках глаза: интервью с Михаилом Островским

— Михаил Аркадьевич, расскажите, как создавался искусственный хрусталик глаза и подробнее о вашей работе в области разработки интраокулярных линз.

— Помутнение хрусталика, или катаракта, — одно из самых распространённых глазных заболеваний. А старческая катаракта — самая распространённая из всех видов. Поэтому попытки заменить помутневший хрусталик искусственным велись ещё чуть ли не со времён Древнего Рима. Но найти подходящий материал никак не удавалось. И вот после Второй мировой войны в 1946 году на приём к британскому офтальмологу Гарольду Ридли пришёл военный лётчик и пожаловался на инородное тело в глазу. Это был осколок пластика, или плексигласа, — оргстекла, защищающего кабину истребителя Spitfire. Он попал ему в глаз, когда самолёт был сбит. Осколок долго оставался у него в глазу без признаков воспаления или отторжения. 

Ридли удалил осколок и обнаружил, что инородное тело в глазу не отторглось, не обросло клетками, а осталось прозрачным. И тогда ему пришла в голову светлая мысль: раз этот кусочек плекса не оброс клетками и остался прозрачным, значит, из него можно сделать искусственный хрусталик. Вместе с коллегами-химиками Ридли создал особо чистый полимер на основе плексигласа и обточил его, превратив в линзу. Несколько лет спустя он впервые провёл имплантацию своего нового искусственного хрусталика вместо удалённого катарактального. Это было революционное событие в офтальмологии, в честь которого на стене знаменитой больницы Св. Томаса в Лондоне установлена памятная табличка. Видел её лично.

Искусственные хрусталики похожи на линзы, которые установлены в объективе фотоаппарата Фото: © Mohammed_Al_Ali / Shutterstock / FotoDom

Но офтальмологическое сообщество встретило новую технологию Ридли жёсткой критикой. Первые линзы в глазу часто смещались, вызывая тяжёлые осложнения. Пришлось усовершенствовать способы фиксации искусственного хрусталика, что было совсем нелегко. Потом от пациентов пошли жалобы на осложнения на сетчатке. Скоро стало понятно, что через хрусталик, сделанный из особо чистого плекса, в глаз проникает ультрафиолет и что именно он повреждает сетчатку. Особенно часто такие осложнения наблюдались у пациентов, живущих в солнечных странах и в горах. Поэтому в плекс ввели УФ-абсорбер, и осложнений стало гораздо меньше. Хотя избавиться от них совсем не получилось.

Что касается нашей работы, то в конце 1970-х — начале 1980-х годов мы занимались сугубо фундаментальными исследованиями, не думая ни о каких хрусталиках. Из их результатов следовало, что фиолетово-синяя часть видимого спектра может представлять для сетчатки потенциальную опасность. На одном из заседаний в Академии наук СССР я встретился с офтальмологом Святославом Николаевичем Фёдоровым — создателем сети клиник «Микрохирургия глаза» в России. Я сказал ему тогда, что интраокулярная линза должна быть желтоватой, чтобы отсечь от сетчатки не только ультрафиолет, но частично фиолетово-синюю часть спектра тоже. В те же годы мы показали, что и здоровый хрусталик человека с возрастом желтеет. То есть с возрастом перед стареющей сетчаткой естественным образом как бы вставляется жёлтый светофильтр, защищая её от риска повреждения фиолетово-синими лучами. Святослав Николаевич ухватился за эту идею и организовал в своей московской клинике, где у него были мастерские, производство новых — окрашенных искусственных хрусталиков. Мы их назвали интраокулярными линзами «Спектр». В России было выполнено около полутора миллионов имплантаций таких хрусталиков. Осложнения на сетчатке, как показала статистика, практически исчезли. Мы вместе с офтальмологами даже получили за эту работу премию Правительства России. 

В конце 1990-х годов я ездил в командировку в США, где меня пригласили с докладом в фирму Alсon — это мировой лидер в производстве искусственных хрусталиков. Спустя лет двадцать после того визита они стали массово выпускать искусственные хрусталики с натуральной жёлтой окраской. Но у них они не жёсткие из плекса, как у нас, а мягкие акриловые. При этом спектр пропускания линз компании Alcon точно такой же, как у нашего «Спектра». То есть они, как и наши, защищают сетчатку от опасности фотоповреждения. Сейчас мягкие желтоватые искусственные хрусталики имплантируются в глазных клиниках всего мира, в том числе и у нас в России.

Первая зарубежная научная командировка Михаила Островского — 1965 год, ГДР, Физиологический институт имени Карла Людвига в Лейпциге Фото: © из личного архива Михаила Островского

Если говорить о замене других частей глаза, то таким образом уже давно и успешно лечат помутнение роговицы: мутную часть убирают и вместо неё ставят новую прозрачную роговицу. Она хорошо приживается. Это так называемая кератопластика — радикальный метод, при котором непрозрачный участок заменяется трансплантатом (донорским или искусственным).

Добавлю также, что бичом стареющего человечества, как известно, становятся нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, паркинсонизм. К ним относятся и дегенеративные заболевания сетчатки, в первую очередь — возрастная макулярная дегенерация. Но как нельзя заменить мозг, так нельзя заменить в глазу и заболевшую сетчатку. Ведь сетчатка — это «часть мозга, помещённая в глаз», как писал великий испанский гистолог — основоположник нейробиологии и лауреат Нобелевской премии Рамон-и-Кахаль.

— А можно как-то защитить глаза с помощью повседневных вещей? Может быть, очки?

— С возрастом качество зрения падает, это нормально. Но сейчас процесс ускорился. Связано это в том числе со световым загрязнением. От современных приборов слишком много фиолетово-синего света. Это холодный свет светодиодных и люминесцентных ламп, смартфонов, мониторов, мощных светильников в помещениях и на улицах. Если вы много времени проводите перед экраном, то хорошо бы надеть очки с желтоватыми стеклами, чтобы частично отсечь этот холодный свет. А дома уж точно лучше заменить его на тёплый, близкий к обычным лампам накаливания.

Чтение при мягком свете лампы снижает нагрузку на глаза по сравнению с очень освещением Фото: © Anton27 / Shutterstock / FotoDom

— В одном интервью вы сказали, что в науке о зрении сходятся буквально все науки: физика, химия, биология, информатика, психология и, конечно офтальмология. Вам тоже пришлось изучать и физику, и химию, и биологию?

— «Изучать» — это громко сказано. Я биолог и физиолог. Сколько-нибудь глубоко погрузиться в физику и химию не могу. Но, конечно, университетское образование помогало найти общий язык со специалистами из других сфер. Что касается «сходятся все науки», то есть общепринятый термин visual sciences, который именно это и отражает.

Отец Михаила Островского — знаменитый советский композитор Аркадий Островский. Он автор многих известных песен, в том числе детских («Пусть всегда будет солнце», «Спят усталые игрушки»). В годы войны работал композитором и пианистом в Государственном джаз-оркестре под руководством Леонида Утёсова, давал концерты на фронте. Песни Аркадия Островского исполняли Иосиф Кобзон, Муслим Магомаев, Эдуард Хиль, Майя Кристалинская, Эдита Пьеха.

Памятник Аркадию Островскому в Сызрани Фото: © BaNru Andrey / Wikimedia

— Раз мы заговорили об образовании, давайте вспомним, как начинался ваш путь в науку. 

— Мне на научном пути очень повезло, ибо каждый раз я попадал в уникальную среду. Во-первых, я учился на кафедре физиологии Московского государственного университета в самый золотой её период. Моим руководителем был Хачатур Сергеевич Коштоянц — крупнейший физиолог своего времени. Мне посчастливилось учиться на биофаке МГУ именно в то время, когда он был заведующим кафедры. 

Потом я перешёл в аспирантуру Института высшей нервной деятельности Академии наук. Там моим руководителем была профессор Вера Георгиевна Самсонова — героическая женщина, прошедшая войну, ученица совершенно выдающегося физиолога Леона Абгаровича Орбели. Любимый ученик Ивана Петровича Павлова, он был одним из основателей эволюционной физиологии в нашей стране, и не только эволюционной, но и многих других её направлений. Вера Георгиевна сохраняла в лаборатории дух Орбели — дух высокой науки. Именно она дала мне тему про зрение, про сетчатку, про родопсин, предложила продолжить то, что делали перед войной сам Леон Абгарович и его ученики, в первую очередь Андрей Владимирович Лебединский. Фактически это были работы по первичным процессам зрения.

Потом, уже после аспирантуры случилось ещё одно счастливое событие: работу по родопсину, которую я делал вместе с моей сотрудницей и другом Ириной Федорович, похвалил и поддержал выдающийся биохимик Владимир Александрович Энгельгардт. Он даже включил два наших слайда в свой юбилейный доклад, когда ему присудили Большую золотую медаль имени М. В. Ломоносова — высшую награду Академии наук. А после доклада Энгельгардта директор Института высшей нервной деятельности, куда я пришёл после университета, сначала поздравил с победой (сам Энгельгардт похвалил), а потом неожиданно предложил продолжить эти исследования в другом институте. И мы тогда всей группой из шести человек перешли в знаменитый Институт химической физики, директором которого был лауреат Нобелевской премии академик Николай Николаевич Семёнов. Нас взял в свой отдел кинетики химических и биологических процессов ученик Семёнова физико-химик академик Николай Маркович Эмануэль. Он живо интересовался биологией, сам ею активно занимался и всячески нас поддерживал. Как только я защитил докторскую, Эмануэль превратил нашу группу в лабораторию, которой я заведую по сей день.

Михаил Островский выполняет курсовую работу на кафедре физиологии биологического факультета МГУ Фото: © из личного архива Михаила Островского

— Был страх при переходе в другой институт?

— Нет, переходить было не страшно. Причём это решение оказалось большой удачей — биологу оказаться в среде великих физиков и химиков. Перед нами открылись совершенно новые возможности. Многое из того, что мы смогли сделать в последующие годы, получилось только благодаря сотрудничеству с физиками и химиками. Они не просто помогали, а с огромной увлечённостью участвовали в наших работах. 

У меня были конкретные «зрительные» задачи, требовавшие новых методов, которыми как раз владели мои коллеги. Самый яркий пример — целая серия работ по фемтохимии родопсина. Родопсин — это светочувствительная молекула, которая при поглощении кванта света запускает зрительный акт. Так вот, мой друг физик Олег Саркисов создал уникальную лазерную установку, которых в мире было, наверное, всего три или четыре: в США, Германии, Японии и у нас в СССР. Эта установка позволяла подавать на родопсин ультракороткие световые вспышки длительностью около 25 фемтосекунд. Более того, через 200 фемтосекунд можно было повторить вспышку такой же длительности, но уже другой длины волны. Это позволило нам сначала с Олегом Саркисовым, а затем с его учеником Виктором Надточенко исследовать фотообратимые реакции родопсина и получить целый ряд оригинальных данных. Я был, вероятно, первым биологом, который принёс Олегу родопсин в пробирке и сказал: «Есть задача, интересная и важная для фотохимии и биофизики зрения! Давай попробуем!». Нигде бы я таких работ не смог выполнить, если бы не попал в Институт химической физики. 

Другой пример — спиновые метки, зонды и электронный парамагнитный резонанс. Институт химической физики был, по существу, родиной этих меток, зондов и мировым корифеем в области электронного парамагнитного резонанса. Мы оказались в числе первых биологов, которые использовали эти методы в своих целях. Нам удалось тогда впервые показать, что конформация (форма) молекулы родопсина при действии света меняется, а это изменение запускает затем в зрительных клетках сетчатки глаза ферментативный каскад усиления, то есть по-научному — процесс фототрансдукции. В результате этого в зрительных клетках возникает биоэлектрический сигнал, который в конечном счёте передаётся в мозг. Совокупность этих биоэлектрических сигналов — это и есть та зрительная информация, которую глаз посылает в мозг. И тогда я вижу вас, а вы — меня.

Снимки сетчатки человека Фото: © Nikom nik sunsopa / Shutterstock / FotoDom

— В завершение хочется сказать, что мы же с вами коллеги. Вы тоже занимались научной журналистикой. Расскажите про это.

— Да, в молодые годы я писал много научно-популярных статей. Начинал в журнале «Здоровье», куда меня завлёк мой близкий друг, предложив написать статью про зрение. Он был врачом по образованию, но работал в журнале научным редактором. В те времена «Здоровье» выпускалось тиражом 18 миллионов экземпляров, и его читали буквально все. А потому надо было очень постараться написать так, чтобы понял любой читатель. Я писал про такие сложные вещи, как зрение и работа мозга. Если статья была слишком сложной или не соответствовала критериям журнала, редакторы её не принимали. Поэтому я был просто вынужден научиться рассказывать так, чтобы было понятно всем. 

Много писал и для журналов «Наука и жизнь», «Знание — сила». Там было легче, читатель пообразованнее. Также писал брошюры для общества «Знание». Ещё у меня были хорошие друзья-редакторы в «Огоньке» — очень популярном в своё время журнале. Его читали все, тираж тоже был огромный. В нём работали журналисты и фотокорреспонденты высочайшего класса, поэтому надо было соответствовать. От «Огонька» я много ездил по стране, брал интервью у интереснейших людей. Например, у знаменитого физиолога академика Владимира Николаевича Черниговского, у легендарного микробиолога и иммунолога, исследователя клещевого энцефалита Льва Александровича Зильбера, у Андрея Владимировича Лебединского — про первый в истории успешный орбитальный полёт собак Белки и Стрелки с их благополучным возвращением на Землю. С Лебединским беседовать было особенно легко, поскольку я его уже хорошо знал — именно его довоенные работы продолжал в аспирантуре. Он бы одним из оппонентов моей кандидатской диссертации, и он же после защиты звал меня к себе в Институт медико-биологических проблем. Все эти великие академики, позволю себе сказать, с удовольствием со мной беседовали. Будучи биологом-аспирантом, а потом и младшим научным сотрудником, я довольно легко находил с ними общий язык. 

Мне очень нравилось тогда быть журналистом. Во-первых, интересно. Во-вторых, за статьи платили вполне приличные деньги — намного больше, чем моя аспирантская стипендия и зарплата младшего научного сотрудника. Вот тогда я и научился рассказывать понятно, как говорится, просто о сложном. Меня даже приняли в Союз советских журналистов, удостоверение я бережно храню до сих пор.

Весь этот опыт мне очень пригодился, когда я стал читать лекции в МГУ, готовить презентации — как можно более понятные. Чтобы рассказать просто и понятно, надо знать тонкости и сложности, знать намного больше, чем рассказываешь, и не бояться упрощать. Эту разумную пропорцию между доступностью, научностью и по возможности увлекательностью я пытался соблюсти и в курсе популярных лекций здесь, в Сириусе. Так что да, журналистика мне в этом сильно помогла.