Генная терапия для альпинистов? Секрет выносливости шерпов

Недавно на Эвересте произошла почти невероятная история. Дава Шерпа, 52-летний горный гид, пропал на горе и был найден живым примерно через неделю: его обнаружили ползущим вниз по снежным склонам; почти неделю он провёл без еды, воды и дополнительного кислорода. В таких условиях большинство равнинных альпинистов вряд ли пережили бы даже одну ночь.

Шерпы представляют собой этническую группу, которая живёт в горах Непала и славится исключительной выносливостью на высоте. Поэтому многие из них работают на Эвересте и других вершинах. Когда обычный равнинный альпинист совершает подвиг, поднимается на Эверест и выкладывает фото с вершины, стоит помнить: параллельно с ним, как правило, шёл шерпа, нередко нёсший снаряжение и за себя, и за альпиниста, а иногда и самого альпиниста.

При этом многие альпинисты почему-то воспринимают шерпов чуть ли не как мутантов на допинге, чьи достижения не в счёт.

Первое подтверждённое восхождение на Эверест состоялось 29 мая 1953 года. В массовой памяти большая часть славы досталась Эдмунду Хиллари. Но вместе с ним на вершину поднялся шерпа Тенцинг Норгей, чьё имя известно гораздо меньше.

Они дошли до неё вместе. Вероятно, Хиллари не случайно выбрал в напарники шерпу: значительную часть тяжёлой работы, скорее всего, выполнил и Тенцинг. Формально первым на вершину ступил Хиллари, потому что Тенцинг был в той экспедиции наёмным работником.

После успеха 1953 года Хиллари и руководитель экспедиции Джон Хант были посвящены в рыцари. Тенцинг Норгей получил медаль Георга, а рыцарского звания ему почему-то не дали.

Так к шерпам нередко относились на протяжении всей истории альпинизма: как к генетически другим людям, чьи достижения почему-то не считаются, будто они настолько биологически обособлены, что жителю равнин нет смысла даже пытаться с ними соревноваться. Но мы живём в удивительное время: у нас есть биотехнологии. Мы можем понять секрет выносливости шерпов и, возможно, создать терапию, которая поможет сократить разрыв в выносливости между равнинными альпинистами и шерпами.

Почему в горах так тяжело

Альпинистам тяжело в горах не потому, что «в воздухе меньше кислорода в процентах»: его по-прежнему около 21%. Проблема в том, что падает атмосферное давление, воздух становится разреженнее, и с каждым вдохом в лёгкие попадает меньше молекул кислорода.

В исследовании микроциркуляции Xtreme Everest барометрическое давление составило около 100,6 кПа в Лондоне на высоте 35 м и около 53,0 кПа в базовом лагере Эвереста на высоте 5300 м. Расчётное парциальное давление кислорода снизилось с 21,0 кПа до 11,0 кПа. Иными словами, доля кислорода почти не меняется, но давление, которое проталкивает кислород в кровь и ткани, падает почти вдвое.

На высоте организм переходит в режим борьбы за кислород. Дыхание учащается и становится глубже, сердце бьётся чаще, кровь перекачивается интенсивнее, но этого всё равно не хватает. Мышцы не могут нормально вырабатывать энергию, поэтому шаги становятся короче, каждое движение требует несоразмерного усилия, а подъём по склону ощущается как бег на пределе. Страдает и мозг: мышление замедляется, ухудшаются координация, память, самоконтроль и принятие решений. Поэтому на большой высоте человек может совершать опасные ошибки, даже если он опытен и хорошо подготовлен.

Эверест особенно труден из-за «зоны смерти», как обычно называют высоты более 8000 метров. На высоте около 5000 м парциальное давление кислорода примерно вдвое ниже, чем на уровне моря; на 7000 м становится трудно ясно мыслить; а на 8000 м даже самые сильные альпинисты могут выжить лишь ограниченное время. В исследовании газов артериальной крови у альпинистов на Эвересте на экстремальной высоте были зафиксированы крайне низкие уровни кислорода в артериальной крови; это показывает, насколько близко к пределу работает там организм.

Поэтому многие считают, что лучше всего приспособлен тот организм, который вырабатывает больше гемоглобина и эритроцитов. Но у шерпов всё тоньше. Их адаптация не сводится к густой крови. Напротив, одна из особенностей высокогорных популяций Тибета и шерпов состоит в более умеренном ответе гемоглобина на гипоксию.

Проще говоря, стратегия шерпов не сводится к тому, чтобы «переносить в крови больше кислорода». Их преимущество в том, что они эффективнее доставляют кислород к тканям и лучше его используют.

И здесь начинается самое интересное для альпинистов.

Узкое место: капилляры

Узким местом доставки кислорода служат капилляры. Чем лучше развита капиллярная сеть, тем короче путь от крови до митохондрий, тем больше поверхность обмена и тем лучше ткани получают кислород и избавляются от продуктов метаболизма.

Именно здесь у шерпов обнаруживается одна из самых интересных особенностей. В исследовании микроциркуляции Xtreme Everest учёные сравнили 64 шерпов с 69 жителями равнин. Равнинных участников набирали в Великобритании; они не происходили от коренных высокогорных народов, родились и жили на высоте ниже 1000 м. Обе группы поднимались к базовому лагерю Эвереста по одинаковому графику, а сублингвальную микроциркуляцию исследователи снимали методом визуализации в падающем тёмном поле (incident dark field imaging).

На высоте около 5300 м у шерпов был выше микроциркуляторный кровоток, равномернее распределение потока и выше плотность мелких сосудов. По некоторым измерениям плотность капилляров у шерпов на высоте была до 30% выше, чем у жителей равнин.

В частности, в базовом лагере Эвереста индекс микрососудистого кровотока в мелких сосудах у шерпов был выше, чем у жителей равнин: 3,00 против 2,66. Выше была и плотность мелких сосудов: 13,83 против 10,52 мм/мм².

Рисунок 1. Оригинальная схема из работы Gilbert-Kawai et al., Journal of Applied Physiology, 2017. Белые значки сосудов показывают плотность мелких сосудов, красные точки показывают микрососудистый кровоток. В базовом лагере Эвереста (средние панели) у шерпов и мелкие сосуды плотнее, и кровоток сильнее, чем исходно, тогда как у жителей равнин плотность сосудов растёт лишь умеренно, а кровоток становится более редким и неравномерным. Эта картина соответствует количественным результатам, приведённым в тексте: в базовом лагере Эвереста индекс микрососудистого кровотока в мелких сосудах составил 3,00 у шерпов против 2,66 у жителей равнин, а плотность мелких сосудов 13,83 против 10,52 мм/мм².

Выносливость шерпов связана не с тем, что они «героически терпят» гипоксию, а с тем, что их ткани, возможно, действительно лучше снабжаются кислородом на уровне микроциркуляции.

Если капилляры составляют один из ключевых элементов адаптации шерпов, напрашивается логичная гипотеза: можно ли искусственно усилить капилляризацию у обычного равнинного альпиниста с помощью генной терапии VEGF и тем самым приблизить его к одной из составляющих выносливости шерпов?

Формирование новой капиллярной сети у пациента с критической ишемией конечностей (стадия IIb) с помощью генной терапии VEGF. Источник: Unlimited Bio

Эта гипотеза опирается на три группы данных.

Первое: на высоте у шерпов действительно лучше работает микроциркуляция и выше плотность мелких сосудов.

Второе: капилляризация мышц представляет собой доказанный адаптационный механизм тренировок на выносливость. Согласно обзору по капилляризации мышц, у нетренированных людей тренировки могут за несколько недель увеличить число капилляров на одно мышечное волокно примерно на 10-20%, а сама капилляризация влияет на условия диффузии кислорода.

Третье: VEGF служит центральным регулятором роста капилляров. Экспериментальные работы показали, что без VEGF, вырабатываемого мышечными клетками, нормальной капиллярной адаптации скелетных мышц к тренировкам не происходит.

Заключение

Шерпы не мутанты и не «горные роботы». Это люди, чья биология лучше приспособлена к жизни и работе там, где не хватает кислорода. Их преимущество складывается из генов ответа на гипоксию, особенностей крови, сосудов, капилляров, мышечной энергетики, детства на высоте, тренированности и культуры работы в горах.

История Давы Шерпы показывает, насколько далеко простираются возможности человека выжить там, где обычная физиология отказывает. История Тенцинга Норгея напоминает, что шерпы с самого начала были не фоном великих восхождений, а их равноправными участниками.

Если искать биологический механизм, который можно хотя бы частично воспроизвести у альпинистов, капилляризация выглядит одним из самых логичных кандидатов.

Теоретически проверить это могла бы генная терапия VEGF.

Знаете кого-то, кто готовится к Эвересту? Давайте поговорим :)

Источники

1. Reuters. Sherpa rescued after going missing on Everest with no food, oxygen. https://www.reuters.org/world/asia-pacific/sherpa-rescued-after-going-missing-everest-with-no-food-oxygen-2026-06-04/

2. History.com. Edmund Hillary and Tenzing Norgay reach the Everest summit. https://www.history.com/this-day-in-history/may-29/hillary-and-tenzing-reach-everest-summit

3. The Guardian. Everest anniversary: Tenzing Norgay’s grandson calls for ‘gesture’ from Britain. https://www.theguardian.com/world/2013/may/29/everest-anniversary-tenzing-norgay

4. Grocott MPW, et al. Arterial blood gases and oxygen content in climbers on Mount Everest. N Engl J Med. 2009. https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa0801581

5. Gilbert-Kawai E, et al. Sublingual microcirculatory blood flow and vessel density in Sherpas at high altitude. J Appl Physiol. 2017. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5407196/

6. Peripheral limitations for performance: muscle capillarization. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37770233/

7. Olfert IM, et al. Myocyte vascular endothelial growth factor is required for exercise-induced skeletal muscle angiogenesis. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2957383/

8. Population history and altitude-related adaptation in the Sherpa. Front Physiol. 2019. https://www.frontiersin.org/journals/physiology/articles/10.3390/fphys.2019.01116/full