Текст книги "Вездесущие гормоны"
Автор книги: Игорь Кветной
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 16 страниц)
Невидимые помощники кислорода
В сентябре 1981 года в Москве в гостинице «Космос» проходил Международный конгресс по гипербарической медицине. В советской столице, где функционирует крупнейший в мире Центр гипербарической оксигенации, собрались ученые из разных стран, посвятившие свою жизнь изучению возможностей лечения различных болезней в барокамере кислородом под повышенным давлением.
Широкое применение этого метода в лечебной практике позволило спасти множество человеческих жизней при таких смертельно опасных заболеваниях, как газовая гангрена, столбняк, стафилококковая пневмония. Благодаря барокамере многие женщины с пороками сердца ощутили радость и счастье материнства. Значительно вырос процент благополучных исходов при операциях на сердце для замены клапанов. Об этих успехах шел заинтересованный разговор на форуме медиков. Так же откровенно обсуждались ограничения и неудачи многообещающего метода.
Специалисты знают, что круг заболеваний, при которых применяется гипербарическая оксигенация (ГБО), достаточно широк. А вот эффективность метода непостоянна: при одних и тех же заболеваниях она может быть или высокой, или низкой. Да и параметры воздействия кислорода под повышенным давлением очень неодинаковы. В клиниках их подбирают эмпирически. Больные переносят одни и те же нагрузки по-разному, зачастую при совершенно отличающихся друг от друга патологических процессах используются одни и те же параметры, отсюда различен и лечебный эффект.
В чем же дело? Как объективизировать подбор режимов ГБО? Как найти в организме человека именно ту струну, на которой чудодейственный кислород может с присущим ему блеском исполнить свою партию? И должна ли она быть сольной? Может быть, гораздо ярче и сильнее она прозвучит с оркестром?
В 1963 году в Куйбышев приехал из Челябинска молодой 38-летний профессор-хирург Г. Ратнер. Его пригласили заведовать клиникой факультетской хирургии медицинского института. Сейчас заслуженный деятель науки РСФСР, профессор Г. Ратнер – один из ведущих советских хирургов, автор многих новых методов лечения, известных монографий, член международных научных обществ. Вся творческая жизнь этого талантливого ученого пронизана новаторскими идеями, поисками новых методов лечения больных, не обязательно чисто хирургических, но и дополняющих их. Именно он является пионером применения метода гипербарической оксигенации в нашей стране.
В один из воскресных дней более 20 лет назад около старой заволжской пристани профессор увидел отслужившую свой срок водолазную барокамеру. Собрав энтузиастов – врачей и студентов, он привез ее в клинику и организовал первое в стране отделение гипербарической оксигенации. Сейчас это отделение превратилось в межобластной центр, оснащено новыми современными камерами, но первая из них, любовно называемая "старушкой", занимает почетное место и продолжает лечить больных. В клинике профессора Г. Ратнера тоже не всегда все шло гладко, и врачи искали новые пути решения трудностей в лечении различных заболеваний кислородом. В 1980 году была создана научная группа, которая решила выяснить, не являются ли клетки, синтезирующие гормоны АПУД-системы, теми структурно-функциональными звеньями, через которые можно усилить лечебное действие ГБО.
Для начала провели экспериментальные исследования, позволившие выяснить поведение отдельных апудоцитов при действии ГБО. Оказалось, что клетки ведут себя неодинаково – некоторые усиливают свою активность и начинают продуцировать повышенные количества гормонов, другие – наоборот, снижают свою деятельность. Проще говоря, среди эндокринных клеток есть любители кислорода, а есть и такие, у которых он не вызывает положительных эмоций. Но равнодушных к нему нет вообще. Математики на основе многочисленных данных, полученных при изучении различных параметров давления, времени, количества сеансов, создали математическую модель поведения клеток АПУД-системы в условиях барокамеры.
Оценив результаты первых опытов, сотрудники клиники вполне резонно задумались: коль скоро кислород под повышенным давлением меняет ритм деятельности всех без исключения эндокринных клеток и тем самым уровень содержания гормонов, то как же можно проводить лечение таким, получается, мощным фактором, не учитывая наступающих при этом изменений эндокринного статуса?! Может быть, попробовать сделать кислород и гормоны союзниками в лечении? Зачем кислороду исполнять сольную партию, пусть лучше звучит оркестр, где кислород будет солистом, а гормоны – аккомпаниаторами.
Уже первые репетиции этого "ансамбля" оказались успешными. Взяли для изучения три заболевания, которые по возникновению, клиническим проявлениям и исходам были не похожи друг на друга. Но их объединяло одно – в патогенезе (механизме развития) гормональные нарушения играли далеко не последнюю роль. Это язвенная болезнь желудка, облитерирующий эндартерипт (тяжелое заболевание артерий нижних конечностей, приводящее к их гангрене) и перитонит – гнойное воспаление брюшины. Нарушения каких же гормонов играют роль в их возникновении и развитии? Для язвенной болезни желудка это гастрин, серотонин и соматостатин. Для эндартериита – адреналин и норадреналин. Для перитонита – так называемые "медиаторы воспаления" – серотонин, гистамин, адреналин и норадреналин.
При язве желудка отмечается гиперпродукция гастрина, что приводит к самоизъязвлению слизистой оболочки, а недостаток серотонина уменьшает выработку слизи, защищающей эпителий желудка от переваривающего действия гастрина
При язве желудка отмечается гиперпродукция гастрина, что приводит к самоизъязвлению слизистой оболочки, а недостаток серотонина уменьшает выработку слизи, защищающей эпителий желудка от переваривающего действия гастрина. Соматостатина, так же как и гастрина, вырабатывается больше, он тормозит регенераторные процессы, не дает клеткам размножаться и тем самым закрыть язвенный дефект. Следовательно, чтобы достичь успеха в лечении язвенной болезни, необходимо снизить выработку эндокринными клетками желудка гастрина и соматостатина и усилить синтез серотонина. Зная, как ведут себя соответствующие апудоциты, синтезирующие эти гормоны при ГБО, математики рассчитали сочетание параметров давления кислорода, времени и количества сеансов, оптимальных для создания такого эндокринного статуса. И что же? Союз кислорода с гормонами оказался успешным. Оркестр звучал стройно и сильно. В группе больных, подвергнутых лечению по новой методике, результаты были в несколько раз лучше, чем у больных, лечившихся по параметрам, подобранным эмпирическим путем.
Такие же положительные результаты были получены и при другой патологии. Снижение продукции адреналина и норадреналина у больных эндартериитом усиливало, лечебное действие кислорода. Соответствующие режимы действия барокамеры при перитоните в подавляющем большинстве случаев позволили "выключить из игры" медиаторы воспаления, снизить их синтез и тем самым оборвать гнойный процесс. Сочетание лечения с современным радиоиммунологическим анализом позволило конкретизировать режимы воздействия для каждого больного и контролировать процесс воздействия кислорода под повышенным давлением в течение всего курса лечения больных в барокамере.
Новое направление целенаправленного лечения больных с использованием гормонотропных свойств кислорода под повышенным давлением, о котором было доложено на Московском конгрессе, вызвало большой интерес специалистов разных стран. Оно сейчас с успехом используется и развивается дальше как у нас в стране, так и за рубежом, а в клинике профессора Г. Ратнера продолжают неутомимо искать другие, новые пути решения еще не решенных задач.
Защитник сладкоежек
Среди многих гормонов, вырабатываемых в живом организме, есть один, который на протяжении вот уже более 50 лет привлекает широкое внимание исследователей. Сейчас он даже переживает свое второе рождение. Это инсулин.
Первым и единственным местом его выработки, как считалось до недавнего времени, была поджелудочная железа, но оказалось, что не она одна. Его близнецы – инсулиноподобные факторы – в последние годы были обнаружены в печени, почках, эндотелии сосудов, головном мозге, слюнных железах, гортани, вкусовых сосочках языка. Инсулин также находят в растениях, дрожжах, бактериях. И круг интересов инсулина стал заметно шире при детальном анализе. Если раньше ученые полагали, что его единственной функцией является снижение содержания сахара в организме, то сейчас известно его регулирующее влияние на процессы клеточного деления и дифференцировки, рост опухолей, обмен белков и жиров и на многие другие метаболические реакции и физиологические функции. Эти обстоятельства еще больше "подогрели" интерес к нему. В научной литоратуре возник самый настоящий инсулиновый бум. Наверное, и нам будет небезынтересно поближе познакомиться с ним – гормоном, который еще называют "трижды первым". Почему? Потому что инсулин был ПЕРВЫМ гормоном, для которого была установлена пептидная природа. Это был ПЕРВЫЙ пептид, первичная структура которого была расшифрована, и он явился ПЕРВЫМ гормоном, который удалось получить синтетическим путем.
История открытия инсулина отражает последовательность усовершенствования методических приемов научного познания, прошедшего длительный и трудный путь от простого наблюдения до чрезвычайно сложных аналитических подходов.
Еще в древней Греции врачам были известны заболевания, протекающие с обильным выделением мочи (мочеизнурением). Эти болезни стали именовать "диабетом" (в переводе с греческого – "протекающие сквозь"). Название сохранилось до сих пор, хотя сейчас установлено, что диабет может быть двояким – сахарным и несахарным. Сахарный диабет встречается гораздо чаще, и поскольку именно он связан с инсулином, то и речь дальше пойдет только о нем.
Известный английский врач Т. Виллпс (который, кстати, был и одним из учредителей Лондонского королевского общества) славился своей любознательностью. В стремлении выяснить истину его ничто не могло остановить. Именно он впервые связал развитие диабета с повышенным уровнем сахара в организме. Прибором для этого ему послужил один из самых надежных и чувствительных аппаратов – собственный язык. Попробовав на вкус мочу диабетиков, Виллис убедился в том, что она сладкая. Но на эту находку Виллиса как-то не обратили должного внимания, восприняв ее как причуду почтенного медика. И только через 100 лет после Виллиса другой английский врач П. Добсон установил, что в моче диабетических больных содержится сахар – глюкоза.
Возник вопрос: с чем связано повышение уровня сахара при диабете? Где находится тот контролер, который перестает выполнять свои прямые обязанности – следить за концентрацией глюкозы в организме? Понять это опять помог случай.
Немецкие ученые И. Меринг и О. Минковски занимались изучением роли поджелудочной железы в процессе пищеварения. Каково же было их удивление, когда однажды утром, придя на работу и заглянув в операционную, где с вечера была оставлена собака, у которой накануне удалили поджелудочную железу, экспериментаторы увидели, что она вся была облеплена мухами. Осмотрен животное, они поняли, что мух привлекал сахар, в избытке содержащийся в моче собаки. Предприняв, теперь уже специальные, исследования, немецкие ученые в 1889 году убедительно показали, что у собак с удалёнными поджелудочными железами развиваются все признаки сахарного диабета, приводящие их к скорой смерти. Так была раскрыта конспирация поджелудочной железы. Оставалось узнать хозяина этого подполья.
Долгое время, несмотря на усиленные поиски, ему удавалось скрываться. Но в 1916 году английский физиолог Э. Шарпи-Шефер предположил, что группы железистых клеток, лежащие в поджелудочной железе в виде островков, обнаруженные впервые в 1869 году немецким патологом П. Лангергансом и получившие его имя, производят гормон, регулирующий уровень сахара в крови. Шарпи-Шефер предложил назвать гипотетическое вещество инсулином (от латинского insula – островок).
Первые попытки выделить неизвестный гормон из островков Лангерганса "успеха не имели. Однако эти неудачи тоже внесли свой вклад в будущие открытия. Именно благодаря им ученые предположили, что гормон должен иметь белковую (пептидную) природу, поскольку причиной неудачного выделения молено было считать возможность разрушения искомого белка собственными протеолитическими ферментами поджелудочной железы.
В обычный день 1920 года, когда 29-летний сотрудник университета Западного Онтарио (Канада) Фредерик Баптинг читал в одном из научных журналов статью о том, что при закупорке протока поджелудочной железы атрофируются клетки, продуцирующие пищеварительные ферменты, он даже не предполагал, что эти сведения приведут его к награде, о которой мечтает каждый ученый – Нобелевской премии. Причем приведут скоро – всего лишь через три года. Он не знал, что именно ему будет принадлежать слава первооткрывателя инсулина, он работал…
Заинтересовавшись данными, изложенными в статье, Ф. Бантинг вспомнил об экспериментах русского ученого Л. Соболева, который еще в начале XX века установил, что диабет не связан с перевязкой протока поджелудочной железы. Бантинг, повторивший опыт Соболева, убедился в том, что действительно при нарушении протока поджелудочной железы островки Лангерганса сохраняются. Тогда он решил попытаться выделить гормон не из нормальных, а из тех поджелудочных желез, у которых были перевязаны протоки, предохраняя тем самым инсулин от ферментативного расщепления.
Свою идею Бантинг рассказал известному канадскому естествоиспытателю Дж. Маклеоду – руководителю кафедры физиологии университета в Торонто. Маклеод горячо поддержал намерения Бантинга и вместе со своей хорошо оснащенной лабораторией предоставил в его распоряжение помощника – студента 5-го курса Чарлза Беста – хорошо зарекомендовавшего себя молодого исследователя, искусно владевшего химическими методами определения сахара в крови. Успех пришел быстро. Уже в августе 1921 года они получили очищенные препараты гормона и убедились в его сильном лечебном действии на собаке, страдавшей тяжелой формой экспериментального диабета. Вскоре исследователи научились выделять инсулин из поджелудочных желез телят и коров. Фармацевтические заводы стали производить в больших количествах этот гормон, получая сырье для него на мясокомбинатах. Сотни тысяч больных смогли пользоваться мощным средством борьбы с тяжким недугом.
В 1923 году за выдающиеся исследования Ф. Бантинг и Дж. Маклеод получили Нобелевскую премию. Свою часть премии Бантинг поделил с Бестом. После открытия инсулина Фредерик Бантинг проработал только 18 лет… В самом расцвете творческих сил трагически оборвалась жизнь выдающегося ученого, которому миллионы людей обязаны жизнью. В 1941 году в возрасте 50 лет он погиб в авиационной катастрофе.
Первое введение инсулина больному сахарным диабетом было осуществлено в январе 1923 года – через 17 месяцев после открытия гормона. Такой короткий срок может служить примером, достойным подражания при внедрении современных результатов исследования в практику здравоохранения. С тех пор инсулин лечит больных. А больных, нуждающихся в нем, много. Недаром сахарный диабет называют "болезнью цивилизации". В настоящее время, по данным ВОЗ, на Земле насчитывается более 70 миллионов человек, страдающих этим заболеванием. В СССР при обследовании 25 тысяч лиц старше 35 лет у 1,4 процента был обнаружен явный сахарный диабет и у такого же количества людей – скрытая его форма. Среди каждых 580 рожениц одна больна сахарным диабетом. Помимо того, что диабет без лечения протекает с тяжелыми осложнениями, у беременных женщин без соответствующей терапии он может послужить причиной врожденных уродств и тяжелых нарушений обмена новорожденных детей.
Несмотря на сильный лечебный эффект инсулина, его применение весьма ограниченно. Во-первых, потому, что действует он только при введении в кровь (то есть инъекциях), и при этом лечебный эффект сохраняется лишь в течение 4-6 часов. Затем инъекции необходимо повторять. Во-вторых, при передозировке инсулина возникает серьезное осложнение – гипогликемия (резкое падение содержание сахара). Иногда снижение концентрации сахара может быть так выражено, что наступает гипогликемический шок с потерей сознания, судорогами, требующий принятия экстренных реанимационных мер. А снизить дозу инсулина – значит не получить желаемого лечебного эффекта. Для достижения оптимального воздействия и отсутствия осложнений необходимо контролировать лечение. Доза инсулина, получаемая больным, должна строго коррелировать с содержанием сахара в сыворотке крови пациента. Реально этого добиться трудно, так как препарат вводят несколько раз в день, а анализы делают время от времени.
Где же выход? Ученые ищут новые, более надежные, эффективные и безопасные методы лечения диабета. Ищут аналоги – заменители инсулина. Еще в 1942 году было обнаружено сахаропонижающее действие производных стрептоцида. На их основе были созданы новые лекарства для диабетиков – бутамид, глибенкламид и другие. Их принимают внутрь, они не вызывают аллергических реакций (ведь инсулином больные пользуются не человеческим, хотя сейчас пытаются наладить синтез человеческого инсулина биотехнологическим путем). Однако, к сожалению, только один из трех больных сахарным диабетом может обходиться без инсулина. Так что пока попытки заменить инсулин равными ему по эффекту препаратами полным успехом не увенчались.
В связи с этим проблема дозирования гормона и увеличения продолжительности его действия остается актуальной. В последние годы разработан ряд препаратов инсулина с пролонгированным (удлиненным) эффектом. Так, для повышения устойчивости инсулина к разрушающим его ферментам гормон соединяют с особым белком – протамином, получаемым из семенников рыб. Присоединение к этому комплексу цинка образует нерастворимую в воде соль. Полученный таким образом препарат "протамин-цинк-инсулин" после однократной инъекции оказывает сахаропонижающий эффект на 30– 36 часов.
Сейчас усиленно ведутся работы по созданию липосом – микроскопических капсул из жироподобных веществ, заполняемых лекарствами. Такие капсулы могут с успехом заменить инъекционные методы лечения. Их маленькие размеры (диаметр 14-15 нанометров) позволяют свободно проникать через стенку кишечника в кровь. Первые попытки введения в организм инсулиновых липосом оказались успешными.
Сейчас усиленно ведутся работы по созданию липосом – микроскопических капсул из жироподобных веществ, заполняемых лекарствами
Несомненный интерес для радикального решения проблемы дозирования представляет создание искусственной поджелудочной железы. Такие разработки уже реализуются в практике. Подобные аппараты состоят из датчика, вживляемого под кожу, который следит за концентрацией сахара, микрокомпьютера, дозатора и насоса, впрыскивающего инсулин в брюшную полость. Дороговизна и пока еще довольно большой вес (400 граммов) ограничивают применение этих моделей. Перспективны и идеи трансплантации поджелудочной железы под кожу человека. Для преодоления трансплантационного иммунитета пересаживается не целый орган от взрослого организма, а культура инсулинпродуцирующих В-клеток поджелудочной железы, заключенная в капсулу, проницаемую для сахара и инсулина, но непроницаемую для белков, вызывающих иммунологическую реакцию отторжения. Последние два направления успешно развиваются в НИИ трансплантологии и искусственных органов АМН СССР под руководством члена-корреспондента АМН СССР В. Шумакова.
Без инсулина организм существовать не может. И дело не только в том, что при этом происходит накопление сахара со всеми вытекающими отсюда трагическими последствиями, но и в необходимости инсулина для обеспечения самых разных физиологических процессов, начиная от регуляции обмена углеводов и кончая клеточным делением, развитием и размножением живых организмов.
Многообразие форм участия инсулина в процессах жизнедеятельности определяет широту мест его синтеза. В последние годы даже удалось показать, что эритроциты являются депо инсулина и осуществляют по отношению к этому гормону транспортную функцию, перенося его в различные органы и ткани.
При нормальной работе поджелудочной железы и достаточной выработке инсулина сладкоежки могут быть спокойны. Однако и они должны помнить мудрое напутствие Козьмы Пруткова: "Излишество вредит" – и не потреблять углеводы без разбору, ни в чем себя не ограничивая. Ученые показали, что длительное неумеренное потребление сладостей "расхолаживает" инсулярный аппарат, деморализует его и приводит к халатности инсулина, который перестает твердо отстаивать интересы организма. Так что, хоть инсулин и друг сладкоежек, но, как гласит пословица: "Доверяй, но проверяй", и если есть возможность не съесть конфету или пирожное, поверьте, что лучше от них отказаться и тем самым убедиться в своей силе воли.
