Текст книги "Вездесущие гормоны"
Автор книги: Игорь Кветной
сообщить о нарушении
Текущая страница: 15 (всего у книги 16 страниц)
Гормоны иммунитета
Рассказывая о тимусе, мы упомянули о том, что лимфоциты – иммунокомпетентные клетки – тоже могут синтезировать гормоны. Это необычные вещества. Они нигде, кроме органов иммунитета, не вырабатываются. И функции их тоже связаны только с защитой организма от чужеродного воздействия. Пептиды, секретируемые различными классами лимфоцитов, получившие название лимфокинов, или интерлейкинов, участвуют в процессах взаимодействия иммунокомпетентных клеток между собой, организации их содружественной реакции против агента, вторгшегося в организм извне. Сейчас, например, установлено, что интерлейкины в определенной ситуации могут успешно бороться со СПИДом – синдромом приобретенного иммунодефицита, который сегодня становится одной из жгучих проблем медицины. Эта болезнь ежегодно поражает сотни тысяч людей, часто кончается смертельным исходом. Она характеризуется практически полным отсутствием иммунитета, неспособностью организма противостоять инфекции. Возбудителем заболевания является вирус определенного типа.
Подробно и увлекательно о функциях пептидов, синтезируемых лимфоцитами, рассказано в книге академика Р. Петрова "Я или не я", вышедшей в серии "Эврика" в 1983 году.
В последние годы в иммуноэндокринологии сформировалось особое научное направление, связанное с открытием нового класса биологически активных веществ, синтезируемых костномозговыми клетками, – миелопептидов (myelos – костный мозг). Впервые эти вещества были обнаружены в 1969 году советскими учеными Р. Петровым и А. Михайловой. За прошедшие 15 лет выяснилось, что существует несколько типов миелопептидов, способных активизировать лимфоидные клетки. Введение миелопептидов животным, у которых было смоделировано иммунодефицитное состояние, полностью восстанавливало способность к иммунному ответу. При исследовании физиологических свойств миелопептидов неожиданно обнаружили, что они обладают обезболивающим действием. Инъекция миелопептидов в дозе 1 мг/кг веса тела животного полностью снимало у него болевые ощущения.
В связи с этим у иммунологов возникла мысль: а может быть, миелопептиды представляют собой неизвестные аналоги эндорфинов? Помимо присущего тем и другим веществам аналитического действия, дополнительной предпосылкой такой гипотезы служил факт отмены обезболивающего эффекта миелопептидов налоксоном – лекарственным препаратом, являющимся антагонистом эндорфинов. Радиоиммунологические исследования показали, что действительно, среди миелопептидов есть вещества, родственные эндогенным оппиатам. Если обнаружится, что миелопептиды тождественны эндорфинам, то это будет иметь далеко идущие последствия. Почему? Потому что в процессе изучения миелопептидов в лаборатории академика Р. Петрова научились в короткие сроки нарабатывать чрезвычайно дорогие вещества биотехнологическим путем. А это прямой путь к получению необходимых и дефицитных лекарственных препаратов.
Пока одна группа ученых выясняет идентичность миелопептидов и эндорфинов, другая проводит клинические испытания препарата миелопептидов, разрешенного к применению Фармакологическим комитетом СССР, под названием "Миелопид". Первые результаты использования препарата в клинике показывают его большую эффективность. Мечта о получении больших количеств эндогенных обезболивающих веществ постепенно становится реальностью. Так, может быть, действительно отпадет нужда в получении наркотических веществ из растительного сырья (например, печально знаменитой конопли)? Если этот вопрос будет разрешен, то в наркомании эндокринология пробьет серьезную брешь!
Мужчины и женщины
История эндокринологии началась с половых гормонов. В 1849 году А. Бертольд предположил присутствие каких-то активных веществ в вытяжке из семейных желез, но только в середине 30-х годов нашего века А. Бутенандт выделил их в чистом виде и установил химическую структуру.
Половые гормоны потому так и называются, что основная их функция связана с определением пола человека и животных, а также с обеспечением процессов размножения и продолжения рода. Мужские половые гормоны – андрогены стимулируют развитие вторичных половых признаков по мужскому типу, женские – эстрогены формируют признаки, свойственные женскому полу.
Из школьного курса генетики мы знаем, что пол определяется сочетанием двух хромосом: X и У. XX – женщина, ХУ – мужчина. И в период зачатия "командует" мужчина: отдал он свою Х-хромосому – родится девочка, передал У-хромосому – будет мальчик. Теоретически так, а вот на практике случаются, к сожалению, неприятные исключения. Эндокринологи давно замечали, что по набору хромосом может быть женщина (XX) или мужчипа (ХУ), а по внешним признакам либо наоборот, либо вторичные половые признаки смешаны. Стали выяснять: в чем же дело? Оказалось, что в начале внутриутробного развития существует период, когда продукция тех или иных половых гормонов может изменять иол, несмотря на набор хромосом.
В связи с этим появились даже понятия "генетический пол" и "соматический пол" (сома – тело, иначе внешний вид). Патология формирования половых признаков связана с генетическими нарушениями. Известно, что синтез конкретного гормона контролируется определенным геном, причем у человека (независимо от того, мужчина он или женщина) вырабатываются и мужские и женские половые гормоны. Только, естественно, в нормальных условиях секреция одного из типов преоблалает и тем самым поддерживается соответствие генетического и соматического пола.
Патология формирования половых признаков связана с генетическими нарушениями
В процессе формирования зародыша и развития плода, несмотря на переданный набор хромосом, может возникнуть аномалия той группы (или даже одного) генов, которые ответственны за синтез мужских или женских половых гормонов. И тогда возникает болезнь. Болезнь, тяжелая вдвойне. С одной стороны, это физическая неполноценность, с другой – большой моральный ущерб. Человек чувствует себя мужчиной, а выглядит как женщина, и наоборот. Возникает социальная ущербность – отказ от общения с людьми, от получения образования, от любимой работы. Опять пример того, как медицинские проблемы перерастают в проблемы социальные. Появился третий термин – «юридический пол». Человеку надо жить и работать. Что ему записывать в паспорт? Кто он, наконец, мужчина или женщина? Эти вопросы постоянно волнуют врачей, юристов, психологов.
Эндокринологи, генетики, биохимики активно ищут подходы к решению медико-биологических аспектов сложнейшей проблемы. Разрабатываются методы генной инженерии для лечения "больных" генов. В экспериментах на животных, а теперь уже и в некоторых клиниках испытываются лекарственные препараты, созданные на основе половых гормонов. Больным детям с генными нарушениями пола проводят курсы лечения такими лекарствами с целью изменения внешних признаков и формирования половых органов по мужскому или женскому типу.
Определенные успехи уже намечаются. Так, лечение мужскими половыми гормонами (андрогенами) стимулирует рост половых органов, ускоряет развитие семенников и созревание сперматозоидов, изменяет очертания тела, способствует росту волос по мужскому типу, вызывает снижение тембра голоса, усиливает половое влечение. Однако, к сожалению, при отмене препаратов лечебный эффект непродолжителен. Поэтому фармакологи ищут возможности продления терапевтического действия, подбирая различные варианты комбинаций гормонов.
Половые гормоны находят применение в онкологии для лечения рака половых органов. Дело в том, что опухоли молочных желез, матки, предстательной железы являются гормонозависимыми, то есть для их развития необходим определенный гормональный фон. Этим воспользовались онкологи. Так, например, если после удаления опухоли молочной железы резецировать яичники и лечить женщину введением мужских половых гормонов, то рецидивы или метастазы наблюдаются у таких больных значительно реже. Подобная ситуация характерна и для опухолей половых органов. Хороший лечебный эффект половых гормонов наблюдается при раке предстательной железы, матки, яичников. Но здесь врачей могут подстерегать "подводные камни". Длительное введение в организм гормонов противоположного пола приводит к осложнениям, которые могут быть не менее тяжелыми, чем основное заболевание. В ряде случаев эстрогены могут сами вызывать опухолевый рост.
Но ученые не хотят отказываться от заманчивой идеи исправить генетические и эндокринные ошибки природы. Поиски продолжаются. Хочется верить, что современное развитие науки, те возможности, которые несут в себе генная инженерия, молекулярная фармакология и биохимия, помогут человеческому разуму подчинить себе то, что ранее казалось фатальной неизбежностью.
Пептиды на конвейере
С помощью гормонов, как вы уже знаете, можно успешно лечить многие заболевания. Но на пути широкого использования их в медицине есть одно серьезное препятствие – нехватка этих ценных веществ. Подобное обстоятельство усугубляется еще и тем, что в ряде случаев искусственно синтезированные гормоны оказываются гораздо менее эффективными, чем их естественные природные аналоги. Получение достаточного количества гормонов из тканей животных тоже не решает проблемы. Во-первых, потому что зачастую это требует больших финансовых и технических затрат, во-вторых, видовая специфичность многих веществ ограничивает их использование у человека.
Многие научные коллективы сейчас занимаются разработкой биологических способов получения гормональных продуктов. Пустующие в каталоге Дезодоро карточки с названиями гормонов, которые ученые научились получать в необходимых количествах, обязательно должны быть заполнены. Этого ждет практическая медицина.
Первые успехи решения проблемы уже есть. Они показывают перспективность освоения биотехнологических способов получения гормонов. Одним из основных биотехнологических методов является генетическая (или генная) инженерия, основанная на выделении человеческих генов, кодирующих синтез того или иного гормона и "встраивании" их в ДНК бактерий, которые, размножаясь в искусственной среде, начинают синтезировать необходимые гормоны. Таким биотехнологическим путем уже получены человеческий инсулин и соматотропин, которые с высокой эффективностью применяются в клинике при лечении сахарного диабета и карликовости.
В СССР создана и успешно выполняется комплексная целевая межотраслевая научная программа "Биотехнология". В реализации задач по биотехнологическому синтезу гормональных препаратов участвуют многие крупные научные учреждения – Институт биоорганической химии имени М. М. Шемякина АН СССР, Институт цитологии и генетики Сибирского отделения АН СССР, Всесоюзный кардиологический научный центр АМН СССР, институты Главмикробиопрома. Конвейерный синтез гормонов – дело недалекого будущего.
Управляемые гормоны
В фармакологии есть особый раздел – фармакокинетика. Она изучает процессы превращения лекарств в организме. Мало ввести препарат больному, необходимо сделать это так, чтобы он оказал наиболее выраженный эффект. Значит, надо обеспечить такие условия приема лекарства и его утилизации в организме, при которых оно могло бы воздействовать на физиологические системы в течение достаточно длительного времени, постепенно распадаясь и утрачивая присущие ему лечебные свойства.
Особенно актуальна такая проблема для гормонов. Они очень нестойкие вещества, быстро инактивируются в организме соответствующими ферментами. Иногда настолько быстро, что практически не успевают "добраться до места" и оказать терапевтический эффект на соответствующие клетки и органы – мишени. А если и доходят, то часто эффект бывает кратковременным, потому что концентрация гормона уже снижена, а стабильность молекулы нарушена в процессе его транспорта доэффекторного органа.
Как же разрешить эту задачу? На помощь медикам опять пришла химия. Лекарство "одевают" в специальную микроскопическую капсулу, состоящую из смеси белков и жиров. Такие капсулы называют микросферами или липосомами. Прием таких микросфер внутрь значительно увеличивает срок действия лекарственного препарата, заключенного в них. Медленно растворяясь, капсула дает возможность лекарству постепенно выделяться из липосомы и оказывать свой эффект в течение длительного времени.
Лекарство одеваютв специальную микроскопическую капсулу, состоящую из смеси белков и жиров. Такие капсулы называют микросферами или липосомами
Изготовление липосом, хотя и непростое, но уже решенное дело. Разработана технология процесса, освоены методы получения «жировых капель» из белка, входящего в состав яичного желтка – лецитина. Теперь усилия специалистов направлены на поиск оптимальных способов заключения гормона в капсулы и путей доставки микросфер к соответствующим органам и тканям. Для повышения избирательности проникновения липосом в необходимое место их пытаются «нагрузить» железом или другим металлом (разумеется, в ничтожных величинах) и подводить такие микросферы под магнит, установленный над заданным участком тела пациента.
Справедливости ради следует отметить, что пока широкого распространения метод не получил. Есть определенные трудности, связанные с изготовлением стабильных микросфер одинакового диаметра (это важно, потому что от их размеров зависят и доза, и скорость поступления лекарства). Но это все сложности частного порядка, которые в скором времени будут преодолены, и метод займет достойное место в современной фармакологии.
В эндокринологии существует еще одна серьезная проблема. Она связана с контролем дозирования гормона при его введении. Гормоны – очень активные вещества, и передозировка их может привести к тяжелым осложнениям. С другой стороны, недостаточность дозы не вызовет желаемого эффекта. Особенно это важно при лечении сахарного диабета, так как при данном заболевании успех лечения определяется прежде всего достаточной концентрацией инсулина в организме. Низкий уровень гормона не обеспечит распада сахара и может привести к гипергликемической коме – обморочному состоянию, судорогам, отеку мозга и даже к смерти. Передозировка инсулина вызовет, наоборот, гипогликемию – снижение уровня сахара, которая проявится падением артериального давления, слабостью, сонливостью, нарушениями ритма работы сердца.
Эндокринологи постоянно ищут разные способы решения проблемы дозирования гормонов. Один из интересных способов, разработанных в последние годы, – создание микродозаторов инсулина – особых емкостей, наполненных лекарственным препаратом, которые подшиваются в подкожную жировую клетчатку. Они либо сами работают по заданной мини-компьютером программе в автоматическом режиме, периодически выбрасывая в ткань порцию гормона, либо пациент через определенные промежутки времени, установленные врачом, нажимает кнопку на микропульте, находящемся в его кармане, и таким образом регулирует подачу лекарства.
Управлять гормонами можно и химическим путем, используя их антагонисты и стимуляторы выработки и секреции конкретных веществ. Открытие эндорфинов и установление их сильного обезболивающего действия побудили хирургов к изучению использования этих веществ для местной анестезии. Кстати, сейчас доказано, что лечебный эффект иглоукалывания обеспечивается активизацией в соответствующих точках клеток Меркеля, которые являются сами источником эндорфинов и через свои отростки связаны с другими нервными клетками, вырабатывающими эндогенные оппиаты. Древние китайцы – изобретатели иглотерапии, не знали об этом, но очень четко определили зоны, богатые эндорфинами, и разработали эффективную систему их использования.
Недавно английский журнал внутренней медицины сообщил об успешной хирургической операции по поводу удаления зоба, проведенной без наркоза. Местное обезболивание в течение одного часа обеспечивалось введением пациенту препаратов, усиливающих синтез и выброс в кровь эндорфинов. Дальнейшая разработка такого перспективного метода обезболивания поможет решить многие вопросы, связанные с ограничениями местной анестезии (непереносимость отдельными людьми новокаина, слабая эффективность его аналогов) и осложнениями, возникающими иногда из-за общего наркоза.
Эндокринологическая фармакология развивается сейчас очень интенсивно. Она, несомненно, внесет свой вклад в заполнение каталога Дезодоро.
Очевидное или невероятное!
Как видите, эндокринологам предстоит выяснить еще немало. Наверняка в процессе исследований возникнут новые вопросы. Так будет всегда. Недаром существует афоризм: «Чем больше узнаешь, тем меньше знаешь». Это не пессимистические взгляды на развитие науки. Это реальность, которая тем и прекрасна, что побуждает ученых все дальше и глубже уходить в своих поисках.
В каталоге Дезодоро еще много пустых страниц. Исследователям предстоит открыть новые гормоны и места их синтеза, выяснить их физиологическую роль и научиться регулировать их обмен. Фармакологи обязательно создадут эффективные лекарства, а онкологи научатся с помощью гормонов воздействовать на злокачественные опухоли. Нейрофизиологи раскроют очередные тайны мозга, а геронтологи смогут приостановить процесс старения.
Как вы думаете, это невероятно? Нам кажется, что это очевидно.
Совершив подлинную революцию в биологии и медицине, эндокринология будет продолжать еще шире вторгаться в естествознание. И наступит день, когда в каталоге Дезодоро останутся незаполненными только несколько карточек. Карточки будущих открытий будущих ученых,
Звезды первой величины
Звезды первой величины
В нашем рассказе о вездесущих гормонах поставлена точка. Но это в книге, а в жизни история не кончается. То, о чем мы позволили себе помечтать в последней глазе, скоро станет реальностью, однако каталог Дезодоро не исчезнет, он будет существовать в науке, ибо познание бесконечно.
Решение одного вопроса ставит новые. Открытие явления или закономерности заставляет идти дальше, продолжать поиски. И поэтому в жизнеописание эндокринологии будут с каждым годом вписываться новые и новые страницы, повествующие об успехах ученых, путь которых был вовсе не устлан розами. Но наиболее яркие события в биографиях гормонов были достойно отмечены, и в этом плане эндокринология никогда не была падчерицей в семье звезд первой величины – нобелевских лауреатов.
Альфред Нобель и его премии
27 ноября 1895 года известный шведский ученый, чрезвычайно разносторонний человек, проповедовавший и действительно следовавший в жизни высоким моральным принципам, Альфред Нобель, в Париже в присутствии своего нотариуса подписал завещание. Согласно воле Нобеля весь его капитал после смерти должен быть переведен в ценные бумаги, проценты с которых будут выдаваться в виде премий ученым, сделавшим наиболее важные научные открытия в области физиологии или медицины, физики, химии, писателям, создавшим выдающиеся произведения, и общественным деятелям, внесшим весомый вклад в дело процветания мира на Земле.
После соблюдения всех юридических формальностей 29 июня 1900 года была учреждена Нобелевская премия, и с тех пор ежегодно 10 декабря в день смерти Нобеля мир узнает имена нобелевских лауреатов. Процедура отбора кандидатов на соискание высшей научной награды мара настолько совершенна, что, по единодушному мнению многих выдающихся ученых и политических деятелей, нобелевские премии получают действительно самые достойные. Ошибки и тенденциозность практически нивелируются из-за большого числа экспертных оценок. Так, Каролинский медико-хирургический институт в Стокгольме, который по нобелевскому статуту присуждает премии в области физиологии и медицины, каждый год рассылает более 1000 писем авторитетным специалистам, а также различным университетам, институтам, обществам я редакциям научных журналов с просьбой высказать свое мнение о том, кто и за что заслуживает в этом году присуждения Нобелевской премии. После получения ответов кандидатуры, названные в письмах наибольшее количество раз, вновь обсуждаются уже в кругах наиболее компетентных экспертов, после чего из них отбирается не более трех ученых, которые становятся нобелевскими лауреатами.
81 раз присуждалась Нобелевская премия в области физиологии и медицины, из них в 15 случаях ее получали ученые за исследования в области эндокринологии. Другими словами, 17 процентов нобелевских лауреатов-медиков – эндокринологи. Такой высокой оценкой не может похвастаться ни одна медицинская наука!
Действительно, практически все важнейшие достижения эндокринологии отмечены Нобелевскими премиями. Уже одно это – лучшее свидетельство того, насколько значима и жизненно важна гормональная регуляция для осуществления нормальной деятельности любого живого организма.
На страницах нашей книги упоминались отдельные открытия, удостоенные премии Нобеля. Сейчас, в конце нашего разговора с читателем, хотелось бы свести их все воедино, в стройную цепь, сплетенную из колец триумфа научного поиска, дерзости мысли, упорства характеров, образованности и широты исследовательского кругозора. Эти открытия и их авторы – действительно звезды первой величины, лучшие примеры подлинной науки и ученых, успехи которых твердо базируются на трех китах – Знании, Фантазии, Настойчивости.
