Текст книги "Вездесущие гормоны"

Летопись открытий

Посмотрите внимательно на «табель о рангах». Перед вами история человеческой мысли, воплощенная в реальных достижениях, миллионах спасенных жизней, новых перспективах борьбы с тяжелыми заболеваниями. Если можно было бы сейчас собрать всех нобелевских лауреатов в области эндокринологии и познакомиться с ними, то несколько часов общения с 24 выдающимися учеными, среди которых биохимики и физиологи, хирурги и нейроморфологи, патологи, цитологи и радиологи, с успехом заменили бы чтение скучных учебников с их сухими строчками убористого текста, не несущими зачастую даже той краткой, но емкой информации, содержащейся в протоколах Нобелевского комитета. А ведь речь идет о действительно выдающихся, революционных открытиях!

Древняя мудрость гласит: "Запоминается лучше всего то, что сказано последним". Последние строки нашей книги – короткий рассказ о нобелевских лауреатах.

Швейцарский хирург Теодор Кохер был знаменит. Он оставил яркий след в хирургии. Основоположник современной асептической (стерильной) брюшной хирургии, он впервые предложил различные эффективные методы борьбы с микробами в процессе операций, которые коренным образом изменили стиль и принципы хирургии. Кохер сконструировал ряд хирургических инструментов, названных его именем, впервые разработал оперативные доступы к крупным сосудам. Он оказался первым среди эндокринологов лауреатом Нобелевской премии. В 1909 году Нобелевский комитет присудил ему высокую награду, отметив заслуги хирурга в разработке им нового метода удаления щитовидной железы, при котором часть ее обязательно остается для того, чтобы не возникло, как мы писали, недостаточности функции органа, ведущей к неминуемой гибели пациентов. Кохер собственноручно спас подобной операцией несколько тысяч человек, а общее число больных, которым помог его метод, как справедливо пишет болгарский историк науки В. Чолаков, "не поддается учету".

В 1923 году канадские физиологи Фредерик Бантинг и Джон Маклеод получили Нобелевскую премию за открытие и выделение инсулина. История присуждения награды поистине драматична. В ней ярко проявились истинные качества настоящего ученого – порядочность и честность. Дело в том, как вы помните, вместе с Бантингом работал студент-медик Чарлз Бест, которого рекомендовал Маклеод, и он действительно внес огромный вклад в успех исследований. Однако никому не известный Бест не был выдвинут на премию, а Маклеод, по заявлению специалистов, внимательно следивших за работой, вообще не принимал участия в экспериментах и даже отсутствовал в это время в лаборатории. К тому же, оказалось, наиболее эффективный метод выделения инсулина был разработан другим сотрудником Маклеода Джоном Колипом.

Маклеод и Бантинг, узнав о решении Каролинского института, публично заявили о сложившейся ситуации, однако, менять решение Нобелевского комитета нельзя. И тогда Бантинг и Маклеод отказались выехать в Стокгольм для получения премии. Награда была передана послу. Бантинг демонстративно разделил причитавшуюся ему долю денежного вознаграждения с Вестом, а Маклеод – с Колипом. Без сомнения, такое поведение ученых принесло им не меньше уважения и авторитета у коллег, чем сам факт присуждения Нобелевской премии.

История с инсулином имела продолжение. Он принес еще одну Нобелевскую премию – в 1958 году Фредерику Сенгеру, который сумел установить его структуру. Кстати сказать, Сенгер на этом не остановился и оказался первым среди химиков, ставших дважды лауреатом Нобелевской премии, причем второй раз тоже за выдающееся открытие – расшифровку структуры различных типов нуклеиновых кислот.

Эндокринология, вторгаясь в различные медико-биологические дисциплины, действительно революционизировала не только методические подходы к получению новых знаний, но и, как оказалось впоследствии, составила внутреннюю сущность неизвестных ранее представлений, принципиально меняющих господствующие ранее взгляды на те или иные физиологические процессы. Наиболее ярко это проявилось в нейрофизиологии, где работы английского ученого Генри Дейла и австрийского исследователя Отто Леви по установлению химической природы передачи нервного импульса, удостоенные Нобелевской премии 1936 года, заложили основы новой науки – нейрохимии, представители которой в короткий срок еще три раза удостаивались этой высокой научной награды.

Открытие Леви и Дейлом ацетилхолина – первого химического медиатора, послужило толчком к обнаружению в нервных окончаниях новых химических веществ того же класса: серотонина, гистамина, норадреналина. Открытиями заинтересовались многие фармакологи, в частности, итальянский химик Даниеле Бове. Он посвятил свои исследования веществам, блокирующим действие химических медиаторов. Впервые в 1937 году он получил антигистаминный препарат, на основе которого в последние 20 лет создал со своими сотрудниками различные сильнодействующие нейропсихические лекарства, оказывающие исключительно мощное действие на различные сферы деятельности мозга и других отделов нервной системы.

Внедрение этих лекарств в клиническую практику оказалось успешным в лечении таких заболеваний, как шизофрения, депрессия, эпилепсия. В 1957 году Бове за создание психофармакологических средств и изучение механизма действия синтетических медиаторов и их антагонистов был удостоен Нобелевской премии.

Изучением молекулярных механизмов химической передачи нервных импульсов занимались во многих лабораториях. Однако в двух из них были получены особо важные данные, на основе которых была разработана мембранная теория передачи нервного импульса. Согласно этой теории возникновение и реализация процессов возбуждения и торможения в нервной системе определяется характерным мембранным потенциалом – импульсным показателем напряжения, величина которого зависит, с одной стороны, от типа и количества выделяемого медиатора, а с другой – от концентрации калия и натрия снаружи и внутри нервного волокна.

Таким образом, была установлена роль синапсов – своеобразных "реле" живого организма, которые в нужный момент включают и выключают те или иные нервные клетки. Авторы мембранной теории передачи нервного импульса американские ученые Джон Эклс, Алан Ходжкин и Андру Хаксли стали нобелевскими лауреатами 1963 года.

Бернард Кац, один из сотрудников Эклса, в 1946 году получил кафедру биофизики в Лондонском университете и независимо от своего шефа стал заниматься исследованием механизмов передачи нервного импульса с нервной клетки на мышечное волокно. Изучение описанного явления было очень важно, так как позволяло понять природу мышечного сокращения. Кац установил, что медиатор, синтезирующийся и хранящийся в специальных гранулах, описанных Ульфом Эйлером, выбрасывается в синаптическую щель и воздействует на оболочку мышечных клеток. Нью-йоркский биохимик Джулиус Аксельрод показал, что на этом процесс не останавливается, медиатор инактивируется специальными ферментами, а затем в неактивном виде вновь возвращается в гранулы, где опять активизируется, приобретает "спортивную форму" и готов к новому импульсу. Кац, Эйлер и Аксельрод получили Нобелевскую премию 1970 года за исследования роли медиаторов в передаче нервных импульсов.

Наш рассказ о гормонах будет неполон, если мы не отдадим дань уважения химикам, которые внесли в развитие эндокринологии большую лепту. Своими успехами они в значительной мере способствовали расцвету эндокринологии. Речь пойдет об открытиях в области биоорганической химии – науки, изучающей свойства веществ, лежащих в основе процессов жизнедеятельности. Главные объекты ее исследования – нуклеиновые кислоты и белки.

Среди многих имен известных ученых, посвятивших себя изучению биологически активных веществ, особое место занимает имя Адольфа Бутенандта – немецкого биохимика, удостоенного в 1939 году Нобелевской премии за установление химической структуры и путей обмена половых гормонов. Именно Бутенандт впервые выделил в чистом виде три половых гормона – эстрадиол, андростерон и тестостерон. Он обнаружил, что активным центром их является стероидная группировка, объединяющая вещества по физико-химическим и биологическим свойствам с другими физиологически активными продуктами: витаминами, желчными кислотами, растительными ядами, алкалоидами. Это было большое достижение, позволившее разработать методы искусственного получения лекарственных препаратов – аналогов половых гормонов.

Адольф Бутенандт смог получить заслуженную им награду только через 10 лет после ее присуждения. Беспрецедентный случай в истории Нобелевских премий! Руководство нацистской Германии еще в 1936 году запретило подданным рейха любые контакты с Нобелевскими комитетами. Причиной такого вызывающего решения послужило присуждение в 1936 году Нобелевской премии мира выдающемуся немецкому журналисту Карлу фон Осецкому, который за симпатии к СССР и обличение фашизма в 1933 году был заключен в концлагерь Зонненбург. Под давлением мирового общественного мнения нацисты были вынуждены перевести тяжелобольного Осецкого в больницу, где представители Швеции вручили ему премию. Что касается Бутенандта, то ему, более того, руководством фашистской Германии было приказано вообще отказаться от премии, и только в 1949 году он посетил Стокгольм, где из рук шведского короля получил премию и прочел свою знаменитую Нобелевскую лекцию.

Половые гормоны, открытые Бутенандтом, принесли еще одну Нобелевскую премию: английскому онкологу Чарльзу Хаггинсу за разработку методов лечения рака предстательной железы с их помощью.

Установление стероидной группировки в половых гормонах явилось началом еще одной серии исследований, закончившихся неожиданным открытием и тоже Нобелевской премией. Началась история в 30-е годы, когда молодой врач из всемирно известной клиники Мейо в американском городе Рочестере Филип Хенч обратил внимание на то, что у больных ревматическими заболеваниями при беременности или желтухе наступает выраженное облегчение состояния. Ученый совершенно правильно предположил, что улучшение самочувствия может быть обусловлено появлением в организме больных какого-то стероидного вещества, подобного либо половым гормонам, выделяемым при беременности в повышенных количествах, или желчным кислотам, накапливающимся при желтухе. Проверить свои предположения Хенч смог только через 20 лет, в конце 40-х годов. Именно в это время после многолетних поисков независимо друг от друга швейцарский химик Тадеуш Рейхштейн и американский биохимик Эдвард Кендэлл выделили активные стероидные гормоны – кортикостероиды из коркового вещества надпочечников.

Кендэлл работал в той же больнице, что и Хенч. 21 сентября 1948 года они сделали первую попытку лечения кортизоном больного, страдавшего тяжелым хроническим суставным ревматизмом. Ученые не скрывали своих планов, и вся клиника с волнением следила за результатами эксперимента. Через несколько дней случилось чудо. Больной, который в течение 6 лет не мог подняться с постели из-за мучительных болей, самостоятельно встал. Попробовали новый метод лечения на другом больном – результат опять превзошел все ожидания. И пусть потом при детальных исследованиях ажиотаж первоначального восторга спал, обнаружились побочные эффекты действия гормонов коры надпочечников и пришлось ограничить их применение, это уже неважно, с этим врачи научились справляться. Главное, что в 1948 году получила права гражданства кортикостероидная терапия, которая открыла новую эру в лечении ревматизма и спасла миллионы человеческих жизней. Научный мир по достоинству оценил это открытие. Кендэлл, Хенч и Рейхштейн в 1950 году были удостоены Нобелевской премии.

Гипоталамус и гипофиз – основные звенья эндокринной системы, послужили объектами исследований, которые три раза завершались присуждением их исполнителям Нобелевских премий. В 1947 году высшего научного признания был удостоен известный аргентинский ученый Бернардо Усай за открытие роли гипофиза в обмене сахара, в 1955 году Нобелевскую премию получил американский биохимик Винсент Дю Виньо, осуществивший первый искусственный синтез уже знакомых читателю гормонов задней доли гипофиза – окситоцина и вазопрессина. 1977 год принес звание нобелевских лауреатов американским ученым Роже Гиймену из университета Бейлора в Хьюстоне и Эндрю Шалли из лаборатории эндокринологии в Нью-Орлеане, которые впервые выделили в чистом виде из гипоталамуса высокоактивные регуляторы деятельности гипофиза – либерины и статины.

С Гийменом и Шалли в том же 1977 году Нобелевскую премию с полным правом разделила их соотечественница Розалин Ялоу, которая вместе со своим учителем, известным американским радиохимиком Саломоном Берсоном, разработала радиоиммунологический метод изучения пептидных гормонов. Внедрение в научные и практические исследования этого метода открыло необычайно широкие возможности изучения гормонального метаболизма. Берсон умер в 1970 году, и поэтому Ялоу, твердо и последовательно продолжавшая их совместные исследования, получила премию одна (по Нобелевскому статуту премия посмертно не присуждается).

За 100 лет существования эндокринологии были открыты десятки гормонов, оказывающих разнообразное действие на клетки различных органов. Однако только в 60-х годах нашего столетия стал известен механизм осуществления гормонами своих регуляторных функций. Американский биохимик из Вашингтонского университета Эрл Сазерленд открыл неизвестное ранее вещество – циклический аденозинмонофосфат (цАМФ). Его лаборатория в ходе обширных экспериментов установила, что именно цАМФ является посредником между гормоном и клеткой. В клеточной мембране Сазерленд со своими сотрудниками обнаружил специфический фермент – аденилатциклазу, который при взаимодействии гормона с рецептором – белковой молекулой, находящейся также на мембране клетки, активирует цАМФ. Молекула цАМФ поступает в цитоплазму клетки и задает ей программу на выполнение какой-либо присущей ей специфической функции (например, регулирует мышечное сокращение, секрецию веществ и многое другое).

Открытие Сазерленда наметило новые пути для исследования конкретных механизмов регуляции на различном уровне, начиная с организменного и кончая молекулярным. Каролинский медико-хирургический институт отметил это Нобелевской премией 1971 года.

С каждым годом растет список гормонов. Среди новых, недавно открытых особое место занимают простагландины – вещества с разнообразной функцией. Читатель уже знает о том, что в 1982 году Суне Бергстрем, Бенгт Самуэльссон из того самого Каролинского института, который присуждает Нобелевские премии в области физиологии и медицины, и Джон Вейн из Британского фонда медицины были удостоены Нобелевской премии за исследования, посвященные простагландинам.