Текст книги "Вездесущие гормоны"
Автор книги: Игорь Кветной
сообщить о нарушении
Текущая страница: 4 (всего у книги 16 страниц)
Разнообразие солистов
Эта книга – не учебник эндокринологии. И цель ее не анализ функций каждой эндокринной железы или АПУД-клеток, расположенных в различных органах, а демонстрация разнообразия картины увлекательного поиска ученых в изучении систем регуляции жизненных процессов. Такая постановка вопроса может повлечь за собой упрек автору в том, что он отдает предпочтение одним гормонам и пренебрегает другими. Что ж, упрек справедлив. Более того, автор делает это умышленно, выделяя открытия, кажущиеся ему наиболее перспективными и значимыми, во-первых, потому, что, как и в любой науке, в истории эндокринологии разные события имели неодинаковые последствия, а во-вторых, потому, что существующие учебники и справочные руководства с успехом восполнят «пробелы», если главная наша цель будет достигнута – и у читателя возникнет интерес к той науке, о судьбе которой идет речь.
Тем не менее для краткой информации расскажем еще о некоторых инструментах эндокринного оркестра, партии которых вносят ощутимый вклад в общее звучание.
Интересный и многообещающий раздел современной эндокринологии составляют исследования по идентификации, выделению и изучению физиологических свойств гормонов, синтезирующихся в желудочно-кишечном тракте, или, как их еще называют, пищеварительных гормонов. Следует, однако, заметить, что термин "пищеварительные гормоны" недостаточно полон, ибо он заведомо сужает сферу деятельности этих веществ, ограничивая их функции только процессами усвоения пищи. На самом деле это не так. Гормоны, синтезируемые органами пищеварения, помимо, разумеется, присущих им физиологических свойств, связанных с утилизацией пищевых продуктов, их расщеплением, всасыванием, формированием аппетита и вкусовых ощущений, играют очень важную роль в поддержании общего гомеостаза. Вспомните эксперимент академика А. Уголева с удалением двенадцатиперстной кишки. Кстати с этим отрезком кишечника связана еще одна загадка общепатологического плана.
Язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки довольно распространенное заболевание. Механизм возникновения язвы и развития процесса в том и другом органе во многом одинаков. А вот исход бывает различен. Язва желудка без соответствующего лечения нередко переходит в рак, а в двенадцатиперстной кишке рак из язвы возникает чрезвычайно редко. В чем здесь дело? Может быть, в неодинаковом эндокринном статусе этих органов? В желудке почти не вырабатывается соматостатин, а двенадцатиперстная кишка, пожалуй, чуть ли не самый богатый участок пищеварительного тракта по отношению к этому гормону. Учитывая присущие соматостатину свойства подавлять клеточное деление, такая предпосылка не лишена оснований. И здесь уже группой специалистов различного профиля (патоморфологами, терапевтами, хирургами) из Института медицинской радиологии АМН СССР и Куйбышевского медицинского института имени Д. И. Ульянова получены первые положительные результаты, которые показывают необходимость дальнейшего расширения исследований в данной области.
В желудочно-кишечном тракте вообще содержится очень много эндокринных клеток. Их здесь более 25 типов. И гормонов, синтезируемых ими, тоже немало – более 20. Простое перечисление их (уже установленных) и гипотетических (более десятка) заняло бы целую страницу. Серотонин, мелатонин, гастрин, глюкагон, эндорфины, вещество Р, соматостатин, катехоламины и многие другие. Совсем недавно были обнаружены новые, неизвестные ранее вещества: ВИП (вазоактивный интестинальный пептид) и бомбезин. С ними связаны интересные факты.
Оказалось, что именно ВИП – виновник тяжелого истощающего обезвоживания организма, которое служит непосредственной причиной смерти больных при холере. Холерные вибрионы, внедряясь в стенку кишечника выделяют токсин, который резко активизирует синтез и выделение ВИП. Следствием этого является возникновение профузных поносов, приводящих к потере организмом воды, солей натрия, калия и хлора, необходимых для жизнедеятельности. Установление описанного факта открыло неожиданные перспективы в лечении холеры. Введение больным антагонистов ВИП значительно облегчает их состояние, а заместительная терапия внутривенными инъекциями солевых стерильных растворов приводит к резкому снижению смертности от холеры.
Бомбезин – пептидный гормон, выделенный впервые из кожи лягушек (и названный так в честь одного из видов этих лабораторных животных), оказался предшественником других биологически активных веществ – эледоизина и физалемина. Они в буквальном смысле слова сделали зрячими многих больных, страдавших сухим кератоконъюнктивитом. У несчастных людей нарушена выработка слезы особыми железами в углу глаз. Отсутствие слез, смачивающих поверхность глазного яблока, приводит к раздражению роговицы и склеры, их воспалению и возникновению защитной реакции – рефлекторному закрытию глазной щели. Человек, имеющий глаза, практически становится незрячим. Он их держит закрытыми, чтобы не испытывать боли. Несмотря на усилия специалистов, никаких эффективных средств лечения этой болезни найдено не было. Каковы же были удивление и радость врачей и их пациентов, когда установили, что закапывание в глаза больных кератоконъюнктивитом в течение нескольких дней специальных капель, приготовленных на основе эледоизина и физалемина, приводит к стойкой выработке слезы и устранению всех симптомов заболевания.
Описать все эффекты желудочно-кишечных гормонов просто невозможно. Приведем еще пример, свидетельствующий об их важном влиянии на жизнедеятельность организма. До сих пор одним из основных методов лечения язвенной болезни желудка является хирургическая операция. Самым распространенным способом хирургического вмешательства служит резекция (удаление) двух третей желудка, разработанная еще в 1881 году немецким хирургом Т. Бильротом. У большого числа больных, прооперированных таким образом, через несколько месяцев появляются достаточно тяжелые осложнения, связанные с плохим усвоением пищи – тошнота, рвота, боли, слабость, головокружение. Механизм этой патологии выяснен не был и поэтому лечение носило чисто паллиативный (временно облегчающий) характер. После выявления эндокринной функции желудка стало ясно, что при удалении основной части гормонопродуцирующей области желудка по методу Бильрота образуется недостаток пищеварительных гормонов, что и обусловливает возникновение подобных осложнений. И здесь заместительная терапия дала прекрасные результаты. Теперь во многих лечебных учреждениях больных постгастрорезекционными синдромами ставят на диспансерный учет и два раза в год проводят им гормональную терапию недостающими желудочно-кишечными пептидами. Большое количество желающих пройти такое лечение, отражением чего служит огромное множество писем, поступающих в эти клиники, – лучшее свидетельство эффективности метода.
Биогенные амины (серотонин и мелатонин), синтезирующиеся в желудочно-кишечном тракте, играют важную роль в механизме лучевого поражения. Наши сотрудники Н. Яковлева и Н. Погудина обнаружили в кишечнике крыс два типа эндокринных клеток, неодинаково реагирующих на воздействие ионизирующей радиации. Количество одних при облучении увеличивается, других – уменьшается. Ближайшая задача дальнейших экспериментов – установить, какие гормоны продуцируются этими клетками. Тогда появится возможность, влияя на функциональное состояние данных гормонов, повысить устойчивость организма к лучевому воздействию.
Биогенные амины (серотонин и мелатонин), синтезирующиеся в желудочно-кишечном тракте, играют важную роль в механизме лучевого поражения
Гормоны, вырабатываемые надпочечниками – кортикостероиды и катехоламины, без преувеличения совершили подлинную революцию в лечении ревматических заболеваний и других болезней. Недавно установлено, что в надпочечниках, помимо этих веществ, также вырабатываются некоторые из половых гормонов, которые вместе с подобными им веществами, синтезирующимися в мужских и женских половых органах, участвуют определенным образом в оплодотворении, закладке органов во внутриутробном периоде, определяют будущий пол зародыша.
В последние 10-15 лет эндокринологи уже привыкли к тому, что специализированные эндокринные железы утратили монополию на выработку гормонов. Во многих органах были обнаружены эндокринные клетки, и идентификация все новых и новых типов уже перестала вызывать недоумение. Но природа, по-видимому, решила и дальше удивлять медиков и биологов. Стали появляться работы о нахождении гормонов в неэндокринных клетках, например в гепатоцитах – клетках печени, различных клеточных элементах крови, лимфоцитах, остео– и хондробластах, эндотелиальных клетках сосудов. Эндокринная функция неэндокринных клеток представляется нам чрезвычайно интересной и многообещающей областью исследований. Изучение этого явления может привести нас к пониманию универсальных ауторегуляторных механизмов биологических процессов, протекающих на различных уровнях организации живой материи.
Особое прикладное значение работы такого плана могут иметь в радиологии и онкологии, так как обнаружение биологически активных веществ в различных клетках может открыть перспективы в управлении радиочувствительностью и развитием опухолевого процесса. В лаборатории радиационной патоморфологии Института медицинской радиологии АМН СССР проводятся исследования в этом направлении. Получены интересные результаты о продукции биогенных аминов и пептидных гормонов такими клетками, как естественные киллеры (особый тип лимфоцитов), эндотелиальные клетки сосудов, тучные клетки различных органов, нейроны некоторых отделов головного мозга. Поиски активно продолжаются.
Теперь видно, какой мощный оркестр исполняет симфонию жизни. Множеством инструментов умело руководят гипоталамус и гипофиз. Ансамбль разносторонних талантливых солистов звучит, как правило, стройно и красиво. А чтобы сбоев и фальшивых нот было как можно меньше, педагоги-репетиторы (врачи и биологи) неустанно разрабатывают новые методические приемы обучения своих подопечных оркестрантов высокому и почетному мастерству – охране здоровья и благополучия чуда, созданного Природой, – человеческого организма.
И их усилия не пропадают даром. С каждым годом сфера влияния гормонов все более расширяется. Создаются новые лекарственные препараты, действие которых реализуется через изменение скорости синтеза и концентрации в организме тех или иных биологически активных веществ. С помощью гормонов улучшается селекция животных и растений. Синтетические пептиды и экстракты из тканей животных, содержащие "чудесные молекулы", находят свое применение в пищевой и парфюмерной промышленности. Гормоны даже летают в космос! Тонизирующие напитки, помогающие космонавтам поддерживать высокую работоспособность, содержат безвредные естественные физиологически активные вещества, выделенные из таких ценных растений, как корень женьшеня, левзея, китайский папоротник, лимонник и другие.
Эндокринология – щедрая наука. Вместе с радостью познания механизмов жизнедеятельности она дарит ученым возможность преобразования окружающего мира, исправления ошибок, допущенных природой в ходе эволюции или под влиянием неблагоприятных факторов внешней среды (радиация, канцерогены, ухудшение экологической обстановки). Сейчас трудно представить, насколько ограничены были бы наши знания, если бы "царство гормонов" оказалось в стороне от маршрутов ученых по карте жизни. А впереди еще более интересные открытия и находки, многие из которых могут оказаться бесценными для укрепления здоровья и благосостояния человека. Продолжим наш путь и попробуем в этом убедиться…
Загадки древней железы
Загадки древней железы
Если бы можно было заглянуть в головной мозг, то в геометрическом его центре вы увидели бы… маленькую еловую шишку. Да, именно так выглядит эпифиз – особый эндокринный орган, весящий у человека всего 0,1 грамма. Четыре тысячи лет назад древние индийские йоги дали ему название «шишковидная железа», считая, что он предназначен для ясновидения и размышлений о прежних воплощениях духа. Французский философ Р. Декарт написал в XVII веке об эпифизе трактат, в котором объявил его «вместилищем души».
Размеры эпифиза у человека невелики, всего 3-4 миллиметра в диаметре. У животных и того меньше. У крыс и мышей при экспериментах его приходится извлекать (причем с трудом) только с помощью сильной лупы. Казалось бы, такой маленький орган не должен играть какой-либо значимой роли в организме, однако открытие в последние годы одной из сокровенных тайн этой железы свидетельствует как раз об обратном.
«…Нет ничего лучше плохой погоды»
Функции эпифиза долгое время оставались неясными, пока в конце 50-х годов нашего столетия американский дерматолог А. Лернер, занимающийся поисками эффективных косметических осветляющих средств для лечения пигментных дерматозов, ни обратил внимание на вышедшую еще в 1917 году статью английских ученых К. Мак Корда и Ф. Аллена, в которой сообщалось о просветлении окраски тела головастиков при кормлении их экстрактами эпифиза.
Это сообщение очень заинтересовало Лернера, Он привлек к работе своей лаборатории известного американского биохимика Дж. Аксельрода, и совместными усилиями группа биохимиков, дерматологов и эндокринологов, переработав десятки тысяч шишковидных желез крупного рогатого скота, получила несколько граммов вещества, обладающего мощным осветляющим кожу лягушек действием. Так был открыт новый гормон – мелатонин, название которому было дано по присущему ему вышеописанному свойству. Мистическая роль эпифиза была разгадана, а Дж. Аксельрод удостоен в 1970 году Нобелевской премии.
Казалось, все стало ясно. Однако нет. Решение одной загадки повлекло за собой появление новых. За изучение мелатонина взялись ученые различных специальностей. Установили, что его непосредственным предшественником является серотонин – биогенный амин обладающий широким спектром действия. Выяснилось, что сам мелатонин также является гормоном с многообразной функцией: он контролирует пигментный обмен, половые функции, суточные и сезонные ритмы, процессы деления и дифференцировки клеток, участвует в формировании зрительного восприятия образов и цветоощущения, сна и бодрствования и т. п. Естественно, возникает вопрос: а способно ли то количество мелатонина, которое синтезируется эпифизом, обеспечить течение зависящих от него физиологических процессов на уровне, соответствующем эволюционному и генетическому статусу живой системы? Посчитали: оказалось – неспособно. В организме должны существовать еще источники мелатонина. Где их искать?
История поисков источников мелатонина, в которой автор и его учитель – крупный советский гистохимик профессор Н. Райхлин принимали непосредственное участие (именно профессору Н. Райхлину и принадлежала идея этих поисков), может служить примером того, как выяснение частного факта стало началом новых широких исследований, результаты которых создали основу принципиально новых положений, расширивших существовавшие представления о регуляции гомеостаза в норме и патологии.
Какая погода была в Нью-Йорке в тот день, когда А. Лернер читал статью К. Мак Корда и Ф. Аллена, послужившую отправной точкой первой разгадки эпифиза, мы не знаем. А вот летом 1973 года в Закарпатье, недалеко от Черновиц, шли проливные дожди. Профессор I. Райхлин, отдыхая там, вынужден был вместо прогулок дышать воздухом на веранде и при этом читал все, что попадалось под руку. Господин случай в тот день не прошел мимо (как это часто бывает с научными открытиями: вспомним Ньютона с падающим яблоком, Ф. Крика и Дж. Уотсона с их открытием структуры ДНК и т. п.) и вложил профессору в руки номер "Известий", в котором было напечатано интервью с академиком Е. Чазовым. В нем рассказывалось о том, что в последнее время ученого волнует роль мелатонина как физиологически очень активного гормона. Волнение – вещь заразительная. В 1973 году минуло 15 лет после открытия мелатонина, и у профессора Н. Райхлина возникло предположение: не поискать ли возможность синтеза мелатонина в тех клетках, которые ответственны в организме за выработку его основного предшественника – серотонина. Основным продуцентом серотонина в организме человека и животных являются так называемые клетки Кульчицкого – особые клетки, расположенные в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта (по современной номенклатуре – энтерохромафинные, или ЕС-клетки). Открытие этих клеток 100 лет назад харьковским гистологом Н. Кульчицким было первым в исторической цепи событий, приведших к созданию теории АПУД-системы.
Выяснение этого вопроса было поручено автору книги. Ответ мог звучать двояко: да, синтез возможен, или – нет, серотонин является конечным продуктом деятельности ЕС-клеток. Как ответить на этот вопрос? С чего начать? Гистохимических методов определения мелатонина не существует. Каким образом его можно обнаружить, если он есть в ЕС-клетках? После долгих раздумий решили "не изобретать велосипед", а повторить эксперимент Лернера и Аксельрода, только не с эпифизом, а с… червеобразным отростком. "Почему, – спросит недоумевающий читатель, – какое отношение имеет аппендикс к мелатонину? Это же лишний, ненужный орган!" Как бы не так! Оказывается, природа ничего лишнего, а тем более ненужного в организме не держит. И червеобразный отросток имеет к мелатонину самое прямое отношение.
Зачем человеку аппендикс?
Дело в том, что в червеобразном отростке содержится наибольшее число всех ЕС-клеток желудочно-кишечного тракта – 75-80 процентов. Прикинули, что для получения минимального количества очищенного экстракта слизистой оболочки червеобразного отростка, в котором можно было попытаться обнаружить мелатонин, необходимо 300-500 аппендиксов. Где их взять? Как сохранить в них гормон в неизмененном виде, если он там есть? Обратились к хирургам. В больницах, дежуривших по оказанию экстренной хирургической помощи, были оставлены контейнеры с жидким азотом, позволяющим замораживать ткань до температуры минус 190 градусов. В них врачи помещали удаленные червеобразные отростки. 350 аппендиксов (можно было бы собрать и больше, но не хватало терпения для оценки нашей идеи) послужили материалом для первой проверки предположения о синтезе мелатонина в ЕС-клетках. Путем соответствующих специальных процедур получили несколько миллилитров экстракта, в котором, на наш взгляд, должен был содержаться мелатонин. А дальше повторили классический опыт Лернера и Аксельрода: взяли двух лягушек, одна служила контролем, а второй в лимфатический мешок ввели заранее простерилизованный экстракт. Результат превзошел все ожидания – через пять часов после введения кожа лягушки заметно посветлела. Повторили опыт – тот же результат. Сделали хроматографический анализ экстракта – получили ответ: в экстракте содержатся мелатонин и серотонин. Но это в экстракте… Осталось доказать, что мелатонин синтезируется именно в ЕС-клетках. На помощь пришел уже упоминавшийся нами иммуногистохимический метод. В лаборатории клинической иммунологии Всесоюзного онкологического научного центра АМН СССР под руководством профессора 3. Кадагидзе кандидат медицинских наук А. Соколов, проиммунизировав мелатонином кроликов, впервые в СССР получил специфическую антисыворотку к мелатонину. С ее помощью нам и удалось доказать, что активный синтез мелатонина происходит именно в ЕС-клетках.
Недаром "арреndiх" переводится с английского как "приложение, дополнение". Оказывается, это не лишний, ненужный орган, а очень существенное, нужное приложение, осуществляющее жизненно важные функции. Так что отношение к нему стоит пересмотреть: всегда ли необходимо решительно удалять его из организма? (Хотя теперь известно, что ЕС-клетки есть и в других отделах желудочно-кишечного тракта и они берут на себя функцию удаленных при аппендэктомиях запасов мелатонина.) Сберечь труднее, чем разрушить. Это общеизвестная истина. И хирургия исцеляющая должна быть в то же время хирургией щадящей.
В 1975 году в английском журнале "Nature" ("Природа"), в котором по традиции публикуются сведения о новых научных открытиях, появилось сообщение о том, что в Советском Союзе открыт новый источник синтеза мелатонина – ЕС-клетки желудочно-кишечного тракта. После выхода этой статьи авторы получили около тысячи писем от зарубежных ученых с просьбой прислать оттиски работы и сообщить подробности описанных опытов. Основоположник теории АПУД-системы А. Пирс прислал поздравление с проведением "замечательных экспериментов" и пожелал успехов в дальнейшей разработке этой проблемы. Традиции настоящих ученых – доверять данным своих коллег, но тем не менее проверять их. Наша история не явилась исключением из этого правила. Однако конец ее был счастливым: авторитетные специалисты по мелатонину канадский гистолог Г. Бубеник и американский биохимик М. Прозалеч в специальных статьях подтвердили приоритет советских ученых в данном открытии. Теперь сведения об этом вошли в руководства и справочники по физиологии и другим медико-биологическим дисциплинам в разных странах, а мелатонин, принесший Аксельроду Нобелевскую премию, оказался счастливым и для автара книги – за открытие внеэпифизарных источников синтеза мелатонина ему в 1981 году была присуждена премия Ленинского комсомола.
