Текст книги "Вездесущие гормоны"
Автор книги: Игорь Кветной
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 16 страниц)
Неожиданное пророчество Шекспира
Эмоции отражают состояние души. Боль – состояние организма. Горькие эмоции влекут за собой боль, а боль всегда проявляется в эмоциях. Мы только что говорили о том, что природа позаботилась о регуляторах эмоций. Неужели, заложив в организме формирование болевых ощущений, природа не создала «контролеров», регулирующих степень выраженности их проявления? Оказывается, создала. Последние открытия нейрофизиологов показали: прямое отношение к боли имеют две группы пептидов – вещество Р и эндорфины.
Вещество Р известно сравнительно давно. Его открыли в 1931 году американские ученые У. Эйлер и Дж. Гаддум. Свое название (которое не отражает никаких биологических свойств этого пептида) оно получило от английского слова "power" – порошок. А вот эндорфины были названы так из-за своего действия – ЭНДогенные мОРФИНЫ.
Если вещество Р является медиатором и модулятором боли, то эндорфины – эти наркотики внутри нас – боль притупляют. Чем больше вещества Р, тем боль сильнее, чем больше эндорфинов, тем боль слабее.
Честь открытия эндорфинов принадлежит американцу Э. Дж. Симону из Нью-Йоркского университета и ученому из Абердина в Шотландии Дж. Костерлицу. Первый показал, что в головном мозге некоторые нервные клетки имеют специфические рецепторы, с которыми соединяется морфий, а второй, узнав об открытии Симона, решил, что вряд ли это случайная находка. По всей видимости, рецепторы должны быть предназначены для восприятия собственного морфия, секретируемого организмом, и его следует искать. Работы группы Костерлица завершились успехом: были открыты эндорфины. Позже установили, что имеются вещества, подобные эндорфинам, но с меньшим молекулярным весом. Их назвали энкефалинами (encephalos – мозг), а общее название тем и другим дали – эндогенные оппиаты.
В медицинской науке вокруг эндогенных оппиатов поднялся настоящий ажиотаж. Противоболевая эффективность эндорфинов выше, чем у морфия. В отличие от него они, синтезируясь в организме, не дают побочных эффектов и не вызывают привыкания. Проблема медицинская (избавление от боли) переросла в проблему социальную. Появилась реальная возможность, научившись управлять уровнем эндорфинов, избавиться от применения морфия и других наркотиков, прекратить их выпуск, и тем самым успешно бороться с наркоманией.
Фармакологи, представители других областей биологии и медицины устремили свои поиски в этом направлении. Сегодня уже достигнуты большие успехи: достаточно подробно изучены места синтеза эндогенных оппиатов (оказалось, что, помимо нервных клеток, они вырабатываются в некоторых клетках АПУД-системы желудка, поджелудочной железы и других органов), их функциональные свойства, синтезированы вещества, способные регулировать их секрецию. Последнее обстоятельство считается особенно важным. Оно находит уже клиническое применение. В литературе появились сообщения об успешно проведенных небольших операциях, при которых для обезболивания использовали не наркоз общепринятыми средствами, а препараты, усиливающие синтез эндорфинов в организме человека.
Поиски продолжаются… "Открытие эндорфинов, – пишут в парижском журнале "Пуэн" И. Баррер и Ф. Жирон, – без сомнения, означает открытие нового пути к заветной цели – к идеальному обезболиванию".
Эндорфины, являясь "родными" для организма наркотическими веществами, играют немалую роль и в формировании вредных привычек. Оказалось, что выкуренная сигарета способствует кратковременному выбросу эндорфинов в кровь, что, естественно, влечет за собой чувство расслабления, комфорта, успокоения. Ученые сейчас вплотную заняты вопросом: какой компонент табачного дыма является "пусковым фактором" выброса эндорфинов. Установив и исключив это вещество из табака, можно ожидать отсутствия описанного эффекта выкуренной сигареты, что может привести к снижению потребления папирос и сигарет. Табачный дым – источник многих бед для организма. Шведский врач М. Симмонс подсчитал, что за год курящие шведы поглощают с сигаретным дымом около 108 тонн смол. Этого количества достаточно для асфальтирования 800 квадратных метров шоссе. Профессор Т. Клец вывел уравнение риска: вред от 100 выкуренных сигарет равен тому, который организм человека получает в результате года работы с токсическими веществами или от вождения автомобиля без остановок на расстояние 6 тысяч километров.
Интересные данные получены и об участии эндорфинов в формировании пристрастия к алкоголю. Специальными приемами у животных (крыс, кроликов) можно создать влечение к алкоголю. Такие животные постоянно стремятся к приему спирта, в организме у них возникают соответствующие биологические перестройки. Эксперименты показали, что в мозге крыс-алкоголиков содержится меньше эндорфинов, чем у животных-трезвенников. Если им вводить искусственно синтезированные эндорфины, они начинают "пьянствовать" меньше, чем контрольные животные. Дефицит эндорфинов, конечно, не единственная причина алкоголизма, хотя и важная составная часть механизма этого тяжелого патологического процесса. В Академии медицинских наук СССР создана специальная научная программа "Физиологически активные пептиды", которую возглавляет академик АМН СССР С. Дебов. В рамках этой программы разрабатываются пути поиска эффективных средств лечения алкоголизма на основе использования эндогенных оппиатов.
Поистине пророческими оказались слова В. Шекспира: "Лекарство наше в нас самих лежит".
Реальность фантазии Свифта
Реальность фантазии Свифта
Джонатан Свифт, наверное, даже не мог подозревать, что в своей книге «Приключения Гулливера» он замечательным образом предвосхитит эксперименты, которые даже сейчас, в конце XX века, с его невиданным научно-техническим прогрессом, кажутся фантастическими. Вспомним эпизод посещения Гулливером академии в Лагадо, где гостеприимные хозяева продемонстрировали гостю новый метод введения информации в человеческий мозг. Он состоял в скармливании школьникам специально подготовленных тетрадей с конспектами. Правда, опыт не всегда, по их словам, удавался, потому что ученики умудрялись выплевывать «знания». Но авторы данного способа были полны оптимизма, считая, что единственной проблемой является изготовление из этих тетрадок особых пилюль памяти.
Каждый из нас с интересом читал страницы увлекательной книги, но не мог даже думать о том, что создание "пилюль памяти" превратится из веселой выдумки в реальность наших дней. Только вместо крошечных страниц убористого текста в них надо будет вводить химические вещества, опять же пептиды – небольшие молекулы, которые могут творить чудеса – облегчать запоминание, стимулировать обучение и даже переносить конкретные навыки.
История открытия этих пептидов сложна и удивительна. Она полна противоречий и сомнений, периодов триумфа и разочарований. Она сплотила многих исследователей в усилиях по обнаружению "чудесных молекул" и, наверное, не меньшее количество ученых поссорила между собой.
Шутки – дело серьезное
В начале 60-х годов многие иностранные журналы сообщили о «сенсации века» – канадский нейрофизиолог М. Мак Коннел установил факт переноса поведенческих навыков от обученных к необученным животным с помощью экстрактов мозговой ткани. Объектом исследования Мак Коннела явились ресничные черви – планарии. Именно на них он со своими сотрудниками решил проверить гипотезы, высказанные одновременно (но независимо друг от друга) в 1948-1950 годах французом А. Монне, австрийцем Г. фон Фоэсетром, американцами А. Катцем и В. Хальстедом о том, что следы прошлого опыта животного кодируются в его макромолекулах.
Мак Коннел остановил свой выбор на планариях не случайно. Эти черви успешно поддаются выработке условных рефлексов, быстро регенерируют при перерезке и обладают тесными связями между клетками их пищеварительного тракта (способными к включению нерасщепленных гипотетических информационных молекул) и нейронами.
Черви, плавающие в маленьких бассейнах, подвергались воздействию периодических вспышек света с последующими ударами тока. Под действием тока черви сокращались. Вскоре вырабатывался условный рефлекс – планарии начинали сокращаться без ударов тока только в ответ на вспышки света. Учеба закончилась. "Грамотных" планарий разрезали пополам, и оказалось, что после регенерации обеих половин животных их обучение описанному условному рефлексу происходило в три раза быстрее, чем обучение новичков. Еще более удивительны результаты экспериментов, в которых "ученых" червей измельчали и скармливали необученным. "Полакомившись", планарии-каннибалы приобретали условный рефлекс съеденных ими сородичей.
Не успели специалисты разных стран, ошеломленные сообщением Мак Коннела, взяться за дальнейшее развитие исследований по изучению механизмов "переноса памяти", как их постигло разочарование: воспроизведение результатов описанных опытов достигалось далеко не всегда, а сам Мак Коннел (неизвестно по каким причинам) заявил, что его статья была первоапрельской шуткой!
Однако не все ученые доверчивы, шутить тоже можно по-разному, и если вспомнить народную мудрость, свидетельствующую о том, что "в каждой шутке есть доля правды", то в нашем случае, как вы сейчас убедитесь, эта доля достаточно велика.
Московский физиолог О. Крылов провел следующий опыт. Три ветви крестообразного бассейна-лабиринта были затемнены, а одна оставалась светлой. Планарим, в силу их природных особенностей, облюбовали темные отсеки, но, получая там удары током, они, естественно, пытались скрыться от последующих ударов в светлом отсеке. Постепенно они "поняли", что лучше находиться при неприятном свете, чем подвергаться ударам тока. Повторив процедуру Мак Коннела, О. Крылов установил передачу навыка обученных червей необученным.
Теперь уже было не до шуток. Данные подтвердились. Объяснение этим фактам напрашивалось такое: в процессе обучения в нервных клетках накапливалось какое-то вещество, которое "запоминало" навык и переносило его другому животному.
Круг ученых, занимавшихся поиском химических факторов памяти, ширился с каждым годом. От планарий решили перейти к более высоким по своей организации живым существам, например, к золотым рыбкам…
Сказки и действительность
В пушкинской сказке рыбка-волшебница, одаривавшая старика всем, что он пожелает, в конце концов рассердилась и оставила его ни с чем. В нашем рассказе – наоборот, золотые рыбки выполняли любые желания экспериментаторов: они плавали вверх животом, подплывали к любимой красной и нелюбимой зеленой кормушкам, учились различать запахи хинина, глюкозы и уксусной кислоты с предпочтением какого-то из них. И все эти приобретенные навыки переносились с экстрактами мозговой ткани обученных животных к необученным. Наступила эра триумфа! В 1965 году сразу четыре группы исследователей из США, Дании и ЧССР сообщили, что внутрибрюшинное введение крысам и мышам мозговых экстрактов, взятых от обученных животных, значительно облегчало и ускоряло выработку тех же навыков у необученных. Интересно, что в ходе опытов, например связанных с обдуванием крыс воздухом, к которому они привыкали, было показано, что факторы переноса сохраняют свою активность и при воздействии ими на животных другого типа. Так, экстракты мозга, взятые у крыс, привыкших к обдуванию, при введении их мышам «приучали» последних безразлично относиться к этой процедуре.
Интересные исследования провели грузинские ученые Р. Рижинашвили и Г. Марсагишвили на новорожденных цыплятах. У них особенно ярко выражена импринтинговая (от английского imprinting – запечатление) форма обучения. Она возможна у цыплят только в строго определенном периоде: в течение первых 36 часов после их вылупления. В основе ее лежит биологическое свойство цыплят считать своей матерью то движущееся существо, которое они увидят за это время. В нормальных условиях ею, естественно, будет курица. А в опытах исследователей из Грузии роль наседки выполняли шары: красный и синий. Ученые разбили цыплят на две группы: одну приучили следовать за красным шаром, другую за синим. И что оказалось? Новые цыплята, которым внутрибрюшинно вводили экстракты от птенцов, привыкших к красному шару, неотступно начинали бегать за ним, игнорируя синий, и… наоборот.
Подобных экспериментов было проведено множество. В качестве еще одного убедительного примера можно сослаться на опыт, описываемый В. Дергачевым. В лабиринте одни крысы приучались пить только из правой поилки, другие – только из левой. Затем в лабиринт помещались необученные крысы, которые попеременно получали воду то из правой поилки, то из левой и поэтому бегали по левому и правому коридору с приблизительно равной частотой. Через сутки после внутрибрюшинного введения им гомогената мозга крыс, получавших воду только из правой поилки или только из левой, у крыс возникало предпочтение к той поилке, из которой пили воду крысы-доноры. В ряде наблюдений совпадение в выборе поилок у обученных и необученных крыс достигало 90-100 процентов.
Продолжать опыты, усовершенствовать их, по-существу, стало бессмысленным. Необходимо теперь было выделить и расшифровать химические соединения, в которых заключалась передаваемая информация. В 1966 году группа Дж. Унгара из Техасского медицинского центра в Хьюстоне (США) начала трудные, кропотливые поиски конкретных "пилюль памяти". Они оказались успешными.
…Опять пептиды
Потратив шесть лет упорной работы, Дж. Унгар и его группа сообщили в 1972 году в английском журнале «Nature» («Природа») о первом успехе: из мозга крыс, обученных бояться темного отсека камеры, было выделено «вещество памяти». Расшифровка его химической структуры показала, что это пептид с маленьким молекулярным весом, цепочка которого состоит всего из 14 аминокислот. Его назвали скотофобином (в переводе с греческого – боязнь темноты). Скотофобин в очень низких дозах (от 10 до 300 нанограммов) при введении его в организм животных специфически индуцировал у них страх перед затемненным пространством.
Окрыленный успехом, Унгар выдвинул тезис "один пептид – один акт поведения". Под этим девизом он со своими сотрудниками стал заниматься поиском других пептидов памяти. Искал… и нашел.
Выработав у 600 крыс привыкание к звуку электрического звонка, группа Унгара выделила и расшифровала вторую чудесную молекулу – пептид, названный амелитином (в переводе с греческого – безразличный). Подобно скотофобину, амелитин при его введении в очень малых дозах вызывал у необученных крыс отсутствие каких бы то ни было ответных реакций на звонок.
Далее – более. Из мозга золотых рыбок, приученных к определенной окраске стенок аквариума, выделили еще два пептида – хромодиопсины, а в головном мозге крыс обнаруживали пептид – катабатмофобии, сообщающий другим животным определенные двигательно-оборонительные навыки. Позднее установили отсутствие видовой специфичности у найденных пептидов – крысиный скотофобин отпугивал от темноты не только мышей, но и золотых рыбок.
Из мозга золотых рыбок, приученных к определенной окраске стенок аквариума, выделили еще два пептида – хромодиопсины, а в головном мозге крыс обнаруживали пептид – катабатмофобии, сообщающий другим животным определенные двигательно-оборонительные навыки
Справедливости ради следует сказать, что не всегда с выделенными веществами прямо передавалась та или иная форма поведения (хотя и такое нередко бывало). Иногда они просто ускоряли обучение, что тоже весьма немаловажно.
Дж. Унгар считал (и, видимо, это наиболее реальная точка зрения из всех имеющихся на этот счет), что "пептиды памяти" действуют как стимуляторы, усиливая рост и размножение отростков нервных клеток. В результате усиленного ветвления устанавливаются и более многочисленные связи между нейронами и тем самым образуются соответствующие ансамбли клеток, хранящие память об определенном жизненном опыте животного. При введении этих веществ в организм необученного животного у него в мозге создаются клеточные сообщества, тождественные тем, которые были у опытного зверька-донора. Они-то и обеспечивают описанные избирательные реакции.
Казалось, после этих работ начнется эра выделения все новых и новых пептидов памяти, появится возможность их искусственного синтеза. А вслед за этим откроются широчайшие возможности целенаправленного управления памятью, лечения ее различных нарушений. Действительно, пептиды памяти продолжали выделять, научились их искусственно синтезировать, но вот дальше все оказалось не так просто. Эффект искусственных препаратов оказался менее выраженным, чем у их естественных аналогов, непосредственно выделенных из мозга.
У Унгара появились оппоненты его теории, пытавшиеся затормозить развитие чрезвычайно перспективного направления. И им на определенное время это удалось сделать. Помог злой рок: Джордж Унгар – основоположник теоретического и экспериментального обоснования идеи химического переноса памяти – скончался. Но настоящий ученый воспитал достойных учеников – они продолжили его дело.
Преданные ученики
Диана Десидерио, ученица Джорджа Унгара, итальянка по происхождению – молодая обаятельная женщина. Познакомившись с ней и будучи очарованным ее молодостью, красотой и какой-то неутомимой жаждой познания, профессор предложил ей заняться вместе с ним поиском гормонов памяти. Долго уговаривать Диану не пришлось, она, в свою очередь, была поражена захватывающим сюжетом идеи и личностью самого исследователя.
В лаборатории Дж. Унгара работали практически круглые сутки. Все сотрудники, воодушевленные идеей поиска вещества памяти (а она действительно была заманчивой), трудились с утра до поздней ночи. Однако необходимо было не только "работать руками", но и осмысливать, обсуждать полученные результаты. Общеизвестно удивление Э. Резерфорда, постоянно застававшего одного из своих сотрудников за проведением опытов. "Когда же вы думаете, молодой человек?" – спросил великий физик своего ученика. Так вот, думали в лаборатории Унгара вечерами по четвергам. И если сам шеф был головой, разумом этих раздумий, то душой их, несомненно, была Диана Десидерио.
В один из таких четвергов, провожая ее домой, профессор с увлечением рассказывал об опытах провинциального французского врача М. Дакса, впервые установившего, что кровоизлияние в левое полушарие головного мозга всегда влечет за собой потерю речи. Эти опыты легли в основу разработки одной из самых интересных проблем нейрофизиологии – проблемы асимметрии мозга. Сейчас твердо установлено, что центры речи и мышления находятся в левом полушарии, а художественное, творческое восприятие мира, эмоциональная сфера контролируется правым полушарием.
Женщины по своей природе более художественные натуры, чем мужичны, и ассоциации у них тоже возникают не всегда обычно. Сама Диана, вспоминая свои встречи с Унгаром, рассказывала, что именно в тот зимний вечер ей впервые пришла идея проверить наличие в головном мозге пептидных факторов, ответственных за асимметрию тех или иных функций.
После смерти своего учителя, продолжая работать, Д. Десидерио решила тем самым подтвердить результаты предшествующих работ Унгара. Это был ее долг перед Унгаром, открывшим для нее мир, полный загадок и головокружительных исканий.
Ранее многочисленными работами было показано, что распределение медиаторов в ткани головного мозга неодинаково. Например, в левой половине мозга больше дофамина и ацетилхолина, а в правой – серотонина и норадреналина. Д. Десидерио, предположив, что может существовать и асимметрия пептидергических систем, вызывала у животных асимметрию тонуса задних конечностей путем повреждения передней дольки мозжечка на какой-либо стороне, а затем предприняла попытку отыскать пептид данного вида памяти. Ей это удалось. Она обнаружила, что в головном мозге крыс с асимметрией задних конечностей появляется пептидный фактор, значительно укорачивающий время, необходимое для возник-новения асимметрии у другого животного, оперированного подобным образом. В дальнейшем Д. Десидерио со своей группой установила, что данный пептид и сам вызывает асимметрию у неоперированных животных при нанесении его на заднюю поверхность спинного мозга. Таким образом, Диана Десидерио реабилитировала Дж. Унгара и развеяла тень сомнения над результатами его пионерских исследований.
Дальнейшие эксперименты, проведенные в Ленинградском институте экспериментальной медицины АМН СССР под руководством профессора Г. Вартаняна, позволили подтвердить и дополнить данные, полученные группой Десидерио. Советские ученые установили, что в спинномозговой жидкости больных людей после компенсации одностороннего паралича появляется пептидный фактор, снимающий позиционную асимметрию у экспериментальных животных! Еще одно неопровержимое подтверждение возможности химической передачи памяти.
Работа продолжалась. Группа Десидерио сумела выделить и расшифровать более десятка пептидов, обеспечивающих перенос разнообразных навыков. Традиционные четверги превратились в ежегодные симпозиумы, на которые съезжаются последователи этого направления. У Дж. Унгара оказались достойные ученики. Их преданность науке и своему учителю получила высокое признание специалистов различных стран.
История с пептидами памяти началась, как вы помните, немногим более 25 лет назад. А сделано невероятно много. Периоды успехов сменялись периодами неудач, но настойчивые исследователи шли и шли вперед. Их тернистый путь продолжается. Пожелаем им успеха и простимся с ними для того, чтобы пойти по параллельной дороге. По ней идут их коллеги, изучающие возможность переноса памяти не с помощью особых специальных факторов, а через молекулы (или их фрагменты) известных гипофизарных и гипоталамических гормонов.
