Текст книги "Вездесущие гормоны"
Автор книги: Игорь Кветной
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 16 страниц)
Болезнь Альцгеймера: загадочное слабоумие
Автоматизм – необходимое условие нормального существования человека и животных. Кто из нас, спеша по разным житейским делам, думает, как совершить шаг, поставить ногу, сохранить равновесие? Разумеется, никто. Мы это делаем автоматически, не задумываясь. Сидя за рулем автомашины, мы не раздумывая оцениваем обстановку на дороге, автоматически переключаем скорости, тормозим, газуем, одновременно разговариваем с попутчиками, курим, слушаем радио и даже мечтаем. Так же привычно, уходя из дома, мы запираем дверь, выключаем газ, свет и воду, успевая в то же время продумать план предстоящего мероприятия, выступления или повторить в уме ответы на трудные вопросы перед экзаменом.
Это удивительное свойство человеческого организма обеспечивает одновременное выполнение разнообразных функций, освобождая мозговые центры от ненужного контроля обыденных процессов.
Потеря автоматизма "расшатывает" стройную организацию нервной системы, в ее деятельности возникает беспорядок, хаос и как следствие этого – нервно-психические расстройства, слабоумие, психозы, деградация личности, лишение рассудка, смерть.
Заболевание, которое начинается медленно, исподволь с утраты способности автоматически совершать обычные действия и в конце концов приводит к слабоумию, называется болезнью Альцгеймера, по имени немецкого невропатолога, который еще в 1907 году описал его. Эта тяжелая патология мозга, к сожалению, встречается нередко. Только в США ею страдают 1,5-2 миллиона человек, несколько сотен тысяч человек ежегодно заболевают этой болезнью, а не менее 100 тысяч человек умирают. Подавляющее большинство больных находится в расцвете физических и духовных сил. Им по 40-50 лет. Способные трудиться, творить, делать научные открытия, сочинять музыку, писать книги, строить дома, летать в космос, они становятся жертвой страшного, до сих пор до конца не познанного таинственного заболевания.
В последние годы ученым удалось узнать некоторые тайны болезни Альцгеймера, но до окончательного выяснения главного вопроса – установления причины – еще далеко. Сейчас существует шесть различных теорий возникновения заболевания. Одна из них – ацетилхолиновая. В ее основе лежат данные о нарушении синтеза и транспорта ацетилхолина. Эта теория наиболее объективно подтверждена. Она получила широкое распространение. Ацетилхолин, как известно, синтезируется в нервных клетках различных отделов мозга, выделяется из них в синапсы при прохождении нервного импульса и обеспечивает при этом возникновение различных физиологических реакций. Основные места его синтеза в мозге – нейроны гиппокампа и коры. В гиппокампе располагаются центры обучения и памяти, координации поведения и обеспечения постоянства внутренней среды, в коре – центры мышления и речи.
В 1976 году П. Дэвис из Эдинбургского университета и Д. Боуэн – сотрудник Лондонского института неврологии, впервые сообщили о том, что у пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера, в гиппокампе и коре мозга обнаруживается резкое снижение активности холинацетилтрансферазы – специфического фермента, катализирующего образование ацетилхолина из его предшественников – холина и ацетилкофермента А. Падение содержания ключевого фермента, естественно, влечет за собой недостаточную выработку ацетилхолина, что незамедлительно сказывается на формировании нейронных психо-функциональных связей, обеспечивающих процессы мышления, запоминания, обучения.
Болезнь Альцгеймера: загадочное слабоумие
При морфологических исследованиях, проведенных американскими учеными М. Месуламом и Дж. Койлом, было обнаружено, что при болезни Альцгеймера происходит дегенерация холинергических (то есть содержащих ацетилхолин) нейронов, длинные отростки которых буквально пронизывают весь мозг, простираясь от базальной его части до гиппокампа и коры. Почему же происходит разрушение нервных клеток? Нейроморфологи стремятся понять, в чем здесь причина. Ведь при этом мозг лишается структурных компонентов образования ацетилхолина, столь важного вещества для нормального функционирования мозга. Один из ведущих специалистов по нейрогуморальнй регуляции профессор Массачусетского технологического института Р. Вуртман считает, что одним из возможных механизмов дегенерации нервных клеток является саморазрушение мембран нейронов. Дело в том, что холинергические нейроны используют холин в двух целях: в качестве предшественника ацетилхолина и как составную часть фосфатидилхолина – важного структурного компонента клеточных мембран. Испытывая недостаток в свободном холине, уровень которого при болезни Альцгеймера также снижается, окончания холинергических нейронов и сами нервные клетки начинают «пожирать» самих себя – чтобы синтезировать ацетилхолин, расщепляют фосфатидилхолин, входящий в состав их собственных мембран. Разумеется, если из фундамента здания вынимать по кирпичику, оно, в конце концов, рухнет. Вот и при болезни Альцгеймера это приводит к разрушению нервных клеток и окончаний.
Уменьшение выработки ацетилхолина в центральной нервной системе сопровождается падением содержания норадреналина, серотонина и соматостатина в мозге. Вероятно, это вторичные, опосредованные процессы. Первичным является снижение ацетилхолина, о чем свидетельствуют, хоть пока и немногочисленные, но в определенной мере обнадеживающие результаты первых экспериментов (введение в организм экзогенного холина) по лечению болезни Альцгеймера.
Помимо ацетилхолиновой теории, существует еще пять точек зрения на механизм возникновения болезни и ее развития. Теория генетических аномалий, сторонники которой считают, что в основе данной патологии лежит наследственный фактор; теория накопления белков, объясняющая гибель нейронов воздействием на них белковых субстратов, отличных от белков, синтезируемых в организме; гипотеза инфекции, согласно которой существуют специфические вирусные агенты – прионы, вызывающие болезнь Альцгеймера; теория токсина, по которой заболевание возникает вследствие влияния на нервные структуры солей алюминия, попадающих в организм с питьевой водой, продуктами питания, лекарственными препаратами; и, наконец, теория сосудистой недостаточности, постулирующая уменьшение количества крови, притекающей к отдельным областям мозга, в качестве основного фактора возникновения патологического процесса.
Все эти теории сосредоточивают внимание на какой-то одной группе признаков, в той или иной степени присущих болезни Альцгеймера. Не уподобляются ли сторонники каждого направления персонажам известной притчи о шести слепцах, которые, ощупывая слона, решили, что он похож на стену, копье, змею, дерево, веер и канат, в зависимости от того, к какой части тела прикасались их руки? Действительно, отдельные элементы (хобот, ноги, хвост и т. п.) похожи на эти предметы, но слепцы не смогли представить слона целиком и тем самым познать его сущность. Так пока обстоит дело и с болезнью Альцгеймера. Настало время сплотить усилия перед решающим штурмом таинственной болезни.
Иммунологическая привилегия мозга
Трансплантация – пересадка различных органов уже вступила в зрелый период своего развития. Из лабораторного метода изучения регенераторных свойств тканей она переросла в способ лечения различных заболеваний путем восстановления нарушенной структурной организации. История медицины насчитывает тысячи выполненных в различных клиниках пересадок почек, сотни случаев трансплантации печени, десятки пересадок сердца. Исходы этих операций не всегда утешительны. Основной причиной отторжения чужого донорского органа является иммунологическая несовместимость пересаживаемой ткани и соответствующей ей ткани, так называемый трансплантационный иммунитет. Подавление трансплантационного иммунитета решило бы проблемы пересадок органов, открыло бы широкие возможности для спасения многих человеческих жизней. Пока, к сожалению, эффективность всех известных способов преодоления реакции отторжения оставляет желать лучшего.
Существует лишь один иммунологически привилегированный орган, для которого проблемы трансплантационного иммунитета практически не существует. Это – головной мозг. Причин здесь несколько. Во-первых, отсутствие в мозге лимфатических узлов, являющихся основным источником клеток иммунной системы; во-вторых, особое строение стенок сосудов и желудочков головного мозга, создающее так называемый гематоэнцефалический барьер, препятствующий воздействию иммунной системы: в-третьих, отсутствие (или наличие в крайне незначительном количестве) на мембране нейронов в отличие от всех других видов клеток специальных белковых молекул, кодируемых генами гистосовместимости, которые определяют "чужака" в пересаженной ткани и отторгают ее.
Эти обстоятельства побудили исследователей заняться изучением возможности трансплантации нервной ткани для лечения заболеваний мозга, связанных с дегенерацией определенных групп нейронов. Многочисленные эксперименты показали, что для успешного осуществления пересадок нервной ткани важны два фактора: возраст донора – животного, от которого берутся нейроны для трансплантации, и хорошее кровоснабжение мозга у реципиента – животного, которому пересаживают мозговую ткань.
Еще в 1940 году сотрудник Оксфордского университета в Англии У. Гро Кларк осуществил успешную пересадку эмбриональных нейронов коры мозга в боковые желудочки мозга новорожденных крольчат. С тех пор исследования по трансплантации эмбриональной нервной ткани в мозг взрослых животных успешно развиваются. Среди многих ученых, занимающихся этой проблемой, следует отметить внесших большой вклад в ее решение – советского исследователя Л. Полежаева, шведа А. Бьерклунда, американцев Г. Даса, Дж. Альтмана и Р. Лунда, англичанина А. Файна. Их работы составили канву тех знаний о трансплантации нервной ткани, на основе которых сейчас успешно разрабатываются экспериментальные способы лечения нервно-психических заболеваний.
Первой моделью, на которой изучалась возможная эффективность трансплантации нейронов, была болезнь Паркинсона. Она вызывалась у крыс введением 6-гидро-ксидофамина или электрическим разрушением дофаминергических нейронов черной субстанции. Пересадка таким животным кусочка мозга эмбрионов, взятых из соответствующей зоны, приводила к исчезновению позиционной асимметрии у больных крыс. У. Фрид и Р. Уайет из Национального института неврологии (США) обнаружили, что пересадка клеток мозгового вещества надпочечников также устраняет у крыс признаки паркинсонизма. Оказывается, извлеченные из надпочечников клетки способны продуцировать, помимо присущего им адреналина, и дофамин, что восполняет дефицит медиатора при болезни Паркинсона.
А. Бьерклунд и Ф. Гейндж из Каролинского университета в Стокгольме пересаживали кусочки эмбрионального мозга, содержащие холинергические нейроны, крысам с экспериментальной болезнью Альцгеймера, вызванной уничтожением ацетилхолиновых нервных клеток, с помощью введения в соответствующие структуры мозга иботеновой кислоты. Иботеновая кислота избирательно разрушает нейроны, содержащие ацетилхолин, оставляя неповрежденными нервные клетки, синтезирующие другие медиаторы. Трансплантация, осуществленная шведскими учеными, оказалась успешной – симптомы болезни Альцгеймера устранялись.
Хорошие результаты, полученные в опытах с трансплантацией эмбрионального мозга при экспериментальных болезнях Паркинсона и Альцгеймера, побудили ученых попробовать применить пересадку нервной ткани для лечения нейрозндокринных заболеваний, возникающих из-за недостаточности тех или иных мозговых гормонов.
Д. Гаш и Дж. Сладек из Школы медицины и стоматологии Рочестерского университета трансплантировали кусочки эмбрионального гипоталамуса в желудочки мозга крыс с наследственной формой несахарного диабета. Несахарный диабет вызывается низким содержанием вазопрессина – гормона гипоталамуса, регулирующего водно-солевой обмен в организме. Чрезмерная жажда и усиленное выведение мочи способствуют избыточному накоплению сахара в организме, что приводит к серьезным расстройствам деятельности различных органов. В 25 процентах случаев ученые наблюдали улучшение состояния. При гистологическом исследовании, проведенном через 6 месяцев после операции, в пересаженном участке было обнаружено большое количество нейронов, синтезирующих вазопрессин.
Положительные результаты были зарегистрированы также при трансплантации гипоталамуса мышам, у которых моделировали синдром Калмэна – наследственную болезнь, характеризующуюся тем, что у мужских особей не наступает половое созревание. Такая патология обусловлена отсутствием специфического фактора, стимулирующего синтез мужского полового гормона – тестостерона, определяющего полноценное развитие мужских половых желез. Д. Кригер и М. Гобсон из Медицинской школы Маунт-Синай в Нью-Йорке совместно с Г. Чарлтоном из Оксфордского университета пересаживали больным животным участки эмбрионального гипоталамуса, содержащего вышеуказанный фактор. Через два месяца половые железы мышей созревали и начинали продуцировать нормальные сперматозоиды. Проведенное исследование мозга показало наличие в трансплантированных зонах множества клеток, продуцирующих тестостерон-высвобождающий фактор.
Иммунологическая толерантность мозга может оказаться полезной и при лечении заболеваний, причиной которых служит гормональная недостаточность, локализованная вне мозга. При этом ученые предполагали, что гормоны, продуцируемые эндокринными клетками, пересаженными в мозг, могут достигать своей цели путем диффузии в кровеносные сосуды нервной ткани, оттуда в спинномозговую жидкость и опять в кровяное русло других органов.
Остроумная идея была подтверждена Ч. Помератом и его сотрудниками в Алабамском университете (США). Они пересаживали мозговое вещество надпочечников от эмбриональных крысят взрослым животным, у которых предварительно удалялись надпочечные железы. Трансплантанты приживались, их клетки созревали и через восемь месяцев полностью компенсировали гормональную недостаточность, возникшую вследствие удаления надпочечников. В Кембриджском университете А. Файн и в университете провинции Британская Колумбия в Канаде Ва Юн Цзе и Дж. Тай показали эффективность пересадки в мозг при экспериментальном сахарном диабете клеток поджелудочной железы, вырабатывающих инсулин.
Успешные пересадки нервной ткани, проведенные на лабораторных животных (мышах, крысах), побудили ученых начать эксперимент с обезьянами. Недалек тот день, когда мир, возможно, станет свидетелем трансплантации мозга у человека. Технически, по мнению многих авторитетных хирургов, это вполне выполнимо. Но прежде чем к этому приступить, предстоит решить много еще неизвестных вопросов структурно-функциональной организации мозга.
Нейробиология сейчас вступает в период своего расцвета. Фрэнсису Крику – крупному английскому биологу, лауреату Нобелевской премии за открытие структуры основного вещества наследственности – ДНК, принадлежат слова, являющиеся путеводной звездой ученых в их трудных поисках: "Нет области науки более жизненно важной для человека, чем исследование его собственного мозга. От нее зависит все наше представление о Вселенной".
Таинственные незнакомцы
Таинственные незнакомцы
В основе деятельности любой системы лежат определенные принципы. Система потому и называется системой что она работает не хаотично, а по определенным законам, сохраняя свойственную ей степень внутренней подвижности. Эта подвижность, в свою очередь, тоже не свободна, а подчиняется строгим условиям самоконтроля. В противном случае – полом, хаос, дисгармония и в конце концов болезнь.
Какой же принцип является основным в функционировании любой биологической системы? Какие механизмы поддерживают гомеостаз – внутреннее равновесие в организме – на том уровне, который необходим для обеспечения жизненно важных функций?
Принцип этот, сформулированный академиком АМН СССР Д. Саркисовым, звучит так: принцип антагонистической регуляции функций.
Двуликие Янусы
Антагонизм вообще является универсальным механизмом поддержания равновесия в природе. Достаточно вспомнить школьный учебник по биологии, в котором убедительно и доходчиво объясняется роль взаимоотношений между хищниками и грызунами, птицами и насекомыми, различными бактериями и т. п.
Так и деятельность любой системы живого организма представляет собой результат соотношений двух или нескольких взаимно противоположных процессов. В нервной системе это процессы возбуждения и торможения, в пищеварительном тракте – выработка гастрина и секретина, антагонистически влияющих на секрецию соляной кислоты в желудке и тем самым обеспечивающих пищеварение. Таких примеров можно привести множество. Особенно наглядно проявляется роль принципа антагонистической регуляции функций в эндокринных механизмах поддержания гомеостаза. Именно клетки АПУД-системы, продуцируя высокоактивные пептиды и биогенные амины, обеспечивают тонкую "игру" антагонистической регуляции, благодаря которой организм постоянно "живет в согласии" с внешним миром. Как только эти механизмы нарушаются, возникают заболевания – апудопатии, которые проявляются в тяжелых клинических расстройствах, в ряде случаев приводящих больных к смертельному исходу.
Если даже просто перечислить вещества, синтезируемые апудоцитами, можно быстро и легко составить пары гормонов-антагонистов. Например, гормон роста (СТГ) и соматостатин, задерживающий рост и развитие органов и тканей; меланоцитстимулирующий гормон (МСГ), усиливающий пигментацию кожи, и мелатонин, ослабляющий ее; инсулин, снижающий уровень сахара в организме, и глюкагон – контринсулярный гормон, повышающий концентрацию сахара в крови; паратгормон, понижающий уровень кальция, и кальцитонин, увеличивающий его; фолликулостимулиругощий гормон (ФСГ), активирующий рост и созревание фолликулов яичника, и лютеотропный гормон (ЛТГ), тормозящий эти процессы. Полный перечень таких пар занял бы несколько страниц. Кроме того, почти все гормоны двулики, они могут вести себя и друг с другом, и с эффекторными органами по-разному, в зависимости от ситуации, и быть для кого-то добрым другом, а для кого-то злым недругом.
Так, например, адреналин повышает артериальное давление, но угнетает деление клеток, способствует мобилизации сахара из печени в кровь и тормозит выделение ФСГ. Серотонин способствует повышению кровяного давления, усиливает перистальтику кишечника, но тормозит моторику желудка, угнетает секрецию соляной кислоты. Гастрин стимулирует желудочную секрецию и секрецию поджелудочной железы, усиливает сокращения желудка, стимулирует проходимость желчи по желчным ходам, но снижает артериальное давление и замедляет частоту дыхания.
Более того, эффект действия гормона зависит и от дозы. Тот же серотонин в больших дозах повышает артериальное давление, в малых – снижает его. Прогестерон в больших дозах тормозит выделение ЛТГ, в малых – стимулирует этот процесс. Если к тому же учесть, что и сама концентрация всех гормонов в течение суток не является постоянной величиной, а колеблется в зависимости от самых разных причин, то остается только поражаться совершенству тех регуляторных механизмов, которые днем и ночью, в течение всей жизни мудро руководят своими темпераментными подопечными.
Темперамент гормонов (если можно употребить по отношению к ним это слово) действительно воистину безудержен. Американские ученые провели демонстративный опыт. У здорового человека 25 лет с помощью чувствительных радиоиммунологических методов с применением компьютерной обработки в течение суток каждый час брали каплю крови из пальца и исследовали содержание в сыворотке крови 30 различных жизненно важных гормонов. Тем самым практически каждый его шаг, поступок, действие отражалось в гормональном "зеркале". Настроение, физические нагрузки, восприятие происходящих событий, взаимоотношения с людьми, увлеченность работой и т. п. – все фиксировалось компьютером в цифровых величинах количества гормонов именно в данный момент времени. Через сутки у исследователей в руках была подробная карта поведения "волшебных молекул" за прошедший день. То, что они увидели, превзошло все их ожидания. Ни о какой примерности поведения не могло быть и речи. Страсти бушевали. Пляска гормонов потрясала организм.
Квалифицированных врачей различных специальностей (терапевтов, психиатров, онкологов, хирургов, невропатологов) попросили прокомментировать полученные данные, причем им сказали, что эти анализы не от одного человека, а от 24 больных с неясными диагнозами. Все специалисты были единодушны: в организме пациента с такими выраженными гормональными изменениями существует патологический процесс. Причем каждый из консультантов поставил свой достаточно серьезный диагноз. А ведь испытуемый человек был здоров, то есть регуляторные механизмы полностью компенсировали гормональные реакции, возникающие при общении с внешним миром. Компенсировали самостоятельно, за счет внутренней ауторегуляции, без дотации извне в виде лекарств и лечебных процедур.
Значит, управляя функциональной активностью эндокринных клеток, можно в значительной мере способствовать успеху лечения различных заболеваний.
