Текст книги "Биологически активные"
Автор книги: Станислав Галактионов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 20 страниц)
Глава 3. Химическая регуляция в организме
В симпатичном, ныне уже полузабытом фильме «Первая перчатка» на экране время от времени появлялась несколько окарикатуренная дамочка – мама боксера-тяжеловеса, страстно мечтающая о том, чтобы сынок ее оставил столь варварский вид спорта и занялся, к примеру, теннисом. Всякий разговор она начинала словами:
– Юрин папа – выдающийся светило в области эн-до-крино-логии. – Актриса, играющая эту роль, так и произносила, вразбивку – «эндо-крино-логии», рассчитывая вызвать больший комический эффект, и на самом деле его добивалась. Сейчас мне совершенно непонятно, почему, но то были сороковые годы, про эту эндокринологию мало кто слышал что-нибудь конкретное. Я сам, во всяком случае, узнал это слово именно из фильма и долго потом домогался от разных людей, чтобы они объяснили мне его значение. Помнится, без особого успеха.
«В области эндо-крино-логии»
Ну что ж, от тех самых сороковых годов нас отделяет, пожалуй, больше времени, чем современников Юры-тяжеловеса от окончательного формирования эндокринологии как научной дисциплины. Во всяком случае, в очень добротном «Словаре иностранных слов» Дубровского, 1912 года, этого термина еще нет. Отсутствует он и в авторитетной статье известного физиолога Л. Фредерика «Химическая координация в жизненных явлениях» (русский перевод – тот же 1912 год). Однако сама эта статья убеждает, что эндокринология как отрасль физиологии к тому времени полностью уже сформировалась, пусть даже оставаясь временно безымянной.
«Организм высших животных, – пишет во введении Л. Фредерик, – это машина чрезвычайной сложности, многочисленные приводы которой служат для удовлетворения самых тонких и самых сложных потребностей. Действие этих приводов должно быть превосходно координировано и приспособлено к различным и подчас непредвиденным условиям, в которые борьба за существование может поставить живое существо.
Особый телеграфный аппарат – нервная система – соединяет между собой различные части нашего тела и обеспечивает их координацию и совместную работу... Пылинка попадает внезапно в мой глаз и раздражает концы нервов роговицы. Тотчас же сигнал о повреждении и о необходимости привести в движение аппараты, защищающие глаз, передается по чувствительным волокнам тройничного нерва и доходит до станции назначения, состоящей из нервных клеток. Клетки, о которых идет речь, посылают, в свою очередь, приказания по разным направлениям, они приводят в движение клетки ядра лицевого нерва, вызовут сокращение кругового мускула век; произойдет мигание. Далее они передадут приказание в центр, заведующий отделительной работой слезной железы, а также в психические центры. Я попробую потереть веки пальцами, рассмотреть глаз в зеркало и т.д. Если я не смогу удалить пылинку из глаза, я, может быть, пользуясь другими частями моей нервной системы, попытаюсь найти моего друга окулиста Нюеля и попрошу его положить конец моим страданиям...
Этот способ нервной координации сложных отправлений организма настолько известен, настолько банален, что мне кажется совершенно лишним приводить дальнейшие примеры. Всякий раз, когда в организме одновременно происходят известные явления или когда они зависят друг от друга, вполне естественно приписывать закономерную последовательность этих явлений вмешательству нервной системы.
Однако в объяснении этих явлений участием нервной системы некоторые ученые заходили слишком далеко. Э. Старлинг занялся недавно (напоминаю: текст 1912 года. – С.Г.) исследованием некоторых случаев координации органов, удаленных друг от друга, в которой нервная система не играла никакой роли: эти явления объясняются иначе. Вещество, образованное в органе А, передается через кровь в орган Б и вызывает раздражение этого последнего; таким образом работа этих двух органов объединяется без непосредственного участия нервной системы.
Старлинг предложил для этих веществ название гормонов (от греческого «ормао» – раздражаю), желая обозначить этим термином химические факторы, обеспечивающие координацию удаленных друг от друга органов. Эти гормоны играют роль, аналогичную нервной системе. Примеры координации при помощи химических явлений известны довольно давно».
Отметим здесь, что по поводу авторства термина «гормон» недавно возникла небольшая дискуссия. Фредерик, как помним, приписал его Э. Старлингу. Старлинг, английский физиолог, показавший в 1901 году совместно с Бейлиссом существование еще одного звена системы внутренней секреции, названного «секретином», действительно впервые официально ввел его в научный оборот в 1905 году в лекциях, читавшихся в Медицинском колледже и опубликованных затем в журнале «Ланцет». Десять лет спустя В. Бейлисс вспоминал, что группа исследователей Кембриджского университета, обсуждая проблемы, связанные с изучением внутренней секреции, пришла к выводу, что следовало бы различать секрецию веществ, используемых организмом в качестве субстрата для различных биохимических реакций – такова, например, секреция глюкозы печенью, – и секрецию особых агентов, управляющих функциями других органов. В ходе этих дискуссий термин «гормон» был предложен У.Б. Харди и закрепился в их локальном обиходе; Старлинг лишь впервые использовал его публично.
Однако еще два десятилетия спустя известный физиолог Нидхэм привел другую версию, согласно которой введение в научную терминологию слова «гормон» может быть приписано не только Старлингу, но и еще одному физиологу, Шеферу: «Харди пригласил на обед (в холле Кайус Колледжа в Кембридже) Шефера или Старлинга; возник разговор о номенклатуре. У.Т. Вези, специалист по Пиндару (древнегреческий поэт, писавший оды победителям спортивных состязаний. – С.Г.), предложил «ормао», и дело было сделано».
Еще сорок с лишним лет спустя австралийский исследователь Р.Д. Райт взялся восстановить историческую справедливость. Он начисто отверг возможность участия Шефера, напомнив, что на международном конгрессе медиков в 1916 году он в развязной форме выступил против использования термина «гормон», поскольку среди определяемой им группы соединений есть вещества не только возбуждающие, но и угнетающие деятельность управляемого органа. Ему тогда возразил Бейлисс – выпускник Оксфорда с прекрасной подготовкой по греческому языку: злополучное «ормао» означает не только «возбуждаю», но и «привожу в действие». Эта история, по мнению Райта, ставит под сомнение всю версию Нидхэма.
Современные историки науки не прочь усмотреть начала эндокринологии еще и в трудах античных авторов; идея химической регуляции внутри организма сама по себе настолько проста, что она, несомненно, не могла не возникнуть в столь выдающихся умах. Поскольку, однако, фактов-то у них не было никаких, вряд ли стоит именно там искать первоистоки. В конце концов, на совести философов древности немало других вполне правдоподобных гипотез, которые все же не были подтверждены потом эмпирическим наблюдением.
Истинные же предтечи эндокринологии – это уже ученые XIX века. А. Бертольд пересаживал кастрированным петушкам семенные железы и наблюдал, что петушки опять становились стопроцентными петушками, по крайней мере внешне. Бертольд – как потом выяснилось, совершенно справедливо – предположил, что семенники выделяют в организм некоторое вещество, которое и определяет развитие свойственных нормальному петушку половых признаков: роскошного гребешка, ну и соответствующего поведения. Работа Бертольда датирована 1849 годом; всего несколько лет спустя знаменитый Клод Бернар, обобщая наблюдения Бертольда, свои собственные и многих других исследователей, вводит в научный лексикон понятие «внутренняя секреция» – выделение одними органами в кровь особых соединений, управляющих функциями других органов. Термин «внутренняя секреция» сохранился в физиологии и по сей день.
Длительное время излюбленным объектом для исследований такого рода были все те же половые железы; здесь очень значительную роль сыграли работы французского исследователя Ш. Броун-Секара, о которых нам еще предстоит поговорить подробнее.
Пока же вернемся к столь обильно цитировавшейся статье Л. Фредерика: что же имели в виду физиологи начала века под термином «гормон»?
Да в основном то же самое, что и мы сегодня; различия касаются лишь некоторых второстепенных понятий, ну и, конечно, современный перечень гормонов более обширен. Заметим также, что система химической регуляции организма человека в том виде, как ее себе представляют современные физиологи, включает не только аппарат внутренней секреции. Есть большое количество агентов-регуляторов, образующихся непосредственно в крови, а вовсе не секретируемых какой-то железой. Термин «гормон» применительно к этим веществам предпочитают не использовать, сохранив его за продуктами желез внутренней секреции. Наконец, противопоставление химической системы регуляции нервной, как это сделал в цитируемом отрывке Л. Фредерик, не совсем корректно: ныне известно, что при передаче нервного импульса чередуются участки электрического и химического механизмов распространения сигнала.
Существует классификация веществ – факторов химической координации различных отправлений организма; мне: кажется, однако, что мы в дальнейшем сможем без нее обойтись. Для определения же любого из этих веществ будем использовать термин «биорегулятор», достаточно прочно укоренившийся в последнее время среди специалистов.
Точно так же стоит, по-видимому, отказаться от описания полной структуры эндокринной системы: громоздко. Принципы ее функционирования лучше рассмотреть на примерах отдельных звеньев.
Новые мефистофели и новые фаусты
Есть изобретения, упорно не желающие стареть. Возьмем хотя бы идею получения фотографических изображений с помощью галогенидов серебра. Еще в 1839 году предложил ее Дагер, с тех пор невероятно изменились все второстепенные атрибуты фотографического процесса, выросла чувствительность, достигнута огромная разрешающая способность, увеличилась корость обработки материалов – и лишь самый важный, самый основной компонент фотоматериалов остался прежним – галогениды серебра. Давно пишут и говорят об этом с раздражением: дорого это неимоверно при нынешнем распространении фотографии.
Многие уже десятилетия пытаются найти достойную замену серебру. Подумать только, ведь в сопоставлении с достижениями современной химии то, что называлось химией в 1839 году, – это почти нуль, фотохимии как отдельной отрасли не существовало совершенно. Вообразите, как выглядели бы убогие инструменты и примитивные химикаты, которые имелись в распоряжении Дагера, в современной лаборатории новых фотоматериалов какого-нибудь НИИ прикладной фотохимии – лаборатории, до зубов вооруженной спектрометрами ядерного магнитного резонанса, электронными микроскопами, ЭВМ и бог знает какой еще премудрой техникой!
И ведь не стоит эта техника без дела, и работают на ней люди очень квалифицированные (одних только докторских диссертаций вон сколько защищено!), а достойной замены серебру нет как нет. То есть, конечно, время от времени приходится читать о создании фотоматериалов, в которых вместо серебра используется, скажем, медь; мне подобная статья встречалась последний раз лет десять назад. Что-то, однако, не видать «медных» фотоматериалов в продаже.
Идея Бертольда испытывать активность препаратов, содержащих мужской половой гормон, на кастрированных петушках (каплунах) тоже не дождалась достойной замены до наших дней. Давно уже выделен этот гормон – тестостерон – в чистом виде, установлена его структура. Тестостерон принадлежит к обширной группе стероидов – соединений, выполняющих важные функции во многих организмах. Основной элемент структурной формулы стероидов – четыре сочлененных цикла: три шестичленных и один пятичленный. Различия же между отдельными представителями веществ этого класса – почти исключительно в характере заместителей у некоторых атомов этой конструкции.
Установлена не только структура, но и пути биосинтеза тестостерона в организме, многое известно и о механизмах его действия на различные органы. Но определить содержание тестостерона в какой-нибудь ткани или жидкости (эта задача нередко возникает перед биохимиками или медиками) химическими методами чаще всего невозможно: слишком уж мала его концентрация. И приходится использовать прием, который более ста тридцати лет назад применил Бертольд: вводить препарат каплунам и наблюдать, отрастет гребешок или нет. Конечно, тестостерон вызывает значительные изменения также в облике и поведении кастратов-мышей или крыс, но они, эти изменения, все же не столь наглядны, как отрастание гребешка, а главное, проявляются не столь стабильно.
По мнению почти всех историков эндокринологии, истинным отцом этой дисциплины следует считать именно Бертольда, хотя в представлении читающей публики ее начало связывают с работами К. Бернара и Ш. Броун-Секара. Бертольд удачно выбрал объект, поставил довольно непростой по тем временам эксперимент и правильно истолковал его результаты. «Можно смело сказать, – писал в 1924 году А.В. Немилов, – что 80 лет назад Бертольд уже поднялся до уровня современной физиологии последнего десятилетия, и если бы его работа получила дальнейшее развитие, физиология шагнула бы далеко вперед. К сожалению, Бертольд при всех своих талантах не имел одного дара – заставить других поверить в свое открытие. Как, оказывается, мало достигнуть самому большой высоты, надо еще уметь пропагандировать свою работу, и тогда только известное научное открытие делает, как говорят немцы, эпоху. В противном случае оно для ближайшего времени проходит совсем бесследно и о нем вспоминают много лет спустя, когда то же самое оказывается достигнутым уже иным образом. Так было и с Бертольдом».
Дело, впрочем, не только в отсутствии у Бертольда пресловутой «пробивной силы» (кстати, порок очень многих талантливых ученых и изобретателей), а и в том, что его результаты активно оспаривались многими коллегами-физиологами. В том же Геттингенском университете, где работал Бертольд, профессорствовал также и некий Роберт Вагнер, тоже физиолог, который в противоположность Бертольду умел очень энергично пропагандировать свои воззрения. Правда, большую часть этого таланта он направил на пропаганду спиритуализма, на ниспровержение теорий Карла Фойта о химизме пищеварительного процесса (как впоследствии оказалось, теорий абсолютно верных), но при случае занялся и Бертольдом. На скорую руку повторил его опыты и объявил, что результаты Бертольда не воспроизводятся. Причем объявил авторитетно, с апломбом и энергией профессионального полемиста, так что интерес современников к работе Бертольда был значительно охлажден. Что же касается причины, по которой Вагнеру не удалось подтвердить опытов Бертольда, то она, по-видимому, самая банальная: техникой пересадки тканей в середине прошлого века владели весьма немногие физиологи; вероятнее всего, Вагнер просто не принадлежал к их числу.
Состоявшееся сорок лет спустя сообщение Броун-Секара немедленно стало сенсацией дня. И дело не только в том, что это был обстоятельный доклад в реномированном Биологическом обществе в Париже. Броун-Секар утверждал, что он овладел тайной возвращения молодости; более того, он продемонстрировал это опытами на самом себе! Правда, это были не пересадки ткани семенников, как в опытах Бертольда, а инъекции вытяжек из них.
Издавна была замечена связь между функцией семенников и процессами старения. У евнухов, например, проявляются многие признаки, характерные для старческого возраста – дряблая, морщинистая кожа, атрофированные мышцы, угасший разум, вялость. Броун-Секар предположил, что предотвращать и даже обращать вспять по крайней мере некоторые проявления старости можно с помощью вытяжек из семенников, и действительно наблюдал кое-какие эффекты подобного рода. Надо ли говорить, что этими результатами очень живо заинтересовался не только ученый мир.
Ажиотаж вокруг возможностей омоложения путем «коррекции» внутренней секреции семенников продолжался довольно долго, достигнув апогея в предвоенные (имеется в виду, конечно, первая мировая война) годы. Наибольшую известность приобрели работы Э. Штейнаха в Австрии, В. Гармса в Германии и русского врача С. Воронова в Париже. Это были, по-видимому, вполне добросовестные исследователи; например, Штейнах, экспериментировавший на крысах, разработал очень строгую специальную систему тестов на старческую дряхлость (как известно, один только возраст – не критерий). Отбираемые для опыта крысы-самцы должны были не только обладать внешними признаками старости – согбенная фигура, тусклые глаза, взлохмаченная шерсть с обильными плешинами, но и выдержать испытание многими искушениями: проявить полное равнодушие к подсаженной в клетку самке, не проявлять предприимчивости в добывании пищи, не быть агрессивным в отношении других самцов, отказываться от участия в играх молодежи.
Техника омолаживания заключалась преимущественно в пересадке кусочков тканей семенников. В операциях на людях использовался либо трупный материал, либо семенники павиана или даже козла. И на экспериментальных животных и на людях были получены схожие результаты. В редких случаях пересадка не давала никакого улучшения или даже вызывала нежелательные последствия. У большинства же оперированных наступало ослабление или полное исчезновение различных признаков старости. Иногда это проявлялось лишь в улучшении аппетита и появлении полового влечения («отвратительная картина прожорливой и похотливой старости», замечает тот же А.В. Немилов), но были и сообщения о результатах поистине чудотворных. Некий французский драматург, например, полностью уже впавший в старческий маразм, после операции, выполненной упоминавшимся Вороновым, вернулся к прежнему своему нормальному образу жизни – стал писать пьесы и засиживаться далеко за полночь после спектаклей в кабачках. То и дело в печати, не Только научной, появлялись пары фотографий: на левой – согбенный, опирающийся на палку старец с потухшим взором, на правой – бравый фехтовальщик с атлетической фигурой; разумеется, это один и тот же человек до и после. У некоторых «омоложенных» наново отрастали волосы на совсем уже полысевшей голове.
К сожалению, все эти эффекты оказывались довольно кратковременными. Через год-два, в лучшем случае через несколько лет наступал рецидив старости, причем в форме намного более тяжелой, чем до операции. Именно по этой причине от таких приемов омоложения пришлось в конце концов отказаться.
Может возникнуть вопрос: почему все эксперименты и операции подобного рода производились на особах мужского пола? Да прежде всего потому, что женские железы, секретирующие половые гормоны, расположены в глубине тела, и добраться до них значительно сложнее. Впрочем, поскольку результат всей этой затеи оказался отрицательным, женщины на этом лишь выиграли.
Система гормонов половой сферы у женщин гораздо сложнее, чем у мужчин; мы остановимся лишь на двух из них – эстрадиоле (собственно половой гормон) и прогестероне. Это также стероиды; причем когда структурные формулы женского и мужского половых гормонов нарисованы рядом, приходится напрягаться, чтобы заметить различия: в молекуле тестостерона по сравнению с эстрадиолом одна лишняя метильная группа, а в другом положении вместо гидроксильной группы – атом кислорода. Как и тестостерон, эстрадиол контролирует функцию половых органов и определяет развитие вторичных половых признаков. Прогестерон выполняет более узкоспециализированные функции; в одном лишь отношении его роль полностью схожа с эстрадиолом: он предотвращает образование яичниками новых яйцеклеток. По этой, в частности, причине большие его количества выделяются в течение беременности, отчего иногда его называют «гормоном беременности», что не совсем точно, поскольку он периодически секретируется и в отсутствие беременности. Образование же новых яйцеклеток предотвращается потому, что оба гормона подавляют секрецию третьего, выделяемого гипофизом (небольшая железа, расположенная внутри черепа). фолликулостимулирующего гормона, который-то и вызывает появление яйцеклеток.
Свойство эстрадиола и прогестерона подавлять образование яйцеклеток было использовано для создания новой группы противозачаточных средств. Были синтезированы аналоги обоих гормонов, обладающие более сильной способностью подавлять секрецию фолликулостимулирующего гормона и более долгоживущие. Их можно принимать в виде таблеток или пилюль; при этом как бы имитируется беременность. Эти соединения оказались в действительности очень эффективными противозачаточными средствами. Первоначальные испытания не выявили никаких побочных действий их применения, и они стали массово производиться.
После нескольких лет широкого употребления оказалось, однако, что они не вполне безвредны. Оба гормона, в особенности эстрадиол, выполняют в организме разнообразные функции, а не только подавляют секрецию фолликулостимулирующего гормона, поэтому их систематическое применение может привести к всевозможным расстройствам. Действительно, еще в 1965 году Всемирная организация здравоохранения указала на связанный с применением стероидных противозачаточных средств повышенный риск заболевания болезнями печени, поджелудочной железы, некоторых других органов. Впрочем, это предупреждение особого действия не возымело, и за рубежом такие средства применяются до сих пор.
