Игорь Кветной - Вездесущие гормоны
Австрийский фармаколог Отто Леви открыл медиаторный механизм передачи нервного импульса от одной клетки к другой и с нервного окончания на эффекторный (рабочий) орган. Он установил, что при прохождении по волокну нервного возбуждения, в основе которого лежит электрофизиологический процесс, в синапсе - месте контакта волокна с другой нервной клеткой или с клетками различных органов - образуются гормональные вещества с высокой химической активностью, без которых невозможно возникновение определенных физиологических реакций. Эти вещества получили название медиаторов и заложили первую трещину в массивное здание, до этого прочно стоявшее на непоколебимом фундаменте электрофизиологических основ нервной регуляции.
Успешные повторения опытов Леви, проведенные в авторитетных нейрофизиологических лабораториях различных стран, довольно быстро погасили негодование многочисленных приверженцев прежних взглядов. Ученый сумел идентифицировать химическое вещество, выделяющееся в синапс, - им оказался ацетилхолин. Кроме того, Леви вспомнил о том, что еще в 1905 году было показано присутствие другого активного гормона - адреналина - в питательной жидкости, орошающей нервы после их раздражения. Как нередко бывало, в начале XX века не сумели оценить значение описанного факта, а Леви, сопоставив результаты своих исследований с описанными данными, впервые высказал идею о существовании двух типов нервных волокон но характеру продуцируемого медиатора - адренергических и холинерги-ческих. За эти фундаментальные открытия, возродившие эндокринологию в третий раз, Отто Леви в 1936 году получил Нобелевскую премию.
Опять наступило спокойствие. Конкурентные свойства адреналина и ацетилхолина хорошо объясняли формирование процессов возбуждения и торможения в нервной системе. И представители различных медико-биологических наук, занимавшиеся эндокринологией, погрузились в исследования, каждый в своей области: анатомы и гистологи изучали строение эндокринных желез, биохимики пытались понять химическую природу гормонов, патологи описывали болезни, связанные с нарушением деятельности эндокринных органов.
Шли годы, накапливалось много различных, зачастую противоречивых данных и опять стали возникать, казалось необъяснимые, вопросы. Эндокринных органов было известно менее одного десятка, гормонов, вырабатываемых ими, не больше, а биологические свойства их не могли объяснить поистине широчайшего спектра физиологических процессов, которые они должны были контролировать. И в деятельности нервной системы обнаружили явления, которые трудно было объяснить существованием только двух медиаторов. А самое главное, рассматривая отдельно процессы нервной и гормональной регуляции, невозможно было до конца понять механизм поддержания гомеостаза - постоянства внутренней среды.
Так наступил очередной кризис. Но он снова был преодолен благодаря развитию методических подходов, связанных с общим развитием научно-технической мысли. В 1968 году создается теория, послужившая началом четвертого рождения эндокринологии и ее феерически стремительного развития, которое происходит в наши дни.
Золотой век эндокринологии
Почти до середины XX столетия цитология и гистология (науки о строении клеток и тканей) носили описательный характер. Благодаря многочисленным исследованиям тонких срезов различных тканей и органов, окрашенных специальными красителями, с помощью микроскопа были получены важные данные об анатомии различных органов. Но этого оказалось недостаточно, необходимо было понять функцию клеток, как протекают в них химические процессы, - и параллельно с развитием биохимии стали формироваться и совершенствоваться гистохимические методы исследования. Они превратили гистологию в науку функциональную, стало возможным одновременно изучать структуру и функции клеток и тканей. С появлением электронного микроскопа, позволявшего достигать увеличения объектов в тысячи и даже в миллион раз, возможности в познании живой материи значительно расширились.
В каждой лаборатории, занимающейся гистохимическими и электронно-микроскопическими исследованиями, обязательно есть какое-либо из трех, а может быть, и все издания самого полного руководства по гистохимии, написанного известным английским патологом А. Пирсом. Успех и авторитет этого руководства заключены в том, что автор не просто собрал множество различных методических приемов обнаружения тех или иных веществ в клетках, но апробировал большинство из них в своей лаборатории, модифицировал и рекомендовал коллегам наиболее удобные, доступные и адекватные задачам гистохимические методы.
Отдел гистопатологии Королевской школы постдипломного медицинского обучения Лондонского университета на сегодняшний день - признанный центр современной гистохимии и электронной микроскопии. Его создатель и бессменный руководитель профессор Пирс я является вместе со своими сотрудниками основоположником принципиально нового учения о структурных основах эндокринной регуляции, которое заложило основы пересмотра многих положений биологического контроля процессов жизнедеятельности.
Принципом "не надо изобретать велосипед", провозглашенным достаточно давно, к сожалению, руководствуются не все исследователи. И хотя трудно найти ученого, который бы отрицал пользу чтения, тем не менее не все хорошо знакомы с работами своих современников, а тем более предшественников. Успех профессора Пирса и его учеников - свидетельство не только высокого профессионального мастерства, но и хорошего знания истории науки, развития научной мысли.
Занимаясь изучением гипофиза - одной из самых важных эндокринных желез, и разрабатывая гистохимические методы окраски его клеток (в частности, солями хрома), Пирс постоянно сравнивал свои данные с результатами других ученых. Эндокринная функция клеток гипофиза не подлежала сомнению, из этой железы к концу 60-х годов были выделены уже несколько гормонов, а некоторые из них даже искусственно синтезированы. Пирс знал, что энтерохромаффинные клетки кишечника были детально изучены харьковским гистологом Н. Кульчицким в конце прошлого столетия именно благодаря их интенсивной окраске хромом. При окраске обычными методами эти клетки выглядят светлыми, крупными, как бы набухшими. После Кульчицкого такие клетки находили, помимо кишечника, и в других органах. Австрийский патолог Ф. Фейртер посвятил почти 15 лет своей жизни (1938-1953) детальному изучению подобных клеток в пищеводе, а также бронхах и других отделах дыхательной системы. Фейртер, предположив их секреторную функцию, объединил такие клетки в так называемую "паракринную систему", считая, что в них, а не только в специализированных эндокринных органах продуцируются вещества, подобные гормонам.
Фейртер предполагал, но не был уверен в своей правоте. Он не мог идентифицировать вещества, вырабатываемые светлыми клетками, не было методов, которые позволили бы это сделать. У Пирса такая возможность появилась. В 1941 году американский ученый Альберт Куне предложил иммуногистохимический метод обнаружения различных веществ. Суть его заключается в использовании специфических сывороток, в которых содержатся антитела против определенного вещества. Когда сыворотку капают на срез ткани, то она реагирует с теми клетками, в которых содержатся искомые вещества - антигены. К шестидесятым годам этот метод занял достойное место среди других гистохимических методов. На его основе в течение последних двух десятилетий были созданы новые чувствительные способы обнаружения гормонов в крови и клетках, открывшие революционные перспективы в биологии и медицине.
Используя сочетание иммуногистохимического и электронно-микроскопического методов, Пирс и его сотрудники в серии исследований обнаружили, что действительно многие светлые клетки различных органов синтезируют гормоны. Пирс решил проверить, не лежит ли в основе данного явления общность химических свойств этих клеток. Исследования показали, что он прав. Светлые клетки обладают общим, только им присущим характером обмена веществ - они способны поглощать вводимые извне аминокислоты - предшественники гормонов, расщеплять их (этот процесс называется декарбоксилированием) и из их остатков впоследствии синтезировать биологически активные вещества.
Это важное гистохимическое свойство на английском языке может быть выражено следующими словами: "Amine Precursore Uptake and Decarboxylation". Первые буквы четырех слов составили аббревиатуру - APUD (АПУД), которой Пирс в 1968 году обозначил систему подобных клеток, расположенных в различных органах.
После трех-четырех относительно спокойных лет, пока научный мир привыкал к этому неожиданному понятию, начался растущий с каждым годом в невероятной прогрессии поток работ по выявлению АПУД-клеток (апудоцитов) в различных органах и идентификации синтезируемых ими гормонов. В первых своих работах Пирс объединял в АПУД-систему 12 клеток, продуцирующих 15 гормонов. Сейчас благодаря исследованиям ученых разных стран, в том числе и Советского Союза, известно более 50 типов АПУД-клеток, синтезирующих примерно такое же количество известных гормонов и около двух десятков гипотетических, то есть тех, для которых пока не установлена химическая формула.
