Четыре рождения эндокринологии

Четыре рождения эндокринологии

Четыре рождения эндокринологии

События, о которых мы расскажем, готовились исподволь, незаметно и медленно, в течение ста с небольшим лет, а переворот, который они совершили в естествознании, обрушился на научный мир с ошеломляющей быстротой.

Эндокринология, наука о высокоактивных химических веществах, обеспечивающих поддержание гомеостаза (постоянства внутренней среды) на строго определенном уровне, оптимальном для жизнедеятельности, сравнительно молода. Ей скоро исполнится 150 лет. Но за этот срок она пережила немало: в ее истории были периоды расцвета и упадка. Четыре раза она приносила в биологию и медицину открытия, кардинально меняющие, казалось бы прочно устоявшиеся, взгляды. В "личном деле" эндокринологии немало удивительных документов. Со многими из них мы познакомимся.

Прогулка в прошлое столетие

Девятнадцатый век оказался щедрым для науки и искусства. Научная мысль и художественное творчество не уступали друг другу в гениальных открытиях, великих произведениях, талантливых собратьях. Менделеев и Чайковский, Лобачевский и Гюго, Бэр и Достоевский, Бутлеров и Репин… Биология и медицина тоже не остались в стороне. В то время жили и плодотворно работали Павлов и Мечников, Сеченов и Вирхов, Мендель и Пастер, многие другие выдающиеся естествоиспытатели.

Буйная фантазия экспериментаторов не знала границ. Ставились опыты, проведение которых еще незадолго до этого считалось абсурдным и невозможным. Развитие технической мысли не могло не сказаться на биологии. Появились более сильные микроскопы, различные приспособления для физиологических и биохимических исследований, и, как результат этого, - новые открытия и факты. Развитие хирургической техники предоставило возможность проведения новых экспериментов.

Пример тому - опыты немецкого физиолога Адольфа Бертольда. В 1849 году ему удалось установить, что при пересадке кастрированному петуху в брюшную полость семенников другого петуха у первого исчезают все последствия кастрации. Впервые экспериментально было показано, что определенные органы оказывают регулирующее влияние на обмен веществ и формирование внешних признаков. Таким образом, в 1849 году эндокринология родилась в первый раз. Бертольд стал ее первым крестным отцом.

Наука не была подготовлена к достойной оценке этих опытов, о них вспомнили лишь через 40 лет - в 1889 году, когда на заседании Парижского биологического общества профессор экспериментальной биологии Броун-Секар выступил с ошеломляющим сообщением об опытах, проведенных на самом себе. Семидесятидвухлетний ученый вводил себе вытяжки из семенных желез животных и установил, что они оказывают на старческий организм "омолаживающее" действие. Возникало ощущение необыкновенной бодрости, повышались работоспособность, мышечная сила, половой инстинкт. Экстракты из семенников Броун-Секар назвал "эликсиром молодости". Пресса подняла сенсационный шум вокруг этого события, в аптеках стали продавать "Броун-Секаровскую жидкость", за которой выстраивались очереди стариков, жаждущих омоложения. Но Броун-Секару не удалось избавить мир от старости: омолаживающий эффект оказался кратковременным, а через 2-3 месяца старческие недуги даже прогрессировали.

Период сенсаций закончился. Надежды сменились пессимизмом. Однако, несмотря на разочарование, опыты Броун-Секара сыграли свою роль - они дали мощный импульс к изучению эндокринных желез, к выяснению значения для организма веществ, выделяемых ими прямо в кровь. В то же время они заложили и инерцию мышления. В последующие годы в эндокринологии господствовали исследования половых желез и вырабатываемых ими продуктов. Изучение других органов и веществ практически не проводилось. Приятным исключением в этом однообразии работ явились эксперименты нашего соотечественника Л. Соболева, предположившего, что поджелудочная железа вырабатывает особый гормон - инсулин, регулирующий обмен в организме. Будучи серьезно больным, Соболев не смог в течение своей короткой жизни (он прожил немногим более 40 лет) довести дело до конца, но именно его работы явились путеводной нитью в успешно завершившихся поисках У. Бантинга и В. Беста, которые в 1922 году выделили из поджелудочной железы экстракт с высокой биологической активностью, обладающий способностью снижать уровень сахара в крови.

Бурное развитие неврологических исследований во второй половине XIX века выдвинуло в лидеры физиологии учение о нервной регуляции. Теория великого И. Павлова о рефлекторной дуге, развитие им взглядов И. Сеченова о безусловных и условных рефлексах создали прочное мнение о том, что именно нервная регуляция являеется основным и чуть ли не единственным способом управления процессами жизнедеятельности. Казалось, затишье в работе по выяснению роли гормонов - особых химических факторов, управляющих деятельностью различных органов, - наступило надолго. Но это было обманчивым. Назревал кризис. Буря разразилась в самом начале XX века.

Бурное развитие неврологических исследований во второй половине XIX века выдвинуло в лидеры физиологии учение о нервной регуляции

Лондон, 1902 год…

В один из весенних дней 1902 года молодые биологи В. Бейлис и М. Старлинг из Лондонского университета провели эксперимент, которому суждено было стать важной вехой в дальнейшем развитии эндокринологии.

События выдающегося для науки значения протекали очень буднично. Английские исследователи не изобретали ничего нового, они просто повторяли опыты, которые раньше провели независимо друг от друга два физиолога - ученик Павлова Л. Попельский в России (1896) и М. Вертхаймер во Франции (1901). Все четверо ученых получили одинаковые результаты, но правильно интерпретировать их смогли англичане, а именно в верном толковании данных лежало начало второго рождения эндокринологии.

Много лет спустя в одной из своих статей Старлинг писал: "…учеником Павлова Попельским и независимо Вертхаймером было установлено, что при введении кислоты в петлю тонкой кишки возникает выделение поджелудочного сока даже в том случае, если перерезаны оба блуждающих нерва и разрушены симпатические узлы. При повторении этих опытов мы с Бейлисом нашли, что выделение поджелудочного сока наблюдается даже при введении кислоты в кишечную петлю, лишенную каких бы то ни было нервных связей с остальным телом. Поэтому стало ясно, что секреторный импульс от кишечника к поджелудочной железе, вызывающий секреторную деятельность последней, должен передаваться не через нервную систему, а через кровь". Именно в этой фразе заключалась гениальная догадка англичан и досадная ошибка их предшественников. Попельский интерпретировал данный феномен как необычную, замыкающуюся вне центральной нервной системы рефлекторную реакцию, а Вертхаймер и того проще - решил, что депортация кишки не была полной, и ругал за это своих помощников.

Старлинг и Бейлис пошли дальше. Продолжение рассказа Старлинга: "Так как введение кислоты в воротную вену само по себе не вызывало поджелудочной секреции, то пришлось прийти к заключению, что кислота вызывает в эпителиальных клетках кишечника образование какого-то вещества, которое вымывается из эпителиальных клеток током крови и является агентом, стимулирующим секрецию поджелудочной железы". Казалось бы, все ясно, поставлена точка, но нет… Англичане упорные люди, они хотели выяснить все до конца сразу, в ходе одного опыта.

Поскольку события разворачивались почти фантастические, молодой Старлинг решил выступить в роли фокусника. Присутствовавший при эксперименте их коллега профессор К. Мартин впоследствии напишет: "Я счастлив, что присутствовал при их открытии… Старлинг сказал: "Тогда это должно быть химическим рефлексом". Быстро отрезав следующий участок тощей кишки, он растер ее слизистую мембрану песком в слабом растворе соляной кислоты, профильтровал и ввел в яремную вену животному. Через несколько мгновений поджелудочная железа ответила много большей секрецией, чем та, которая имела место ранее. Это был великий полдень".

Профессор Мартин был прав. День был действительно знаменательный. Эндокринология родилась второй раз. В течение шести десятилетий шло медленное накопление сведений о физиологических эффектах экстрактов отдельных органов, в основном половых, а с 1902 года началась эра открытия конкретных химических веществ, название которым "гормоны" (от греческого "гормао" - побуждаю к активности) дал тот же Старлинг. Фактор, обнаруженный в кишечнике, Бейлис и Старлинг назвали "секретином". Он и вошел в историю естествознания как первый гормон дистантного действия, открытый в живом организме.

Понимая, что они установили принципиально важное явление, Бейлис и Старлинг, так же как и Павлов, который восторженно отозвался Q результатах английских исследователей, и другие авторитеты, не могли тем не менее представить реальных масштабов значения этого открытия и последствий, которые оно повлечет за собой. А самое главное заключалось в том, что в 1902 году было впервые показано наличие в организме, помимо нервной, системы регуляции. Дальнейшее развитие этих идей приведет к третьему рождению эндокринологии, когда окажется, что и в нервной системе синтезируются гормоны, необходимые для проведения нервного импульса. Позже эндокринные клетки, синтезирующие те же гормоны, найдут и в органах иммунной системы, где они уже будут определять возникновение и развитие иммунологических реакций. И тогда, наконец, наступит "золотой век" эндокринологии, свидетелями которого мы и являемся сейчас. Ученые поймут, что в основе действия трех важнейших систем регуляции: нервной, эндокринной и иммунной лежат химически общие механизмы, тесно связывающие их друг с другом. Именно эта общность и является плодотворной почвой для сбора огромного урожая данных, на основе которых появляется реальная возможность управления процессами жизнедеятельности и эффективного лечения многих заболеваний.

Неожиданные открытия

После открытия Бейлисом и Старлингом секретина различные ученые обнаружили гормоны во многих железах. Изучение их долгое время базировалось на исследовании экстрактов и вытяжек. Химическое строение было установлено значительно позже. Так в относительном спокойствии и сосуществовали две теории регуляции: нервная и гормональная. Причем примат нервной сомнению не подвергался, так же как и электрофизиологический принцип ее деятельности. Но наступил 1921 год…

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.

В каких же органах располагаются апудоциты? Практически во всех. Спектр продуцируемых ими веществ необычайно широк. Это серотонин и мелатонин, адреналин и норадреналин, гистамин, некоторые гормоны гипофиза, инсулин, гастрин и многие другие. В последние годы открыты новые, неизвестные ранее, гормоны, способные контролировать болевую чувствительность, биологические ритмы и сон, оптимизировать процессы обучения, памяти, ориентации и поведения.

Вот и наступил золотой век эндокринологии. Если раньше выработка гормонов считалась привилегией только специальных эндокринных желез, то теперь стало ясно, что эндокринная функция присуща всякому органу. Самым активным в этом отношении оказался желудочно-кишечный тракт - в нем синтезируется более 20 различных гормонов, без которых не только невозможны процессы пищеварения и утилизации пищи, но и жизнь вообще. Впервые это показал известный советский физиолог академик А. Уголев. Он поставил опыты, вызвавшие большой интерес. У одной группы кошек удаляли двенадцатиперстную кишку, у другой - изолировали (то есть перевязывали в месте выхода ее из желудка и в месте перехода ее в тонкую кишку), но оставляли в организме. Для того чтобы кошки могли питаться, у животных обеих групп желудок соединяли с тонким кишечником специальным соустьем. Казалось, благодаря этому и те, и другие кошки могли питаться нормально, несмотря на то, что пища через двенадцатиперстную кишку не проходила. Результаты оказались неожиданными: животные с изолированной кишкой продолжали нормально жить, а кошки с удаленным отрезком кишки погибали на 10-12 сутки при картине выраженной гормональной недостаточности. Уголев предположил, что двенадцатиперстная кишка, в которой содержится много эндокринных клеток, синтезирующих гормоны, будучи выключенной из процесса пищеварения, но оставленной в организме, играет важную общерегуляторную роль. В последующих исследованиях это было подтверждено.

Но не только эндокринные клетки продуцируют гормоны. При определенных обстоятельствах некоторые гормоны могут синтезироваться и в неэндокринных клетках, например, в моноцитах крови и клетках печени.

О том, что проведение нервного импульса связано с выработкой гормонов-медиаторов (которых тоже обнаружено более десятка), мы уже упоминали, но оказывается, и в самой центральной нервной системе имеется много клеток-нейронов, которые способны вырабатывать гормоны, причем те, которые обнаружены в некоторых. АПУД-клетках других органов, например кишечника. Это гастрин, инсулин, соматостатин, холецистокинин и другие вещества. Известный американский биохимик М. Гроссман, открывая международную конференцию, посвященную этим веществам, отметил, что обнаружение одинаковых пептидных гормонов в нервной системе и пищеварительном тракте является одним из самых волнующих и многообещающих открытий в современной биологии и медицине.

Гроссман был прав. Но и он не знал, что "чудеса" будут продолжаться. Две регуляторные системы - нервная и гормональная - "зацепились" друг за друга, нашли общие точки соприкосновения, оказались близкими родственниками по линии гормонов и медиаторов. Оставалась третья мощная регуляторная система - система иммунитета. В ней уже были обнаружены свои, только ей присущие специфические вещества, которые осуществляли процессы синтеза антител (иммуноглобулинов) и другие свойственные ей функции. Но как различные классы лимфоцитов (клеток иммунной системы, а их в ней более десятка) узнавали, кому когда вступать в игру? Слишком сложно было представить, что функции органов иммунитета контролировали во всем нервная и эндокринная системы.

При определенных обстоятельствах некоторые гормоны могут синтезироваться и в неэндокринных клетках, например, в моноцитах крови и клетках печени

Так и думали ранее, однако с этих позиций невозможно было объяснить фантастически быструю скорость начала развертывания иммунологических реакций, например аллергических (секунды), несопоставимую со скоростью поступления где-то в центральных органах гормонов в кровоток и доставки их к месту назначения (несколько минут, иногда более 10-15). Должен был существовать местный регулиторный аппарат. И совсем недавно было показано, что в органах иммунитета тоже есть АПУД-клетки, синтезирующие гормоны, те же, что и в нервной системе и других органах. Зачем они здесь? Для регуляции деятельности самих иммунных клеток.

Вот и породнились три регуляторные системы. У всех есть общие родственники. И цель у них одна - регуляция гомеостаза. Как они это делают? К чему это приводит? Узнать все тонкости сложных процессов не под силу одному ученому и даже специалистам одного профиля.

Залог успеха - в содружестве, в союзе, в тесном контакте ученых различных специальностей и школ. Спортсмены-велосипедисты хорошо знают, что в спринтерской гонке сопротивление внешней среды можно преодолеть только командой, тесно, почти вплотную группируясь друг около друга, помогая себе и товарищу вырваться на финишную прямую. Не столь важно, кто придет первым, главное - результат. Достижения науки - свидетельство тому. Тайны природы уступают, когда за них берутся различные специалисты вместе, сообща.

Поэтому для того чтобы полнее оценить современные успехи эндокринологии и тем самым лучше понять ход дальнейших событий, описываемых в нашей книге, познакомимся с некоторыми чувствительными методами, разработанными в последние годы, позволяющими следить за судьбой гормонов, узнавать, где они синтезируются, куда доставляются, что делают в организме.

На гормоны заводится досье

Любой сыщик знает: для успешной слежки надо сделать все, чтобы объект себя обнаружил. Так и в нашей истории - многие успехи эндокринологии последних лет связаны прежде всего с разработкой надежных способов идентификации гормонов.

Рассказывая об открытии Пирсом функции светлых клеток, мы упомянули имя американского ученого Альберта Кунса - основоположника применения в гистохимии иммунологических методов. Иммуногистохимический метод оказался особенно перспективным для исследования синтеза и транспорта гормонов. Поскольку при введении гормонов организм начинает вырабатывать специфические белки - антитела, то, введя животному (чаще всего используют кроликов и морских свинок) какой-либо гормон, можно впоследствии взять кровь этого животного, в которой будут содержаться антитела именно к данному гормону, после специальных процедур получить антисыворотку и затем использовать ее для обнаружения в клетках и тканях того самого гормона.

Любой сыщик знает: для успешной слежки надо сделать все, чтобы объект себя обнаружил

Казалось, с появлением иммуногистохимического метода проблема обнаружения гормонов в организме должна быть решена. И действительно, за время, прошедшее после 1941 года, когда Кунс впервые предложил метод, было открыто много мест синтеза гормонов и изучены разные стороны их обмена в живом организме. Однако, появились и свои ограничения, связанные, с одной стороны, с недостаточной чувствительностью метода, а с другой - с потребностью изучения гормонов не только в клетках, но и в крови, доступной для массовых исследований в клинической практике. Эти препятствия были преодолены с разработкой радиоиммунологического метода определения гормонов.

Суть метода, автором которого является американский радиохимик из госпиталя в Бронске (Нью-Йорк) Р. Ялоу, заключается в том, что антисыворотка к гормону в процессе ее приготовления метится дополнительно еще и радиоактивным изотопом, чаще всего йодом-125. При смешивании антисыворотки с исследуемой кровью человека или животного антитела взаимодействуют с содержащимся в крови гормоном. По уровню радиоактивности, излучаемой изотопом, соединившимся с определенным гормоном, определяется количество этого вещества. Чувствительность данного метода очень высока: он способен зарегистрировать количества гормона, измеряемые в десятых долях нанограмма.

Радиоиммунологический метод нашел широкое применение в медицине, животноводстве, других отраслях биологии. С его развитием появилась возможность следить за изменением уровня и скорости синтеза, секреции и метаболизма гормонов, в нужных ситуациях активно регулировать функцию гормональной системы. За разработку, широкое внедрение радиоиммунологического метода и изучение с его помощью синтеза и метаболизма пептидных гормонов Розалин Ялоу в 1977 году была удостоена Нобелевской премии.

После фундаментальных работ Ялоу многие химические фирмы приступили к массовому выпуску специальных коммерческих наборов реактивов для определения гормонов. В Советском Союзе выпускаются, например, наборы для определения инсулина, некоторых гормонов гипофиза. Производственные базы для этого созданы в Минске и Риге в соответствующих химических институтах республиканских академий наук. Широкое распространение таких наборов привело к резкой интенсификации исследований эндокринной системы как в научном, так и в прикладном плане. Во многих клиниках открылись специальные радиоиммунологические лаборатории. Однако в процессе развития метода стали появляться серьезные препятствия для его широкого внедрения. Во-первых, необходимо довольно большое количество антигенов, то есть гормонов для иммунизации, и соответственно большое число животных. Были открыты специальные заводы по искусственному синтезу гормонов (здесь тоже есть свое ограничение - не все гормоны можно искусственно синтезировать, да еще в больших количествах) и фермы, на которых выращивались и содержались животные: кролики, морские свинки, обезьяны и овцы. Затраты на получение синтетических гормонов и содержание животных обусловили высокую стоимость соответствующих наборов.

Вторая проблема относилась к самим антисывороткам. Дело в том, что при обработке вместе с антителами к определенным гормонам из крови животных выделялись, хоть и в небольших количествах, другие антитела, которые в ряде случаев снижали специфичность антисывороток, реагируя не только с одним определенным гормоном, но и с веществами, близкими к нему по антигенной структуре, например с белками. Да и видовые особенности антител в какой-то мере затрудняли анализ.

Развитие науки требовало качественно нового подхода к решению проблемы получения антител. Необходим был метод, позволяющий в искусственных условиях получать большое количество антител строго заданной специфичности. И такой метод был разработан. Его создание связано с именами трех известных иммунологов: Нильса Ерне, Цезаря Милстейна и Георга Келлера - нобелевских лауреатов 1984 года.

Нильс Ерне заслуженно пользуется уважением в научном мире. 73-летний ученый за всю свою жизнь работал во многих научных учреждениях разных стран, его блестящие лекции слушали в Европе, Америке и Азии, в том числе и в СССР, куда он приезжал несколько раз. Работы Ерне по механизмам образования антител явились теоретической почвой для последующих практических разработок Ц. Милстейном и Г. Келлером нового метода получения специфических антител.

Цезарь Милстейн с 1962 года занимается исследованием антител, происхождением их разнообразия, генетическими основами их специфичности. В начале 70-х годов он стал изучать лимфоциты - клетки, продуцирующие антитела, как у здоровых людей, так и у людей с опухолевым поражением крови. Эти работы привели его к открытию так называемых "гибридных клеток", возникающих при слиянии различных лимфоцитов. Неизвестно, как все сложилось бы, если б в это время в лабораторию Милстейиа не приехал Г. Келлер…

Интерес Георга Келлера к разнообразию антител возник при выполнении им докторской диссертации у Н. Ерне в Базеле. Для продолжения исследований Ерне посоветовал Келлеру поехать к Милстейну в Кембридж, Ни Келлер, обратившийся к Милстейну с просьбой о разрешении приехать, ни Милстейн, давший свое согласие, учитывая рекомендацию Ерне, ни сам Ерне не предполагали, что эти обстоятельства приведут их через 10 лет к Нобелевской премии.

Приехав в 1974 году в Кембридж, 28-летний Келлер начал заниматься получением гибридов разных миеломных (опухолевых) клеток мышей. Однако, быстро поняв, на что годен новый сотрудник, Милстейн буквально через несколько месяцев ставит ему более сложную, но вполне определенную задачу - получить такие гибридные клетки, которые бы синтезировали антитела с любой заданной специфичностью. И Келлер блестяще справляется с этим. В конце 1974 года он вместе со своим шефом проводит опыты по слиянию миеломных клеток, способных длительно расти в культуре ткани с лимфоцитами мышей, образующими антитела, но неспособными к длительному росту вне организма. Эти эксперименты принесли желаемые результаты, гибридные клетки продуцировали антитела. В августе 1975 года появилась ныне знаменитая статья Г. Келлера и Ц. Милстейна, в которой описывалась техника получения гибридом.

Огромное преимущество гибридомной техники заключается в том, что для получения антител не нужно большого количества антигена. Достаточно один раз проиммунизировать мышь, взять от нее кровь, выделить лимфоциты, продуцирующие данные антитела, слить их с миеломными клетками, способными к быстрому росту, затем отобрать гибридную клетку, синтезирующую введенные антитела, размножить ее на питательной среде и клонировать (получать от нее потомство) сколь угодно долго и в любом нужном количестве. В результате появляется возможность неограниченного получения гибридом, образующих лишь один-единственный вариант антител (то есть моноклональные антитела), что полностью снимает проблему их специфичности.

Это открытие за короткий срок оказало революционное влияние на различные области биологии и медицины. Получение моиоклональных антител составляет сейчас важнейшую часть биотехнологического производства. Подсчитано, что в ближайшие годы оборот фирм, участвующих в продайте моноклональных антител, достигнет миллиарда долларов.

Моноклональные антитела являются строго специфическим реагентом - прекрасным маркером химических веществ. С помощью моноклональных антител с каждым годом открываются все новые и новые активные вещества и места их синтеза. Отрывочные сведения о процессах, в которых участвуют гормоны, теперь можно дополнить и создать самые настоящие досье, учитывающие перемещения молекул, оценивающие взаимодействие их в различные периоды жизни и при разных заболеваниях. Получив метку - моноклональное антитело, гормон обнаруживает себя повсюду, находясь даже в самых минимальных количествах.

Именно с помощью гибридомной техники, метода моноклональных антител ученые установили в последние годы многие неизвестные ранее закономерности гормональной регуляции. Были сделаны принципиально новые важные открытия в познании механизмов различных заболеваний, поиске методов их диагностики и лечения.

Мы перелистали некоторые страницы истории эндокринологии. Узнали общие свойства гормонов. А теперь познакомимся с ними поближе. Ведь от этих веществ зависит очень многое - наша жизнь, здоровье, настроение, то есть наше благополучие.