Вездесущие гормоны

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…