Лекция № 6

Тема лекции: Важнейшие открытия ХХ века в области физиологии и биохимии

План лекции:

1. Открытие гормонов

2. Достижения в исследовании иммунитета

3. Открытие групп крови

4. Создание химиопрепаратов

5. Создание первых антибиотиков и пестицидов

6. Исследование продуктов промежуточного обмена

7. Использование в биохимии радиоактивных изотопов

8. Открытие витаминов

9. Исследования нервной деятельности и поведения

1. Открытие гормонов

В начале ХХ в. физиологам стало ясно, что помимо нервных импульсов, управляющих работой различных органов, существуют также и химические сигнализаторы, проходящие по крови.

Так, в 1902 г. два английских физиолога, Эрнст Старлинг (1866—1927) и Уильям Бей­лисс (1860—1924), обнаружили, что даже если пере­резать все нервы, ведущие к поджелудочной железе, она все равно принимает сигналы: выделяет пищева­рительный сок сразу, как только кислая пища из же­лудка попадает в кишечник. Оказалось, что слизистая оболочка тонкой кишки под влиянием кислоты желу­дочного сока вырабатывает вещество, которое Стар­линг и Бейлисс назвали секретином. Именно секретин и стимулирует выделение сока поджелудочной желе­зы. Старлинг предложил называть все вещества, вы­деляемые в кровь железами внутренней секреции и осуществляющие регуляцию функций органов, гормо­нами (от греч. horman — возбуждать, побуж­дать).

Гормональная теория оказалась чрезвычайно пло­дотворной; было обнаружено, что большинство гор­монов, циркулирующих с кровью в ничтожных, следо­вых концентрациях, очень тонко поддерживает строгое соотношение между химическими реакциями, иными словами, регулирует физиологические процессы в ор­ганизме.

В 1901 г. американский химик Иокихи Такамине (1854—1922) выделил из мозговой части надпочеч­ников активное вещество в кристаллическом виде и назвал его адреналином. Это был первый выделен­ный гормон с установленной структурой.

Вскоре возникло предположение, что одним из процессов, регулируемых гормональной деятельно­стью, является основной обмен веществ. Магнус-Леви обратил внимание на связь между нарушениями ос­новного обмена и заболеваниями щитовидной железы, а американский биохимик Эдвард Кендалл в 1915 г. сумел выделить из щито­видной железы вещество, названное им тироксином. Оно действительно оказалось гормоном, небольшие количества которого регулируют основной обмен ве­ществ.

Однако наиболее эффективными оказались резуль­таты изучения сахарного диабета. Эта болезнь сопро­вождается сложными нарушениями обмена веществ, главным образом углеводного, что приводит к увели­чению количества сахара в крови до ненормально вы­сокого уровня. Организм выделяет избыток сахара с мочой; появление сахара в моче и является признаком начальной стадии диабета. До XX столетия это забо­левание почти всегда приводило к смерти.

После того как в 1889 г. два немецких физиолога, Джозеф Меринг (1849—1908) и Оскар Минковский (1858—1931), удалив у подопытных животных подже­лудочную железу, обнаружили быстрое развитие диа­бета, возникло предположение, что поджелудочная железа как-то ответственна за это заболевание. Ис­ходя из гормональной концепции, выдвинутой Стар-лингом и Бейлиссом, логично было предположить, что поджелудочная железа выделяет гормон, регулирую­щий расщепление сахара в организме.

Однако попытки выделить гормон из поджелудоч­ной железы потерпели неудачу. И это понятно, так как основная функция поджелудочной железы — вы­работка пищеварительных соков, содержащих боль­шой запас расщепляющих белок ферментов. Посколь­ку гормон является белком (а это было доказано), он расщеплялся в процессе экстракции.

В 1920 г. у молодого канадского врача Фредерика Бантинга (1891—1941) возникла интересная идея: изолировать поджелудочную железу подопыт­ных животных путем перевязки ее протока. По мне­нию ученого, клетки железы, выделяющие пищевари­тельный сок, должны были бы дегенерировать, так как сок перестал бы вырабатываться, а участки, се-кретирующие гормон непосредственно в кровяное рус­ло, продолжали бы действовать. В 1921 г. Бантинг организовал лабораторию в университете в Торонто и с помощью ассистента Чарлза Беста приступил к опытам. Ему повезло: он по­лучил в чистом виде гормон инсулин, который на­шел широкое применение для лечения сахарного диа­бета. Хотя больной, в сущности, беспрерывно подвер­гается утомительному лечению, жизнь его уже вне опас­ности.

В основе примененного Бантингом метода получения инсу­лина лежали теоретические выводы, к которым пришел в 1901 г. русский ученый Леонид Васильевич Соболев. Соболев показал, что островки Лангерганса поджелудочной железы являются орга­ном внутренней секреции, имеющим непосредственное отношение к углеводному обмену. Он указал пути для возможного получе­ния действующего начала островков с целью рационального ле­чения сахарного диабета.

Вслед за инсулином были получены и другие гор­моны. Немецкий химик Адольф Бутенандт в 1929 г. выделил из мочи беремен­ных женщин и из семенников у мужчин половые гормоны, управ­ляющие развитием вторичных половых признаков.

Кендалл, открывший тироксин, и швейцарский хи­мик Тадеуш Рейхштейн выделили це­лую группу гормонов из внешнего, коркового, слоя надпочечников. В 1948 г. сотрудник Кендалла, Фи­липп Хенч, обнаружил, что один из них, кортизон, оказывает целебное действие при ревматическом артрите. Позже он стал приме­няться и для лечения других болезней.

В 1924 г. аргентинский физиолог Бернардо Хуссей доказал, что гипофиз, небольшая шаровидная железа внутренней секреции, которая лежит непосредственно под головным мозгом, каким-то образом влияет на расщепление сахара. По­следующие исследования показали, что гипофиз вы­полняет и другие важные функции. Американский био­химик Чо Хао-ли в 30—40-х годах выделил из гипофиза ряд различных гормонов.

Одним из них, например, является «гормон роста», который регулирует рост организма. Если он посту­пает в кровь в избыточном количестве, вырастает ве­ликан, если его недостает — карлик. Наука, изучаю­щая гормоны, — эндокринология — и в настоящее время остается чрезвычайно сложным, но зато и весьма плодотворным разделом биологии.