Страница 5 из 31
Условно датой зарождения научной эндокринологии принято считать 1849 г., когда было выяснено, что кастрация петухов приводит к атрофии вторичных половых признаков (гребешков, шпор и т. д.), а подсадка половых желез — к их восстановлению. Стало ясно, что половые железы выделяют в кровь какое-то вещество и что это вещество действует особым образом на определенные органы и ткани. Позже, когда было обнаружено, что способностью к внутренней секреции обладают и другие железы, их назвали эндокринными (от слов «эндо» — внутри и «крино» — отделяю).
Сам термин «внутренняя секреция» был предложен в 1859 г., а термин «гормон» (в переводе с греческого — «побуждаю») — в 1902 г., когда был выделен первый из них, названный «секретин» за его способность стимулировать секрецию желчи.
Таким образом, гормоном называется продукт деятельности эндокринной железы, который оказывает специфическое влияние на чувствительные к нему клетки. Постепенно увеличивался перечень открытых гормонов, ив настоящее время их известно более восьмидесяти, кроме того, гормональным действием обладают многие из продуктов биологического превращения гормонов в организме.
У генетически родственных животных можно трансплантировать эндокринные железы друг другу, и поэтому в течение многих лет существовала догма об автономности эндокринной системы, то есть ее независимости от нервной системы. Но в 30-х гг. ХХ в. установили, что определенные скопления нервных клеток в гипоталамусе вырабатывают гормоны. Многие из них регулируют секрецию гормонов гипофиза (очень сложной эндокринной железы, которая, однако, также может быть пересажена от одного животного к другому). В свою очередь гормоны гипофиза влияют на другие эндокринные железы, например гонадотропины действуют на половые железы, стимулируя в них производство половых гормонов, и т. д.
В итоге оказалось, что в организме функционирует не просто многокомпонентная эндокринная система, но нейроэндокринная система (рис. 1). Первым уровнем ее являются периферические эндокринные железы, например половые; вторым — гипофиз, который контролирует сразу несколько периферических желез — щитовидную, кору надпочечников, половые и т. д.; третьим — гипоталамус, который координирует вегетативные и эндокринные процессы, необходимые для поддержания постоянства внутренней среды организма — гомеостаза.
Наконец, и сам гипоталамус не полностью автономен. Свою роль интегрирующей системы он выполняет, подчиняясь сигналам из других отделов центральной нервной системы и из особой эндокринной железы — эпифиза, регулятора биоритмов. Таким образом, центральная нервная система и эпифиз формируют четвертый уровень нейроэндокринной системы.
Эта многокомпонентность, «многоэтажность» способствует объединению отдельных тканей и органов в единый организм, причем все четыре «этажа» нейроэндокринной системы действуют в полной взаимозависимости. На этой взаимосвязи основаны и механизмы возникновения типичных эндокринных болезней. Например, при определенных нарушениях в деятельности гипоталамуса возрастает выработка одного из гипофизарных гормонов — адренокортикотропного, что ведет к усилению деятельности периферической эндокринной железы — коры надпочечников, а при особо длительной стимуляции способствует возникновению опухолей.
Долгое время казалось, что развитие эндокринологии пойдет по пути все более детального изучения нейроэндокринной системы и что именно на этом пути будут побеждены такие недуги и расстройства, как нарушение нормального роста, снижение функции воспроизведения, базедова болезнь, сахарный диабет, ожирение и другие многочисленные болезни, составляющие предмет забот эндокринологии как отрасли медицины. Но оказалось, что интегральная нейроэндокринная системам — не единственная гормональная система, существующая у высших организмов.
В 1980–1981 гг. несколькими исследователями было установлено, что типичные гормоны человека, такие как инсулин и хорионический гонадотропин (гормон, вырабатываемый плацентой), обнаруживаются и у некоторых бактерий, то есть у простейших микроорганизмов, у которых даже нет клеточного ядра. Но если строение гормонов столь различных существ, как бактерии и человек, одинаково, то приведенные выше определения понятий «гормон» и «эндокринная железа» неточны. Вернее, эти определения правильно характеризуют эти понятия применительно к высшим организмам, но не полностью отражают роль, которую гормоны играют в живой природе.
Гормоны — это химические сигналы, но у человека эти сигналы регулируют деятельность тела, а, скажем, у насекомых — координируют их взаимоотношения в сообществе (популяции). В последнем случае гормоны обозначают термином «феромоны». Поистине Природа не отказывается от своих эволюционных завоеваний: то, что было феромоном, может стать гормоном, и наоборот.
К середине 80-х гг. ХХ в. исследования в эндокринологии давали веские основания полагать, что в организме высших животных, включая человека, действует не одна (нейроэндокринная), как издавна считалось, а четыре гормональные системы — нейроэндокринная, тканевая, аутокринная и паракринная. Все они вырабатывают химические регуляторы жизнедеятельности — гормоны; они взаимодействуют под эгидой нейроэндокринной системы, но обладают и автономией.
За прошедшие два десятилетия эти взгляды стали общепринятыми в биологии. Более того, они значительно углублены. Казалось бы, вся иерархия уровней управления в живом организме установлена. Самый глубокий уровень управления — когда клетка вырабатывает гормоны сама для себя, — формировался на начальных этапах эволюции жизни (два-три миллиарда лет назад) и поэтому имеется даже у одноклеточных бактерий.
Но существовала одна загадка в поведении живой клетки, которая не давала покоя биологам. Дело в том, что начало формирования эмбриона — первые стадии развития оплодотворенной яйцеклетки — не поддавались никакому разумному научному объяснению. Что, кстати говоря, очень сильно воодушевляло креационистов — противников эволюционной теории, но приверженцев религиозных взглядов о сотворении мира за шесть дней.
Проявление этой загадки можно увидеть, так сказать, «вооруженным глазом», просматривая замедленную видеозапись наблюдения под микроскопом процесса развития оплодотворенной яйцеклетки.
Какое это захватывающее зрелище, когда прямо на глазах у тебя из прозрачного микроскопического шарика-пузырька начинает расти живой организм!
После проникновения в яйцеклетку сперматозоида в ней через некоторое время начинаются еле уловимые глазом изменения: появляются мутноватые области, которые вскоре начинают перемещаться. И вдруг, очень быстро, «пузырек» делится пополам. Теперь он состоит из двух долек, но по-прежнему по форме близок к шарику.
Через некоторое время каждая долька опять делится пополам, и теперь пузырек состоит из четырех долек. Потом их становится восемь, шестнадцать, тридцать две. И вот тут-то и начинается непонятное. Дальше деление идет не синхронно — одни клетки шарика начинают делиться быстро, другие чего-то ждут, третьи делятся, но медленно. Шарик начинает расти и изменять форму: в одном месте появляются небольшие выпуклости, в другом — впадины. В дальнейшем можно проследить, как выпуклость превращается в голову, около впадины появятся четыре горбика, которые потом станут лапами…
Вот здесь и есть загадка. Почему же после четвертого-пятого деления в абсолютно одинаковых клетках, да еще и составляющих шарик (то есть центросимметричное тело, на поверхности и в объеме которого нет каких-либо выделенных направлений), вдруг возникает изменение в их поведении? И результат этого изменения — появление в нужном, месте, в нужное время того, что и должно появиться в ходе нормального развития особи: ноги или головы у животного, листа или коры у растения. Кто стал режиссером и распределил роли в сообществе одинаковых клеток? Как были отданы команды: «Ты быстро делись дальше, а ты пока притормози»?