Человеческий мозг. От аксона до нейрона.
Шрифт:
Очевидно, передняя доля гипофиза вырабатывает гормон, который не действует на другие железы (уникальный в этом плане), а непосредственно влияет на ткани организма, стимулируя их рост. Гормон назвали очень просто и выразительно — гормон роста. Есть у него и более мудреное научное называние — соматотропин или соматотропный гормон, сокращенно СТГ.
О строении гормона роста известно гораздо меньше, чем о строении других гормонов гипофиза. Гормон, выделенный из гипофизов крупного рогатого скота, имеет необычно большой для белковых гормонов молекулярный вес — около 45 000. Представляется, что молекула гормона роста состоит из 370 аминокислотных остатков, организованных в две полипептидные цепи. Обычно белковые гормоны, полученные от разных видов позвоночных, весьма мало отличаются друг от друга и обладают перекрестным действием. Так, инсулин крупного рогатого скота несколько отличается от инсулина свиньи, но оба они проявляют свое специфическое действие у человека и применяются для лечения сахарного диабета. Однако гормон роста, выделенный из гипофизов быков или свиней, не оказывает никакого действия на человека. На рост человека влияет только гормон роста человека и гормоны роста обезьян. Молекулярный вес гормона роста приматов меньше и равен 25 000. Представляется вероятным, что молекулы гормонов роста других биологических видов могут быть расщеплены на фрагменты без существенной утраты физиологической активности.
Гормон роста оказывает многообразное воздействие на обмен веществ (хотя конкретные биохимические механизмы его действия пока неизвестны). Одно из таких воздействий заключается в стимуляции включения аминокислот в белковые цепи в процессе, который совершенно естественным образом сопровождает любой тканевой рост. Кроме того, при введении избыточного количества гормона роста экспериментальным животным у них в крови увеличивается концентрация глюкозы и снижается уровень инсулина. Возможно, это обусловлено тем, что постоянно продолжающийся рост накладывает такие требования па обмен веществ и энергетическое хозяйство организма, что продуцирующие инсулин клетки не выдерживают такой нагрузки и погибают, вследствие чего и развивается сахарный диабет.
Гормон роста стимулирует рост костей во всех направлениях. Секреция гормона роста наиболее интенсивна в детстве и юности, когда организм (ив особенности скелет) активно растет, и подавляется в позднем подростковом периоде, когда, естественно, заканчиваются процессы интенсивного роста. Если секреция гормона роста подавляется в ранней юности, до окончания подросткового периода, то кости формируются раньше срока и рост останавливается. У таких людей, хотя их рост может иногда не превышать трех футов и они могут сохранять детские черты, не развиваются уродства и умственная отсталость. Иногда они даже достигают половой зрелости и представляют собой уменьшенные копии обычных взрослых людей. Самым знаменитым человеком такого рода был Чарльз Стюарт Страттон, которого обессмертил П.Т. Барнум в книге «Мальчик с пальчик». Чарльз имел рост около трех футов, но при этом был сложен абсолютно пропорционально. Умер этот человек в 1883 году в возрасте 45 лет.
Избыточная выработка гормона роста в детском и юношеском возрасте или продолжение секреции после достижения возраста, когда в норме выработка гормона ослабляется, приводит к избыточному росту, или гигантизму. Недавний пример такого рода — Роберт Уодлоу, родившийся в 1918 году в Иллинойсе. Мальчик с детства рос удивительно быстро. Есть фотография, на которой он запечатлен рядом с отцом — мужчиной среднего роста. Роберт, сохранив мальчишеские черты лица, уже тогда был на голову выше своего папы. Роберт умер в возрасте 22 лет, достигнув роста восемь футов и девяти с половиной дюйма.
Иногда случается так, что гипофиз взрослого человека, который давно перестал расти, вдруг по какой-то причине начинает вырабатывать повышенные количества гормона роста. Кости к этому времени уже затвердевают и не могут расти в длину. Несмотря на это, некоторые кости конечностей даже во взрослом состоянии сохраняют в какой-то степени способность к росту и отвечают на воздействие гормона роста. Происходит увеличение кистей и стоп. То же самое происходит и с костями лицевого скелета, особенно с нижней челюстью. В результате этой болезни, которая называется акромегалией («большие конечности», греч.), происходит гротескное изменение черт лица больного.
Рост — это не просто процесс, в ходе которого происходит удлинение, расширение и утолщение тканей и органов. В течение жизни большинства животных в определенный период наступает момент, когда количественные изменения переходят в качественные. Когда такое внезапное качественное изменение является разительным, приводя к радикальным изменениям формы и строения животного, то говорят о метаморфозе («смена формы», греч.). Выло бы разумно предположить, что метаморфоз происходит под контролем одного или нескольких гормонов. У позвоночных самым типичным примером метаморфоза является превращение головастика в лягушку. В главе 3 я писал, что этот процесс у земноводных контролируется тиреоидным гормоном.
Метаморфоз наблюдается также у многих беспозвоночных животных, особенно заметно он протекает у насекомых. Превращение гусеницы в бабочку столь же живописно и хорошо известно, как и превращение головастика в лягушку. У насекомых на личиночной стадии развития рост происходит, если можно так выразиться, скачкообразно. Внешний скелет препятствует постепенному росту, характерному для позвоночных с их мягкими кожными покровами. Вместо этого периодически происходит сбрасывание жесткой внешней оболочки, и на ее месте вырастает новая, больших размеров, позволяющая насекомому совершить новый рывок роста. Процесс смены старой оболочки на новую называется линькой. Иногда этот процесс называется малоупотребительным термином «экдизис».
Линька насекомых происходит под контролем гормона, вырабатываемого передней грудной железой, расположенной в передней части головогруди. Этот гормон называется экдизоном. Он накапливается и хранится в небольшом органе близ сердца. В мозге насекомого находится группа клеток, которая управляет высвобождением экдизона. Это высвобождение происходит периодически, вызывая линьку. Поэтому экдизон часто называют гормоном линьки насекомых.
После серии линек насекомое вступает в период покоя, в течение которого и происходит метаморфоз. В результате радикальных изменений происходит формирование взрослого половозрелого насекомого. Гусеница, завернувшаяся в кокон, через некоторое время выходит оттуда в виде бабочки. Это типичный, известный всем пример метаморфоза.
Однако возникает законный вопрос: после какой по счету линьки должен наступить метаморфоз? Логично было бы предположить, что этот момент определяется гормоном, который в нужный момент времени нейтрализует действие экдизона, прекращает серию линек и инициирует метаморфоз. Однако в действительности имеет место обратное. В голове насекомого существует парная железа, которая постоянно секретирует один гормон. Этот гормон предотвращает метаморфоз. Насекомое продолжает расти и периодически линять. Когда образование этого гормона уменьшается, а его концентрация падает ниже некоторого критического уровня, следующая линька не происходит, и начинается метаморфоз.
Поскольку этот предупреждающий метаморфоз гормон продлевает личиночную стадию развития насекомого, его назвали личиночным, или ювенильным, гормоном. (В термине «ювенильный» есть некое очарование, кажется, что само это слово окружено ореолом вечной юности. Нет нужды говорить, что ювенильный гормон насекомых не оказывает никакого воздействия на человека.) Правда, химики пока не выяснили строение ни одного гормона насекомых.
Человеческие существа не претерпевают метаморфоз в такой драматичной форме, как гусеницы или головастики, и, тем не менее, в жизни людей наступает такой момент, когда мальчики превращаются в мужчин, а девочки — в женщин. Конечно, это совсем не то, что переход от жаберного дыхания к легочному или от ползания к полету. Но все же удивительно, когда на гладкой коже мальчики начинают расти жесткие волосы, а па плоской груди девочки начинают расти молочные железы.