Нобелевские премии. Ученые и открытия

Чолаков Валерий

Молодой канадский ученый Фредерик Грант Бантинг первым понял, почему нельзя получить эффективно действующую вытяжку из поджелудочной железы. По существу, этот орган состоит из двух желез. Одна вырабатывает ферменты, разлагающие белки, другая — гормон белкового характера. При растирании в порошок железы, считал Бантинг, трипсин смешивается с гормоном и уничтожает его. Он решил воспользоваться экспериментальным методом, разработанным в 1901 г. Л.В. Соболевым, который установил, что при перевязке отводящего канала атрофируется вся ткань поджелудочной железы, за исключением островков Лангерганса. Это позволяло надеяться на возможность получения чистого экстракта с высоким содержанием гормонов.

В 1921 г. Бантинг преподавал фармакологию в Торонтском университете. Там он сблизился с профессором физиологии Джоном Джеймсом Рикардом Маклеодом, познакомил его со своими идеями и получил доступ в его лабораторию.

Ассистентом Бантинга был Чарлз Бест. Первые эксперименты, проведенные на собаках в мае 1921 г., завершились успешно. Наконец был создан метод выделения гормона поджелудочной железы в чистом виде. Этот гормон синтезируется в островках Лангерганса. По-латински островок — «инсула», поэтому еще в 1916 г. Шарпли Шейфер предложил назвать этот гормон инсулином. Вещество, которое ученые тщетно искали в течение нескольких десятилетий, наконец было открыто, и 23 января 1922 г. 14-летний юноша был выведен из диабетической комы и спасен благодаря инъекции инсулина. За время, прошедшее с тех пор, число спасенных исчисляется миллионами.

В 1923 г. Нобелевский комитет при Каролинском институте объявил о присуждении премии по физиологии и медицине Бантиигу и Маклеоду за открытие и выделение инсулина. Это решение вызвало бурную реакцию в мире ученых. Большинство специалистов, которые внимательно следили за этой работой, заявили, что Маклеод не принимал участия в решающих экспериментах и даже вообще отсутствовал в это время в лаборатории. Никому не известный Бест вообще не был выдвинут на Нобелевскую премию. Ситуация еще более осложнилась, когда один из сотрудников лаборатории заявил, что схема эксперимента была предложена одним студентом-третьекурсником, которому не разрешили принять участие в работе, сославшись на его недостаточную квалификацию.

Никто из лауреатов не присутствовал на торжественной церемонии в Стокгольме, и премии были переданы английскому послу. Бантинг демонстративно разделил причитающуюся ему долю денежной премии с Бестом, а Маклеод отдал половину своей суммы Дж. Колипу, сотруднику лаборатории, разработавшему наиболее эффективный метод выделения инсулина.

В 1929 г. почти одновременно Адольф. Бутенандт в Германии и Эдуард Аделберт Дойзи в США выделили кристаллическое вещество, оказывающее воздействие на половые функции, которое сначала было названо фолликулином, а впоследствии — эстроном. В 1930 г. Гью Фредерик Мериан в Лондоне выделил новый половой гормон — эстрадиол. Вскоре после этого Бутенандт подтвердил это открытие и показал связь экстрадиола с эстроном. Методом спектрального анализа немецкий ученый в 1932 г. показал, что оба половых гормона относятся к стероидам. В 1931 г. из так называемого «желтого тела» в яичниках было выделено в кристаллическом виде новое вещество. Три года спустя Бутенандт получил его в чистом виде и назвал, прогестероном. Тем временем Бутенандт и независимо от него Леопольд Ружичка открыли и исследовали первый мужской половой гормон — андростерон. Он оказался из той же группы стероидов.

Все открытия подвергались проверке методом химического синтеза. Вновь синтезированные гормоны обычно давали тот же эффект, что и природные вещества. Однако андростерон, экстрагированный из железы, оказывал более сильное действие по сравнению с синтезированным гормоном. Противоречие удалось разрешить в 1935 г., когда Эрнст Лакёр установил, что существует второй мужской половой гормон — тестостерон, имеющий очень высокую активность. Вскоре он был синтезирован почти одновременно Бутенандтрм и Ружичкой. Исследования Бутенандтом стероидов, и в частности половых гормонов, создали ему большой авторитет в ученом мире. В 1939 г. ему совместно с Ружичкой была присуждена Нобелевская премия по химии.

Как мы уже рассказывали (см. с. 193), руководство нацистской Германии запретило Бутенандту получать премию. Лишь десять лет спустя Бутенандт смог наконец приехать в Стокгольм, где ему были вручены золотая медаль и диплом лауреата. Однако денежная премия была возвращена в Нобелевский фонд.

В 30-е годы Филип Шоуолтер Хенч из клиники Майо в Рочестере (шт. Нью-Йорк) установил, что при беременности или заболевании желтухой в легкой форме подавляются симптомы некоторых ревматических заболеваний. Ученый совершенно правильно предположил, что это облегчение, возможно, вызывается наличием какого-то стероидного вещества (подобного половым гормонам), выделяемого при беременности, или желчными кислотами, которые задерживаются в организме человека при желтухе. Хенч пытался лечить ревматоидный артрит стероидами, которые Эдуард Кендалл, его коллега по клинике Майо, выделял из коры надпочечников (кортекса). Однако лишь спустя два десятилетия в этой области удалось добиться успеха.

Вначале считалось, что из кортекса выделяется гормон, который сразу был назван кортином. Он продлевал жизнь

лабораторным животным без надпочечников и помогал людям, страдающим аддисоновой болезнью. Из-за ничтожной концентрации кортина в коре надпочечников работа с ним была очень затруднена, и только. в середине 30-х годов стало ясно, что это — комплексное вещество. Первым достиг успеха Тадеуш Рейхштейн в Базеле. Он имел большой опыт в исследовании органических природных веществ, ибо более десяти лет занимался выделением из кофе ароматических субстанций — веществ с исключительно сложной структурой. Рейхштейн выделил три гормона со стероидной структурой, которые оказывали положительное воздействие на животных с удаленными надпочечниками. В то же время Кендалл выделил четвертый гормон. Всего таких активных веществ оказалось шесть. Наиболее известен из них кортизон, являющийся ценным лекарством. Наряду с ним были открыты другие соединения, представляющие собой промежуточные продукты биосинтеза, которые не относятся к числу биологически активных.

Дальнейшие исследования показали, что эти шесть, гормонов (кортикостероидов), несмотря на химическое сходство, значительно отличаются по своему физиологическому воздействию. Одни, регулируют метаболизм сахара и биоэнергетику организма, а. также температуру тела. Другие — деятельность почек, выделение солей и общий водно-солевой баланс в организме. Большая часть результатов, касающихся физиологического воздействия указанных, гормонов, была получена Кендаллом и его сотрудниками. Они: вместе с группой Рейхштейна подробно исследовали кортизон, который оказался очень эффективным лечебным: препаратом. После выделения кортизона в чистом виде и. особенно после того, как Рейх-штейн нашел способ его получения в больших количествах из растительных стероидов, стало возможным проверить, идею Хенча о взаимосвязи между наличием стероидов в организме и ревматическими заболеваниями. Подобные идеи высказывал и Ганс Селъе. в Канаде. Начатые, им в 30-е годы эксперименты были закончены в 1949. г., в том же году были опубликованы результаты. Кортизон действительно давал потрясающий эффект. Инвалиды, обреченные на неподвижность, за короткое время вставали на ноги. К сожалению, вскоре наступило разочарование. Инъекции кортизона, приводили к неприятным последствиям — нарушался: эндокринный баланс, например у женщин начинала расти, борода и. т. д. Это поняли, однако, позднее, а в период всеобщих восторгов в 1950-х г. Каролинский институт принял решение присудить Кендаллу, Хенчу и Рейхштейну Нобелевскую премию по физиологии и медицине за исследование гормонов коры надпочечников, определение, их структуры и биологического воздействия.

Хенч провел успешные опыты по лечению ревматических заболеваний инъекциями адренокортикотропного гормона. Это вещество выделяется передней частью гипофиза — главной железы внутренней секреции. Исследованием этой, железы, гормоны которой, регулируют деятельность надпочечников, щитовидной железы и ряда других органов, занимались многие ученые. Среди них наиболее известен аргентинский ученый. Бернардо Альберто Усай. Еще в 1924 г. он доказал, что гипофиз регулирует выделение инсулина и углеводный обмен. Гипофиз — малое тело весом 0,5—0,6 г. расположенное у основания головного мозга в костном образовании, называемом «турецким седлом». Декарт считал, что это — место, где находится душа. Современные ученые гораздо более прозаичны, но тем не менее они также придерживаются мнения, что эта область головы играет очень важную роль. Она осуществляет связь между нервной системой и гормональным балансом организма. Еще в XIX в. были известны заболевания, связанные с патологическими изменениями гипофиза. Известный французский физиолог Этьен Марей установил, что при некоторых из них, как и при диабете, в моче наблюдается сахар. Это наводило на мысль о наличии связи между гипофизом и обменом углеводов в организме. Классический эксперимент для исследования функции гипофиза заключался в следующем: у подопытного животного удаляли железу (или часть ее) и наблюдали за его состоянием. Усай, профессор физиологии университета в Буэнос-Айресе, выбрал в качестве объекта исследования крупную лягушку Буфо мариус, в изобилии встречающуюся на берегах Ла-Платы.

Гипофиз человека по величине не больше боба фасоли. У лягушки он значительно меньше, и его трудно увидеть. Потребовались очень тонкие операции, которые аргентинский ученый проводил с большим упорством, и в конечном счете он добился интересных результатов. Усай удалял либо всю железу, либо ее переднюю часть. В опытах на собаках, гипофиз которых также мал — всего лишь с горошину, устранение передней части железы приводило к нарушению углеводного баланса и вызывало повышенную чувствительность животного к инсулину. Собаки и лягушки, оперированные таким образом, проявляли симптомы редко встречающейся у человека болезни. При обратной имплантации гипофиза симптомы исчезали.