100 великих научных открытий - [16]

Так было установлено, что нейроны способны генерировать химическую энергию путем окисления пищеварительных веществ, восстанавливать и сохранять свою целостность, производить и выделять медиаторы, а также поддерживать ионные градиенты (разницу электрического заряда внутри клетки и вне ее).

За последние годы достигнуты значительные успехи в познании различных медиаторов и процессов синаптической передачи. Исследования показали, что медиаторы расположены не по всей ткани мозга, а локально. Например, клетки, содержащие норадреналин, сосредоточены в стволе и образуют «голубое пятно». Аксоны этих нейронов очень разветвлены и связаны с различными областями: гипоталамусом, мозжечком, передним мозгом. Потому норадреналиновые нейроны ответственны за поддержание бодрствования, ощущение удовольствия, сновидения и настроение. Нейроны, содержащие дофамин, сосредоточены в «черном веществе». Свои аксоны они посылают в передний мозг (эмоции) и в область полосатого тела (регуляция сложных движений). Деградация дофаминовых волокон в данной части мозга приводит к перенапряжению мышц и тремору, что характерно для болезни Паркинсона. А избыток дофамина в лимбической системе переднего мозга, возможно, причастен к шизофрении. Кроме того, установлено, что действие многих психотропных препаратов основано на их способности прерывать или модифицировать химическую передачу от нейрона к нейрону.

Ученые уверены, что открытие нейрона и глубокое изучение механизмов передачи импульсов между этими клетками позволит в будущем выявить причины многих психических расстройств. По словам Рамон‑и‑Кахаля, пока мозг остается тайной, люди не устанут ее разгадывать.

Гормоны

Как бы ни был велик успех нейронной теории, ученые понимали, что вещества‑медиаторы, курсирующие по нервным путям, не могут считаться единственными регуляторами организма. Должны быть еще и такие химические сигнализаторы, которые путешествуют по крови и вырабатываются железами внутренней секреции. Обычные железы — слюнные, желудочные, кожные и т. п. — легко распознать, поскольку образуемый ими продукт выходит через выводные протоки наружу, однако у желез внутренней секреции выводного протока нет, потому долгое время они не считались железами. Понять их назначение удалось только с помощью микроскопа.

В 1848 г. геттингенский физиолог Арнольд А. Бертольд удалил у шести петухов яички, а затем двум подопытным подсадил железы в брюшную полость. В результате эти птицы остались петухами, тогда как остальные превратились в кастратов: гребень у них сморщился, половой инстинкт угас, оперение потускнело, тело обросло жиром. Дальнейшие исследования показали, что пересаженные яички хорошо прижились, а это означало только одно: нормальную жизнедеятельность данных органов обусловливают не нервы, как считалось раньше, а «воздействие яичка на кровь и на весь организм в целом». Увы, работу Бертольда не оценили — лишь 60 лет спустя на нее обратил внимание австрийский физиолог Артур Бидль.

Само понятие «гормон» (от греч. horman ― возбуждать, побуждать), обозначающее вещества, выделяемые железами внутренней секреции, появилось в начале ХХ в. Его автор — физиолог Эрнест Старлинг — в 1902 г. обнаружил, что даже если перерезать все нервы, ведущие к поджелудочной железе, то она все равно будет принимать сигналы и выделять пищеварительный сок сразу после попадания кислой пищи из желудка в кишечник. Под влиянием кислоты желудочного сока слизистая оболочка тонких кишок вырабатывает вещество, которое Старлинг назвал секретином, а оно в свою очередь стимулирует выделение сока поджелудочной. Впоследствии было выявлено, что большинство гормонов, циркулирующих с кровью в ничтожных концентрациях, поддерживают строгое соотношение между химическими реакциями и таким образом регулируют физиологические процессы в организме.

Между тем в начале XIX в. немецкий врач Карл Адольф Базедов описал болезнь, позже названную базедовой. Ее симптомы (жар, потливость, учащенное сердцебиение) часто приписывались нервозности, хотя на самом деле были следствием гипертиреоза — повышенной функции щитовидной железы. В 1884 г. бернский хирург Теодор Кохер опубликовал отчет о проведенных им операциях на зобе, указав, что удаление щитовидной железы оказывает губительное действие на пациентов: лицо опухает, наступает полное бессилие. Кохер думал, будто щитовидная железа очищает организм от токсинов, однако факт смерти пациентов от истощения опровергал эту версию.

Позже Адольф Магнус‑Леви (1865–1955) обратил внимание на связь между нарушениями основного обмена веществ и заболеваниями щитовидной железы: как оказалось, этот орган производит тиреоидные гормоны, используя содержащийся в пище йод, и обеспечивает в организме обмен белков, жиров и углеводов. В 1914 г. биохимик Эдвард Кендалл выделил из щитовидной железы гормон тироксин, регулирующий метаболизм, и выяснил, что данное вещество совместно с гормонами половых желез и гипофиза влияет на рост костей, поэтому очень важно для молодых особей.

Не так давно было обнаружено, что по обе стороны щитовидной железы расположены продолговатые образования — эпителиальные тельца. Внимание на них обратили после того, как некоторые операции дали странные результаты, не имевшие связи с удалением щитовидки (хирурги, наученные опытом Кохера, приняли к сведению, что при операциях зоба нельзя удалять всю железу). Больные жаловались на покалывание в руках и ногах, подергивания лица, состояние, напоминающее эпилепсию. Заинтересовавшись этим явлением, биохимик Д. Коллип в ходе экспериментов над животными выяснил, что эпителиальные тельца — это железы внутренней секреции, которые выделяют гормон, влияющий на известковый обмен в организме.