Целебная фауна

Пахучие молекулы животных

С древних времен в странах Востока с лечебной целью применяется пахучий секрет специфических желез некоторых животных. Выделяемые вещества служат для привлечения и возбуждения особей противоположного пола, а также для метки принадлежащей животному территории. Пахучие железы располагаются на различных участках тела в зависимости от вида млекопитающего. Например, у оленей и антилоп они расположены кпереди от внутреннего края глаза, обычно в углублении кожи над соответствующей ямкой слезной кости. У антилопы гарна (Antilope cervicapra) эти железы имеют выводной проток диаметром с указательный палец, животное произвольно расширяет или сужает отверстие этого протока. Секрет желез окрашен в черный цвет, по своей консистенции напоминает воск и имеет сильный характерный запах. Самец постоянно наносит «пахучие метки» при трении расширенного отверстия протока о выступающие ветки и стебли растений. Каждый самец таким образом метит определенную территорию, которую он защищает от других самцов.

У индийского слона пахучие железы расположены между глазом и ухом; у верблюда – на шее; у шимпанзе и гориллы – в подмышечных впадинах; у лисицы – у основания хвоста; у собаки – на подошвах; у крокодилов – возле анального отверстия, а в период спаривания – на нижней поверхности головы, около углов рта; у коз и серн – позади рогов; у бобра – в препуциальных железах, а у самца кабарги – непосредственно кпереди от складки препуция (крайней плоти).

Пахучие железы имеются у половозрелых особей млекопитающих обоих полов, но, как правило, развиты у самцов гораздо сильнее. Специфические вещества самок, привлекающие и возбуждающие самцов, обычно вырабатываются во время течки. В остальные фазы полового цикла их запах не привлекает самцов и не стимулирует их к спариванию.

Существуют железы, выделяющие зловонные запахи, служащие защитой. Например, у скунса в состав секрета анальных желез входит меркаптан, порог восприятия которого для человека очень низок – 4,3×10^-11 г/см³. Считают, что запах секрета хорьков, норок, барсуков также служит для защиты. Некоторые авторы указывают, что кайоты, медведи и пумы избегают встреч с россомахой, уступают ей свою добычу, поскольку не переносят запаха ее анальных желез. Этот запах отпугивает собак, снижает их чутье. У лисицы пахучие вещества выполняют также отпугивающую функцию. В последние сроки беременности у нее в моче накапливаются химические вещества, имеющие отвратительный запах. Поливая такой мочой вход в нору барсука, она заставляет хозяина покинуть свой дом. Запах землероек, как отмечал еще Ч. Дарвин, предохраняет их трупы от съедания птицами и хищными животными. Имеется указание, что этот запах используется для отпугивания моли. Мускус норок также неприятен насекомым.

Секрет пахучих желез млекопитающих представляет собой мазеподобную массу, обладающую сильным запахом и иногда окрашенную в определенный цвет. В большинстве случаев он представляет смесь липидов, вырабатываемых сальными железами, и биологически активных веществ, которые являются продуктом деятельности специфических желез. Часто секрет содержит смесь из нескольких пахучих веществ.

Типичным, наиболее изученным примером пахучего вещества может служить мускус – красно-бурое вещество со специфическим запахом. Пахучую основу мускуса (от 0,5 до 2%) составляет мускон (метилциклопентадеканон). Это густое масло с температурой кипения 142 — 143°, по химической структуре – циклический кетон. Сходно по запаху и по химическому строению с мускусом пахучее вещество ондатры, или мускусной крысы, — экзальтон (циклопентадеканон).

Мускон

Экзальтон

У индийской виверы и тибетской кошки выделили циветон (циклогептадецен-9-он).

Циветон

Исследования показали, что, несмотря на одинаковый мускусный запах, пахучие секреты различных животных содержат биологически активные вещества разного химического строения. Так, например, секрет препуциальных желез бобра (бобровая струя), представляющий собой сиропообразную массу, постепенно темнеющую на воздухе, содержит по меньшей мере более 40 различных веществ.

Пахучие вещества, вырабатываемые в особых железах, с древних времен привлекали внимание врачей в качестве лечебного средства. В странах Востока чаще всего использовали секрет мускусной железы кабарги (Moschus moschiferus). У взрослого самца мускусная сумка содержит 30 – 50 г мускуса. При высушивании его сильный и стойкий запах исчезает и появляется вновь при увлажнении. Запах мускуса ощущается в концентрации 1:100000000000. В китайской медицине это лекарственное средство применяют внутрь при малокровии, неврастеническом состоянии, обмороках, беспокойном сне, истерии и судорогах у детей, а также в качестве общетонизирующего и тонизирующего сердечную мышцу препарата. Он считается быстродействующим лекарством. Европейская медицина применяла мускус как возбуждающее средство при обмороках и как успокаивающее и противосудорожное лекарство при истерия. Назначали его и в смеси с другими лекарственными препаратами. В «Солернском кодексе здоровья» есть такие строки: «Мускус, лаванда, шалфей и фиалка, расцветавшая первой, кресс с артемизией также – людей параличных лекарство».

Мускус входит во многие прописи лекарств, описанных Авиценной. Большие его дозы вызывают расстройство пищеварения, тошноту, головокружение. Пахучее начало мускуса появляется в выдыхаемом воздухе, поте и моче. В гомеопатии он применялся при различных болезнях с преобладанием неврологических симптомов. Ежегодно ради драгоценного мускуса в странах Востока убивали тысячи оленей. Из каждой сотни убитых животных добывали около 3,5 кг мускуса, в котором содержалось около 30 г мускона.

Наши предки на территории России использовали с лечебной целью другое пахучее вещество – бобровую струю, которая в старину ценилась в 4 раза дороже, чем шкура бобра. Считали, что на здоровый организм бобровая струя действует возбуждающе в больших дозах и успокаивающе – в малых. Наиболее эффективной она считалась при нервных болезнях, сердечно-сосудистых, мигрени, травмах мягких тканей, нагноении кожи, обмороке. Использовалась для ускорения родов. В сочинении неизвестного автора «О лечении паралича», написанном в начале летосчисления, имеются рекомендации: «Всякий, кто хочет скорее расправиться с этим недугом, тотчас прилежно готовь удивленья достойное средство. Чтобы поистине мог ты недужному дать исцеленье. Надо двенадцать силикв бобровой струи заготовить, все растереть и затем отмерить воды на два пальца: чашу достать, чтобы мерой надежда служила, и после пламя зажечь: но, искусный, ты должен и сливы добавить: так и поможет больным подогретое это лекарство, но не забудь, что его натощак предпочтительней выпить».

Химический состав бобровой струи описан В. В. Крипицким в 1954 г. Врачи Б. 3. Голодушко и А. Е. Хруцкий сообщили об успешном применении ее для лечения гнойничковых заболеваний кожи. И. К. Смоловик описывает применение бобровой струи при различных заболеваниях. Наблюдения этого автора немногочисленны, однако в некоторых случаях отмечалось благоприятное влияние применяемого средства. В настоящее время бобровую струю используют в парфюмерии для изготовления самых лучших духов. Разработана методика прижизненного получения бобровой струи. Можно надеяться, что будет разработан промышленный способ производства этого фармакологического препарата.

У маралов, изюбров и пятнистых оленей на нижней стороне хвоста расположены пахучие железы, которые выделяют секрет во время опасности. При тревоге животные поднимают хвост вверх, открывая многочисленные протоки железы. Улавливая этот запах, другие особи могут ориентироваться. Запах секрета хвостовой железы самца кабарги вызывает у соперников агрессивное поведение. Использование хвостов оленей с лечебной целью практиковалось на Востоке не одно тысячелетие. Упоминание об этом можно найти в книге тибетского врача Уо-Жедшонна. Хвосты оленей применяются в странах Юго-Восточной Азии и носят название «лувэй». Их отвары, экстракты, настойки назначают при малокровии, худосочии, импотенции. Хвосты самок ценятся выше, чем хвосты самцов. Тибетские врачи считают, что это лекарство более эффективно, чем препараты из пантов. Мускус и бобровая струя в настоящее время забыты как лекарства для широкого применения. Им на смену пришли современные, более эффективные средства, В частности, очень похожа по строению на мускус общеизвестная камфора. Ее молекула также имеет циклическую структуру с кетоновой группой, однако содержит значительно меньшее количество углеродных атомов.

Камфора

У камфоры примерно те же показания, что и у мускуса. Вероятно, большинству циклических кетонов свойственны описанные выше терапевтические свойства.

Следует сказать несколько слов о значении пахучих веществ в жизнедеятельности самих животных. Все клетки животного организма находятся постоянно в процессе передачи химической информации друг другу. Гормоны (биологически активные вещества эндокринных органов) оказывают влияние на клетки на расстоянии, а медиаторы (вещества, вырабатываемые нервными окончаниями) действуют непосредственно на клеточную мембрану. Доказано также химическое общение между соприкасающимися клетками. Вероятно, обоняние в виде хеморецепции возникло у животных раньше всех других чувств. Уже первые живые организмы Мирового океана должны были реагировать на растворенные в воде вещества. Теперь установлено, что обоняние играет огромную роль в жизни многих животных — от насекомых до млекопитающих. Лишь для человека его значение мало исследовано. Однако, являясь частью природы, люди не могут оказаться в стороне от ее законов развития. Вероятно, такой способ передачи информации присущ и человеку, только осуществляется он неосознанно. Одна из важнейших задач будущих исследований — изучить это явление с целью разработки возможности целенаправленного влияния на организм.

Для обозначения веществ, секретируемых животными в окружающую среду и вызывающих специфическую поведенческую реакцию у особей того же вида или регулирующих процессы развития, швейцарским зоологом М. Люшером и немецким биохимиком П. Карльсоном в 1959 г. был предложен термин «феромоны». Он широко применяется в научной литературе, несмотря на то что советский ученый Я. Д. Киршенблат предложил для обозначения этих же веществ термин «телергоны» еще в 1957 г. Считают, что феромоны оказывают два вида влияний: первый – немедленное и обратимое изменение в поведении, связанное, вероятно, с воздействием на нервную систему; и второй – медленное, вызывающее цепь физиологических изменений у животных того же вида.

Огромное значение имеют феромоны в жизнедеятельности насекомых, однако на этом мы не будем подробно останавливаться и отсылаем читателя к уже опубликованной книге Я. Д. Киршенблата[1]. Изложим лишь некоторые сведения о значении феромонов для млекопитающих, в том числе и для человека.

Несмотря на то что в механизме действия специфических пахучих веществ остается много неясного, их важное значение для млекопитающих можно продемонстрировать результатами некоторых экспериментов, проведенных на мышах. Если содержать в каждой клетке по четыре самки, изолированные от самцов, то у них возникает ложная беременность, что связано с действием запаха других самок. После удаления у мышей обонятельных луковиц ложной беременности в указанных условиях не наступает. Если самок содержать большими группами – по 30 в каждой клетке, половые циклы нарушаются и течка не наступает. Однако достаточно подсадить в клетку половозрелого самца, чтобы нормализовать половые циклы.

Интересны и другие исследования, раскрывающие значение запаха самца на течение беременности. Если самку мыши подсадить в клетку к самцу, то спаривание происходит в ближайшие пять дней и последующее пребывание самца не оказывает влияния на течение беременности. Однако если самку в первые пять суток после оплодотворения пересадить к другому самцу, то беременность прерывается, наступает течка, а затем новое спаривание и оплодотворение. Прекращение беременности наступает при пересадке самок в клетку, в которой незадолго до того содержались чужие самцы. Описанный эффект наблюдается у самок мышей после пребывания в клетке с другим самцом от 12 до 48 ч. А. Парке и Г. Брюс в 1961 г. установили, что после раздражения обонятельных рецепторов наступает торможение выработки в гипофизе пролактина, который стимулирует секрецию гормона прогестерона. Введение беременным самкам пролактина или прогестерона предотвращает срыв беременности.

Известный американский исследователь в области химической коммутации X. Бронсон обнаружил, что состояние готовности самок-мышей к спариванию с самцом (первый эструс) под влиянием запаха самца наступало на 15 дней раньше, чем у самок, которые не подвергались его воздействию. При этом уровень половых гормонов у них был значительно выше, чем обычно. Запах половозрелых особей того же пола, наоборот, задерживал половое развитие молодых животных. Советские ученые С. Н. Новикова и Е. В. Даева установили, что запах взрослых самцов мышей подавлял сперматогенез у молодых самцов и этот эффект можно было по величине сравнить с действием облучения.

Следует отметить, что выделение пахучих секретов определяется содержанием половых гормонов хозяина. Если кастрировать самок или самцов большой мускусной землеройки, то запах секрета глоточных и заушных желез полностью исчезает. После введения половых гормонов функционирование пахучих желез восстанавливается через 2 – 4 недели. Один из пахучих компонентов выделений тупайи – 2,5-диметилпиразин резко убывает у кастрированных самцов почти в 100 раз. Введение тестостерона восстанавливает исходную концентрацию этого вещества.

Подробно изучен и охарактеризован сигнал полового возбуждения у кабана. Было установлено, что запах секрета, выделенного из слюнной железы этих животных, определяется смесью 5α-андростан-16-ен-3α-ола и родственного ему 3-кетона. Эти соединения близки по структуре мужским половым гормонам – андростерону и тестостерону и обладают сильным мускусным запахом.

Механизм действия известных пахучих феромонов – мускона и циветона, по мнению Дж. Харборна, вероятно, сходен с действием обнаруженных соединений секрета слюнной железы кабана. Если их молекулу изобразить в форме матрицы стероидов, становится очевидным структурное сходство с феромоном кабана.

5α-андростан-16-ен-3-он

Циветон

Запаха феромона кабана достаточно, чтобы вызвать эструс и готовность к оплодотворению у 81% самок. Это свойство используют в животноводстве для выявления готовности свиней к искусственному осеменению.

Особый интерес представляют данные, полученные Клаусом и Хорпеном в 1979 г. Применяя методы радиоиммуннохимического анализа, газовой хроматографии и масс-спектроскопии, они обнаружили пахучий феромон кабана, описанный выше, в корнях пастернака и стеблях сельдерея. Не этим ли объясняется то, что эти два растения включали в лекарственные сборы, влияющие на потенцию?

Известно, что многие физиологические процессы у человека сходны с таковыми у свиней. Если подтвердится значение феромонов слюнной железы в половом поведении людей, то, вероятно, можно будет объяснить физиологическую сторону поцелуя.

Чаще всего вещества, вызывающие половое возбуждение у самцов млекопитающих, выделяются влагалищем и представляют собой смесь простых органических кислот (уксусной, пропионовой, масляной, изовалериановой, изокапроновой). В различной концентрации, варьирующей в зависимости от стадий менструального цикла, они обнаружены также в выделениях у женщин, Самая высокая их концентрация наблюдается в период максимальной половой активности.

У разных представителей млекопитающих эти вещества могут иметь различную химическую природу. Было показано, что если нанести выделения влагалища на обездвиженных самок золотистых хомячков в анэструсе, на усыпленных самцов или на искусственные модели, то это вызывает у многих самцов половое поведение. Веществом, ответственным за этот эффект, является диметилдисульфид.

Установлено, что многие пахучие соединения вагинальной области и препуция – продукты бактериального окисления. Так, половой аттрактант самок макак-резус, состоящий из пяти жирных кислот, является результатом деятельности бактерий.

Еще одно пахучее соединение было выделено из менструальной крови женщин (и из секрета анальных желез рыжей лисицы) и названо триметиламином. Оно имело сильный рыбный запах. Следует указать, что такой же запах имеет растение марь вонючая, описанное и названное еще Линнеем. В присутствии его собаки приходят в сильное возбуждение. Все любители собак знают, сколь привлекателен для самцов запах самок во время течки (эструса). Было показано, что подкисление и подщелачивание мочи эстральных собак, т. е. изменение рН мочи, уменьшает время ее обнюхивания самцами.

Важное значение в агрессивности самцов, вероятно, имеют метаболиты мужских половых гормонов. Такое предположение высказали американские исследователи Р. А. Макфорд и Н. В. Ноуэл. Оказалось, что если нанести на кожу кастрированных самцов мышей мочу взрослых мужчин, то это вызывает возрастание драчливости. Моча мальчиков и девочек не давала такого эффекта, так как не содержала метаболитов половых гормонов.

Известно, что метаболит мужского полового гормона 5α-дигидротестостерон обладает значительно большей андрогенной активностью, чем сам тестостерон. Это позволило рекомендовать его к применению в медицинской практике и синтезировать на его основе ряд производных.

В настоящее время установлено, что групповой запах имеет важное значение в поддержании численности популяции. Количество крыс, которые содержатся в просторном помещении, увеличивается не бесконечно, а стабилизируется на определенном уровне. Когда число особей на квадратный метр становится больше, чем в естественных условиях, у животных наблюдаются признаки физического и нервного стресса, увеличивается их агрессивность, нарушается деятельность эндокринных желез и изменяется брачное поведение. Самки теряют способность давать приплод, а родившие матери не проявляют должной заботы о потомстве. Рождаемость падает, смертность новорожденных увеличивается. Есть все основания полагать, что важную роль в этих изменениях играют пахучие вещества – феромоны.

Значение запахов в жизни людей исследовано еще далеко не достаточно, хотя ясно, что они играют в их жизни определенную роль. Уже с двухнедельного возраста дети узнают кормящих матерей. Трех-пятилетние дети также хорошо по запаху отличают матерей, а те своих детей. Можно предполагать, что запахи имеют значение и в половом поведении людей. Так, Дж. Харбори в книге «Введение в экологическую биохимию» приводит результаты регистрации менструальных циклов у студенток, проживающих в общежитии университета. У большинства из них наблюдались синхронизация цикла и одновременное наступление менструаций. Это согласуется с результатами экспериментов, проведенных на мышах. Однако до сих пор молекулярные механизмы описанных явлений не изучены. Трудность заключается в том, что феромоны действуют в определенной низкой концентрации. Например, было показано, что после обнюхивания 2,5-диметилпиразина в концентрации 10^-5 у самцов тупайи отмечалось хорошо выраженное маркировочное поведение, в то время как использование больших или меньших концентраций эффекта не давало.

Еще одно интересное свойство запахов было обнаружено группой американских исследователей из Университета имени Вашингтона в штате Миссури. Им удалось обучить лабораторных крыс отличать по запаху шизофреников от здоровых людей. Ученые выделили пахучее вещество из пота шизофреников, установили его структуру и синтезировали. Оно имеет следующее название: транс-3-метил-2-гексеновая кислота (Химия и жизнь. 1975. № 6). Описанное открытие продемонстрировало возможность использования запахов для диагностики некоторых заболеваний.

Вероятно, в будущем феромоны млекопитающих, включая человека, будут охарактеризованы и смогут найти применение в медицине и ветеринарии. Практическое значение и перспективность изучения этой проблемы бесспорны.