Человеческий мозг

ТИРОКСИН

Поиск настоящего гормона щитовидной железы начался сразу после того, как ученые осознали важность йода для нормальной деятельности щитовидной железы. В 1899 году из железы был выделен белок, содержащий йод. Этот белок имел свойства, присущие семейству белков, называемых глобулинами, и был поэтому назван тиреоглобулином. Этот белок мог уменьшать выраженность симптомов гипотиреоза в меньших дозах, чем высушенная измельченная ткань целой щитовидной железы, поэтому разумно было предположить, что этот белок и является гормоном.

Однако тиреоглобулин - это крупный белок, и, как мы сейчас знаем, его молекулярный вес равен почти 700 000. Он слишком велик, чтобы в исходном виде проникнуть сквозь мембрану клетки, где он образовался, и выйти в кровеносное русло. По этой причине вскоре стало ясно, что тиреоглобулин - это хранилище гормона, а то соединение, которое выходит в кровоток, представляет собой лишь мелкий фрагмент молекулы тиреоглобулина.

Йод привлекал все большее внимание биохимиков по мере того, как они углублялись в проблему. Хотя щитовидная железа, по сравнению с остальными частями тела, содержит много йода, его содержание в ней равно приблизительно 0,03%. Изолированный тиреоглобулин содержит в 30 раз больше йода, содержание которого в нем доходит до 1%. Более того, после расщепления тиреоглобулина на более мелкие фрагменты выяснилось, что те осколки молекул, в которых остается йод, содержат его в концентрации 14%. Ясно, что ключом к разгадке был йод. Оказалось, что можно добавить йод к обычному белку, например к казеину (основному белку молока), приготовив, таким образом, йодированный белок, который также в какой-то степени проявлял свойства тиреоидного гормона.

Наконец, в 1915 году американский химик Эдвард Кальвин Кендалл выделил мелкую молекулу, обладавшую всеми свойствами тиреоидного гормона, и получил его в концентрированной форме. Оказалось, что молекула гормона представляет собой единственную аминокислоту. Поскольку это соединение было найдено в щитовидной железе и поскольку оно контролировало потребление кислорода организмом, это соединение было названо тироксином.

Еще десять лет ушло на выяснение точной химической формулы этой аминокислоты. Оказалось, что она похожа на тирозин, отличаясь от него двумя боковыми цепями, что ясно видно на приведенных ниже формулах.

Самым необычным в структуре молекулы тироксина является тот факт, что она содержит четыре атжа йода, обозначенного в формулах символом I. (Если из молекулы тироксина удалить йод, то останется соединение, называемое тиронином.)

Атомы йода чрезвычайно тяжелы, они намного тяжелее, чем весь углерод, водород, азот и кислород, входящие в состав молекулы. (Из всех атомов, необходимых для поддержания жизни, самыми тяжелыми являются атомы йода. Четыре самых распространенных в организме элемента отличаются весьма малым атомным весом. Так, если вес атома водорода принять за единицу, то веса атомов углерода, азота и кислорода будут равны 12, № и 16 соответственно. Для сравнения укажем, что атомный вес йода равен 127 Дa). По этой причине йод составляет 83% веса молекулы тироксина.

Очевидно, щитовидная железа захватывает те следовые количества йода, которые содержатся в пище, присоединяет его атомы к молекуле тирозина, удваивает ядро молекулы и после добавления еще двух атомов йода превращает ее в тироксин, (То же самое можно сделать искусственно, добавив йод к казеину, о чем я уже упоминал выше.) Тироксин, присоединяясь к другим, обычным аминокислотам, включается в крупную молекулу тиреоглобулина. При необходимости молекула тироксина отщепляется от тиреоглобулина и поступает в кровеносное русло.

В течение тридцати пяти лет после этого открытия именно тироксин считался тиреоидиым гормоном. Только в 1951 году британскому биохимику Розалинд Питт-Риверс и ее коллегам удалось выделить в чистом виде похожее на тироксин соединение, в котором вместо четырех атомов йода присутствуют только три. Это соединение, названное трийодтиронином, оказалось намного более активным, чем тироксин. По этой причине впредь я буду употреблять термин «тиреоидный гормон», не конкретизируя его точное химическое название.

При тяжелом дефиците тиреоидного гормона основной обмен может снизиться до половины своего нормального уровня, а при избытке повыситься в два и даже в два с половиной раза. Таким образом, под действием гормонов щитовидной железы уровень метаболизма может пятикратно изменяться в обоих направлениях.

Однако что именно делают тироксин, трийодтиронин и родственные им соединения, чтобы произвести такие поистине драматические изменения? Какую реакцию или какие реакции они стимулируют, чтобы повысить уровень обмена веществ? Какую роль играет в этом процессе йод? Возможно, это самый завораживающий вопрос, поскольку ни одно соединение, не содержащее йод, не обладает активностью тиреоидпого гормона. Более того, ни в одном из соединений, присутствующих в пашем организме, за исключением различных форм тирсоидного гормона, нет атомов йода.

Вас уже не должен удивлять тот факт, что ответов на эти вопросы до сих пор нет. Ответ, когда мы его получим, должен будет объяснить не только повышение уровня основного обмена, поскольку это ни в коем случае не является единственным эффектом тиреоидных гормонов. Они играют большую роль в процессах роста, психического развития и полового созревания.

Иногда случается так, что дети рождаются с недоразвитой щитовидной железой (или она совершенно отсутствует). Такие дети выживают, по это единственное, что можно о них сказать. Если болезнь не лечить введением тиреоидных гормонов, то больные перестают расти в возрасте семи-восьми лет. Они, кроме того, не достигают половой зрелости и страдают задержкой психического развития. Часто они бывают глухонемыми. (Всю эту симптоматику можно воспроизвести, удалив щитовидную железу у молодых животных. Более того, именно благодаря таким опытам было установлено, что эти симптомы связаны с недостаточностью функции щитовидной железы.)

Несчастных, лишенных, по сути дела, щитовидной железы, называют кретинами. Слово происходит из южнофранцузского диалекта и означает «христианин». Здесь нет следов нападок на религию, скорее это выражение жалости. Вместо этого, мы могли бы назвать их беднягами. Возможно, в этом названии отразились пережитки более ранних времен, когда примитивные племена считали, что умственная отсталость говорит о том, что страдальца коснулась рука Божья. (Разве мы сами не называем иногда сумасшедшего «тронутым умом»?)

Неспособность детей, страдающих гипотиреозом, развиться до взрослого состояния подтверждается свидетельствами, полученными на низших позвоночных. У амфибий переход от юного состояния к взрослому представляет собой полный метаморфоз, » ходе которого хвост заменяется конечностями, а жабры - легкими. Этот метаморфоз не может остановиться на полпути у живого головастика. Он либо проходит все стадии, либо не начинается вовсе.

Если у головастика удалить тиреоидную ткань, то метаморфоз не начинается. Животные растут, но остаются головастиками. Если же в воду, где они обитают, добавить экстракт щитовидной железы, то головастики превращаются в лягушек. Более того, если добавить экстракт в воду, где находятся юные головастики, у которых еще нет собственных тиреоидных гормонов, то процесс метаморфоза происходит. Из таких головастиков получаются маленькие лягушки, намного меньшие, чем особи, претерпевшие метаморфоз в обычных условиях.

Есть существа, называемые аксолотлями. Это земноводные, которые, если можно так выразиться, всю жизнь остаются головастиками. Эти животные обитают в воде, дышат жабрами и сохраняют хвост. Единственное, чем они отличаются от обычных головастиков, - это своей способностью к половому созреванию и размножению. Совершенно очевидно, что эти твари исходно гипотиреоидны, но в процессе эволюции они выжили и приспособились к своему жребию. Если же аксолотлю ввести экстракт щитовидной железы, то животное претерпевает не свойственный ему в природе метаморфоз. Вместо хвоста отрастают нижние конечности, жабры замещаются легкими. Аксолотль выползает на сушу, навеки оторвавшись от своего биологического вида.

Чувствительность амфибий к тиреоидному гормону так высока и специфична, что их использовали для тестирования активности лекарственных экстрактов щитовидной железы.

ТИРЕОТРОПНЫЙ ГОРМОН

(гормон, стимулирующий щитовидную железу)

Надо ожидать, что тиреоидиый гормон вырабатывается щитовидной железой в соответствии с потребностью в нем организма. Когда интенсивность обмена веществ возрастает, как, например, во время физической нагрузки, тиреоидный гормон потребляется с повышенной скоростью, и, соответственно, организму требуются большие его количества. Обратное верно, когда потребность в гормоне низка, например во время ночного сна.

В случае инсулина регулятором выработки гормона является уровень глюкозы, который меняет уровень инсулина в крови по механизму отрицательной обратной связи. Но тиреоидный гормон не может предложить организму такой выбор. Во всяком случае, мы не знаем такого химического

соединения, на концентрацию которого оказывал бы действие тиреоидный гормон, как не знаем мы соединения, которое при изменении его концентрации в крови влияло бы на уровень тиреоидного гормона.

Концентрация тиреоидного гормона в кропи должна меняться сама по себе. Если метаболизм повышается и увеличивается потребление гормона щитовидной железы, то его концентрация в крови должна упасть. Если же метаболизм снижен, то уровень гормона в крови должен, наоборот, повыситься. Может показаться, что щитовидная железа сама реагирует на содержание своего гормона в протекающей через железу крови. Но это, очевидно, опасный вариант регуляции. Поскольку щитовидная железа сама вырабатывает гормон, то концентрация его в крови, текущей в непосредственной близости от железы, будет выше, чем в других областях тела, и железа получит неверную информацию о гормональном балансе периферических областей. (Нечто похожее делают на некоторых фирмах начальники, окружающие себя раболепными прихлебателями.)

Выход можно найти, если сделать регулятором вторую железу, - железу, расположенную в другой области организма. И такая железа действительно существует. Это маленький эндокринный орган, расположенный у основания головного мозга, - гипофиз. По-латыни он называется питуитарной (то есть слизистой) железой. В Средние века ученые считали, что, поскольку гипофиз находится непосредственно над носовыми ходами, то он отвечает за образование слизи, вытекающей из носа. Этот взгляд сохранял свою силу вплоть до начала XVII века.

Однако гипофиз, разумеется, не имеет никакого отношения к образованию слизи. Секрет, который он продуцирует, поступает прямо в кровь. Греческое название, прижившееся за последние пятьдесят лет, - гипофиз, то есть нижний вырост мозга, является, по крайней мере, точно описательным.

У человека гипофиз представляет собой яйцевидное образование длиной около полудюйма и весом около одного грамма. По размерам он не превосходит концевую фалангу мизинца, но пусть это обстоятельство не вводит вас в заблуждение. В каком-то смысле это самая главная железа в человеческом организме. Об этом говорит даже местоположение железы - в самом центре головы, создается такое впечатление, что природа решила спрятать ее в самое безопасное место. Топкой ножкой железа связана с головным мозгом, а основная ее часть расположена в углублении костного основания черепа.

Гипофиз разделен на две части, которые (как и в случае с надпочечными железами) функционально не связаны между собой. Они имеют даже разное происхождение. Задняя доля гипофиза происходит из вещества основания головного мозга, и именно задняя доля связана с мозгом тонкой ножкой. Передняя часть, или передняя доля, в эмбриональном развитии происходит из тяжа клеток, отшнурованных от одного из жаберных карманов. Передняя доля в ходе внутриутробного развития теряет связь с глоткой и постепенно сближается с задней долей, с которой входит в тесное соприкосновение. Объединение двух долей, таким образом, происходит чисто случайно. (У некоторых видов есть еще промежуточная доля гипофиза, но у человека она практически отсутствует.) Обе доли гипофиза вырабатывают полипептидные гормоны. В передней доле гипофиза образуются шесть гормонов, которые были выделены в чистом или почти чистом виде. Всю эту группу называют гормонами передней доли гипофиза. (Предполагают, что в ней образуются еще несколько гормонов.)

Один из шести гормоном передней доли гипофиза стимулирует деятельность щитовидной железы. Это очень легко показать в эксперименте, так как удаление гипофиза, среди прочих нежелательных эффектов, приводит к атрофии щитовидной железы. Ту же картину мы наблюдаем у людей при заболевании, называемом гипопитуитаризмом, когда выработка гормонов гипофиза уменьшается ниже уровня, необходимого для поддержания нормального здоровья. Симптомы этого заболевания (весьма удручающие, потому что болезнь, как правило, поражает молодых женщин и приводит к раннему старению) были описаны германским врачом Моррисом Симмондсом, в честь которого и само нарушение носит название болезни Симмондса.

У медали есть и положительная сторона. Введение экстрактов гипофиза животным приводит к увеличению веса и повышению активности щитовидной железы. Разумно в связи с этим предположить, что по меньшей мере один из гормонов передней доли гипофиза отвечает за функцию щитовидной железы. Этот гормон был выделен, и его назвали тиреотропным гормоном, что по-гречески означает «питающий щитовидную железу». (По смыслу здесь следует употреблять термин «тиреотрофный», поскольку «тропный» означает «вращающий», что в данной ситуации не имеет смысла. По несчастью, звучание обоих слов сходно, а биохимики мало беспокоятся по поводу правильного употребления греческих слов. Термин «тиреотропный» уже получил широкое распространение и, видимо, будет употребляться еще шире.)

Два гормона уже могут вступать между собой в реципрокные отношения по механизму отрицательной обратной связи. Снижение концентрации тиреоидного гормона в крови стимулирует повышение выработки ТТГ, а повышение концентрации тиреоидного гормона угнетает секрецию ТТГ. Напротив, повышение секреции ТТГ стимулирует выработку тиреоидного гормона, а снижение концентрации ТТГ угнетает деятельность щитовидной железы, секретирующей тиреоидиый гормон.

Предположим, что в результате усиления обмена веществ увеличилось потребление тиреоидного гормона, и уровень его в крови снизился. Когда кровь протекает через переднюю долю гипофиза, снижение уровня тиреоидного гормона стимулирует секрецию дополнительного количества ТТГ, и его концентрация в крови возрастает. Когда кровь протекает через щитовидную железу, повышенный уровень ТТГ стимулирует выработку дополнительного количества тиреоидного гормона, что позволяет удовлетворить потребности организма в условиях повышенного обмена веществ.

Если же в этих условиях тиреоидного гормона окажется больше, чем нужно организму, то его уровень в крови повысится. Избыток тиреоидного гормона угнетающе подействует па выработку ТТГ, и его секреция снизится, что, в свою очередь, снизит продукцию тиреоидного гормона. В результате отрегулированной совместной деятельности двух желез уровень тиреоидного гормона поддерживается на относительно стабильном уровне, несмотря на меняющиеся потребности в гормоне.

Работа «тиреоидно-гипофизарной оси» может, естественно, давать сбой. Даже тот простой факт, что в регуляцию вовлечена вторая железа, означает, что в этой связке есть еще одно звено, которое может выйти из строя. Например, может случиться так, что гипертиреоз разовьется не от нарушений в самой щитовидной железе, а от заболевания гипофиза. В результате такого заболевания продукция ТТГ может оказаться патологически высокой. Избыток ТТГ, в свою очередь, стимулирует щитовидную железу к повышенной выработке ненужного и даже вредного количества тиреоидного гормона. (Передняя доля гипофиза является железой, регулирующей по описанному механизму деятельностью еще нескольких желез внутренней секреции. Можно сказать, что гипофиз - это железа-дирижер организма.)

ТТГ пока не выделен в чистом виде, поэтому информация о нем является неполной. Считают, что его молекулярный вес приблизительно равен 10 000, что позволяет утверждать, что его полипептидная цепь состоит примерно из 100 аминокислотных остатков. Однако есть данные о том, что исходная молекула может расщепляться на более мелкие фрагменты без утраты биологической активности. Способность сохранять активность при расщеплении на мелкие участки показана и для некоторых других гормонов, хотя это правило, как представляется, не распространяется па инсулин.

ПАРАТИРЕОИДНЫЙ ГОРМОН

Позади щитовидной железы расположены четыре уплощенных участка розоватой или красноватой ткани размером около трети дюйма каждый. Два участка расположены справа от трахеи, два - слева. Эти участки расположены попарно у верхушки и у основания щитовидной железы. Эти мелкие образования называются наращитовидными железами, то есть железами, расположенными возле щитовидной железы.

Паращитовидные железы были впервые найдены у носорогов в середине XIX века, и в течение нескольких десятилетий не привлекали внимания ученых. Если врачи и анатомы и вспоминали о них, то считали их частью щитовидной железы. Однако все чаще повторялись случаи, когда во время частичного или полного хирургического удаления щитовидной железы случайно удаляли и эти участки ткани. Такая досадная неосторожность имела драматические последствия. Удаление щитовидной железы в ряде случаев приводило к развитию тяжелой микседемы, но больные, по крайней мере, оставались живы. Напротив, удаление наращитовидных желез приводило к скорой смерти, которая следовала за периодом мучительных мышечных судорог. Удаление наращитовидных желез у экспериментальных животных, которые более чувствительны к нему, чем люди, вызывало состояние судорожного сокращения мышц, или к тетании - от греческого слова «судорога». Это состояние напоминало заболевание, развивающееся при низком содержании в крови иона кальция. Некоторые атомы или группы атомов склонны терять один или несколько электронов, составляющих их электронную оболочку. Или, напротив, некоторые атомы или группы атомов склонны захватывать электроны и присоединять их к своей исходной электронной оболочке. Поскольку электроны несут отрицательный заряд, постольку атомы, которые их теряют, приобретают положительный заряд, а те, которые захватывают электроны, приобретают отрицательный заряд. Заряженные атомы можно заставить двигаться в электрическом поле, почему они и получили название «ионы», от греческого слова «ион», что значит «путник». Свойства ионов кардинально отличаются от свойств незаряженных атомов. Так, атомы кальция образуют активный металл, который в чистом виде может оказать вред-нос влияние на живые ткани, в то время как действие ионов намного мягче, и они являются необходимыми составными частями тканей. Ионы кальция не обладают металлическими свойствами, они относятся к классу веществ, которые называются солями. Разница в свойствах отражается и в химической символике. Атомы обыкновенного кальция обозначаются символом Са, а ионы кальция, несущие двойной отрицательный заряд, обозначаются символом Са++. При этом было обнаружено, что уровень ионов кальция действительно снижается крови у животных с удаленными наращитовидными железами. По мере развития тетании состояние животного ухудшалось, и вскоре наступала смерть либо от полного истощения, либо от спазма мышц гортани. Животное душило себя и погибало от асфиксии (удушья). К 20-м годам XX века хирурге стали очень аккуратно удалять щитовидную железу и старались при этом не задеть паращитовидные железы.

Как выяснилось, паратиреоидиый гормон играет в обмене кальция такую же роль, как глюкагон в обмене глюкозы. Глюкагон мобилизует запасы гликогена в печени, стимулирует его расщепление на молекулы глюкозы, которая поступает в кровь а паратиреоидиый гормон мобилизует запасы кальция в костях, стимулирует ионизацию кальция, который в таком виде поступает в кровеносное русло.

В крови содержится 9 - 11 миллиграмм-процентов ионов кальция. Ион кальция жизненно необходим для осуществления процессом свертывании крови и для нормального функционирования нервов и мышц. Для того чтобы нормально поддерживать эти функции, содержание ионов калция должно изменяться в довольно узких пределах. Если концентрация ионов кальция оказывается либо слишком высокой, либо слишком низкой, то расстраивается весь ионный баланс организма, нервы и мышцы перестают работать, и организм умирает. Чтобы этого не случилось, необходима правильная работа наращитовидных желез. Таким образом, общее содержание ионов кальция в крови составляет около 250 мг, в то время как в костях скелета его содержание приближается к 3 кг. Это означает, что и костях кальция содержится приблизительно в 12 000 раз больше, чем в крови, то есть скелет является практически неисчерпаемым резервуаром запасного кальция. Значит, небольшого количества кальция, удаленного из костей, - столь малого, что это не скажется на прочности скелета, - хватит на то, чтобы надолго обеспечить достаточный уровень содержания ионов кальция в крови.

Под действием паратиреоидного гормона активируются клетки, ответственные за растворение костной ткани. Кость начинает рассасываться с несколько большей скоростью, и освобожденные ионы кальция начинают поступать в кровеносное русло. Как только это происходит, в кровь тотчас начинает поступать ион фосфата, который связан с ионом кальция в костях. Ни один из этих ионов не может быть высвобожден без другого. Фосфат не задерживается и крови, а выводится из организма с мочой. Возможно, что наратиреоидный гормон одновременно стимулирует выведение фосфатов с мочой.

Скорость секреции паратиреоидного гормона контролируется уровнем кальция в крови, так же как секреция инсулина находится йод контролем уровня глюкозы крови. Так, если в пищевом рационе содержится мало кальция и существует угроза снижения концентрации иона кальция в крови, то в игру вступает паратиреоидиый гормон, который стимулирует рассасывание костной ткани. Если содержание кальция в пищевом рационе нормальное, то увеличение концентрации кальция в крови подавляет секрецию паратиреоидного гормона и рассасывание костей приостанавливается. В 1963 году в научной печати появилось сообщение о том, что паращитовидная железа продуцирует еще один гормон, кальцитонин, эффект которого противоположен действию паратиреоидного гормона, так же как эффект инсулина противоположен действию глюкагона. Кальцитонин снижает уровень иона кальция в крови. Кроме того, происходят другие процессы (в которых участвует витамин D, но это уже другая история), которые восстанавливают утраченную костную ткань. Весь избыток кальция при этим выводится с мочой.

В некоторых случаях наращитовидные железы продолжают активно функционировать, несмотря на высокий уровень иона кальция в крови. Это происходит, например, при опухолях наращитовидных желез, когда ее клетки бесконтрольно продуцируют гормон. Такое состояние называется гиперпаратирсозом. В этих случаях бесконтрольно происходит и разрушение костей, поскольку под действием гормона происходит постоянное поступление кальция в кровь из костных депо, и избыток кальция для выживания организма безвозвратно теряется, выводясь с мочой. Со временем кости размягчаются настолько, что начинают ломаться от незначительных нагрузок. Такие «беспричинные» переломы часто бывают первыми симптомами развившегося заболевания, на которые обращают внимание больные и врачи.

В 1960 году паратиреоидный гормон был выделен в чистом виде. Это небольшая белковая молекула весом около 9500, цепь которого состоим из 83 аминокислотных остатков. Молекулу можно расщепить па более мелкие фрагменты, и один из них, состоящий из 33 аминокислотных остатков полностью имитирует действие целого гормона. 3;; чем же тогда нужны еще 50 аминокислот? Проще всего предположить, что остальные 50 аминокислотных остатков служат для повышения устойчивости всей молекулы. (По аналогии можно сказать что в ноже важно только лезвие, потому что оно режет, но для того, чтобы ножом можно было пользоваться, необходима и рукоятка.)

Точный порядок расположения аминокислотных остатков в молекуле паратиреоидного гормона пока не выяснен.

ГОРМОНЫ ЗАДНЕЙ ДОЛИ ГИПОФИЗА

Теперь, разобравшись с механизмами действия гормонов, которые (как инсулин и глюкагон) поддерживают на стабильном уровне концентрации органических веществ (глюкозы) в крови, и гормонов, которые (как паратиреоидный гормон) поддерживают на стабильном уровне концентрации неорганических веществ (ионы кальция) в крови, нам стоит рассмотреть гормон, поддерживающий стабильный уровень концентрации в крови воды, в которой растворены органические и неорганические вещества. Вода поступает в организм и выводится из него различными путями. Мы принимаем воду внутрь, когда едим пищу и когда пьем жидкости (часто саму воду). Теряем же мы воду с потом, выдыхаем в виде водяного пара, выводим с фекалиями и мочой. В зависимости от условий потери воды могут становиться то больше, то меньше. Наибольшее количество воды при повышении температуры окружающей среды и при интенсивной физической нагрузке мы теряем с потом. Чтобы восполнить эти потери, мы выпиваем дополнительное количество воды.

Таков грубый контроль. Есть еще и топкий контроль, который позволяет организму постоянно контролировать в узких пределах небольшие колебания и изменения водных потерь. Не будь этого топкого механизма, мы были бы рабски привязаны к водопроводному крану. Тонкую регуляцию водных потерь осуществляют почки. Кровь, проходя через почки, фильтруется. Отходы и вредные вещества покидают кровеносное русло и переходят в почечные канальцы. «Переходят» - это весьма слабое выражение, отходы вымываются в канальцы таким количеством воды, какое мы не можем позволить себе потерять. Мы и не теряем ее. Когда фильтрат попадает в канальцы, большая часть воды всасывается обратно, говоря научным языком, реабсорбируется. В результате в мочевой пузырь вливается относительно немного воды. Если организму не хватает воды, то обратное ее всасывание достигает максимума, моча становится скудной, концентрированной и темной. (У некоторых животных, обитателей пустынь, механизм сохранения воды развит до такой степени, что они выделяют мочу в совершенно ничтожных количествах. Люди, к сожалению, лишены такого таланта.) Если же, напротив, мы выпиваем больше воды, чем требуется организму, то обратное всасывание воды в канальцах подавляется в необходимой степени, и моча становится разведенной, обильной и светлой.

В начале 40-х годов было обнаружено, эта способность контролировать обратное всасывание воды в канальцах для сохранения необходимого организму количества воды определяется гормоном Экстракты задней доли гипофиза, как выяснилось, сильно воздействуют на степень обратного всасывания воды. Эти экстракты, известные под собирательным названием «питуитрин», усиливали обратное всасывание моды и, следовательно, уменьшали количество выводимой мочи. Любой фактор, который увеличивает количество мочи, называется диуретическим («мочегонный», греч.).Экстракт задней доли гипофиза, который оказывал противоположный эффект, по-видимому, содержал антидиуретический гормон, который обозначили аббревиатурой АДГ.

Кроме того, оказалось, что питуитрин обладает еще двумя важными свойствами. Он повышает артериальное давление, потому что вызывает сужение кровеносных сосудов. Такое действие назвали вазопрессорным (по-латыни это означает «сжимающий сосуды»). Но это еще не все. Питуитрин вызывает сокращение мускулатуры беременной матки, когда настает время вытолкнуть на свет божий созревший плод. Это действие назвали окситоцинным («быстрые роды», греч.).Действительно, препараты питуитрина оказались полезными в тех случаях, когда необходимо но медицинским показаниям усилить сокращения маточной мускулатуры, например для стимуляции родовой деятельности. Питуитрин также вызывает сокращение мышечных волокон, окружающих сосок, стимулируя выделение молока. Стимуляция же выработки питуитрина происходит, когда младенец начинает сосать грудь матери.

Американскому биохимику Винсенту дю Виньо с коллегами удалось выделить из задней доли гипофиза два чистых вещества. Одно из них обладало выраженным сосудосуживающим действием и было названо вазопрессином, а другое, вызывающее сокращение маточной мускулатуры, - окситоцином. Искать третий гормон, оказывавший антидиуретическое действие, не пришлось, потому что им сполна обладает вазопрессин. К середине 50-х годов термин «антидиуретический гормон» исчез из медицинского словаря, его вытеснил вполне достаточный термин «вазопрессин».

Дю Виньо открыл, что окситоцин и вазопрессин являются необычно мелкими пептидами с молекулярным весом чуть больше 1000. Было не трудно проанализировать их с помощью метода, разработанного Сэнджером. Дю Виньо нашел, что оба гормона состояли не более чем из восьми аминокислотных остатков. Был найден и порядок их расположения в молекулах.

Как вы видите, строение этих пептидов весьма сходно. Они отличаются между собой двумя аминокислотными остатками из восьми. Тем не менее, этого достаточно, чтобы их свойства были совершенно различны и чтобы показать, какое значение для функции гормонов имеют даже такие минимальные изменения боковых цепей. (С другой стороны, вазопрессин свиньи имеет лизин на месте аргинина в приведенной формуле, на которой изображено строение бычьего вазопрессина, и, тем не менее, эта замена не играет роли в функциональной активности свиного гормона.)

Дю Вииьо, определив структуру этих двух гормонов, сделал еще один шаг вперед. Он синтезировал полипептиды, расположив аминокислотные остатки в порядке, выявленном при анализе. В 1955 году он представил синтезированные молекулы, обладавшие полными свойствами окситоцина, вазопрессина и антидиуретического гормона. Таким образом, дю Виньо стал первым ученым, сумевшим синтезировать белок (хотя и очень маленький), обладавший естественной биологической активностью. За это достижение он в том же году был удостоен Нобелевской премии по химии.

Иногда случается так, что у какого-то индивида вазопрессин не синтезируется в достаточных количествах. Когда это происходит, вода перестала должным образом всасываться в канальцах и количество мочи резко увеличивается. В некоторых особенно тяжелых случаях, когда вода вообще перестает всасываться в канальцах, ее потери мог оставить от 20 до 30 кварт в сутки. Чтобы восполнить такую потерю, больному приходится выгнать такие же гигантские количества воды. Эта болезнь, проявляющаяся прохождением через почки такого объема воды, вполне заслуживает назван «диабет».

Так как количество шлаков, выводимых с мочи не увеличивается, то они просто распределяются огромном объеме мочи, и она у этих больных проведена настолько, что по составу мало отличает от водопроводной воды. В отличие от нормальной мочи, такая моча лишена запаха и янтарного цвета. В отличие же от переполненной сахаром мс больного сахарным диабетом, она лишена и ел; кого вкуса. Поэтому заболевание, обусловлен недостаточностью задней доли гипофиза и сниженной выработкой вазопрессина, назвали несахарным диабетом. На латинском языке это заболевание называется diabetes insipidus(insipidus означ. «безвкусный»).

Глава 4

КОРА НАДПОЧЕЧНИКОВ

ХОЛЕСТЕРИН

Все гормоны, которые мы обсуждали до сих пор, являются производными аминокислот. Молекулы тироксина, адреналина и гистамина суть не что иное, как химические модификации тирозина для первых двух гормонов и гистидина для последнего. Другие гормоны представляют собой цепи аминокислотных остатков - пептиды, содержащие от восьми до сотни таких остатков. Есть, однако, гормоны, не похожие по своему строению на аминокислоты. Их история начинается с весьма болезненного и вовсе не романтического состояния - желчно-каменной болезни.

В 1814 году химики получили из желчных камней белое, жироподобное, похожее на замазку вещество, получившее название холестерин (от греческих слов «холе» - желчь и «стерон» - твердый, то есть «твердая желчь»). Название было вполне логичным, так как камни выпадают из желчи, и, следовательно, их можно рассматривать как отвердевшую желчь. В течение ста лет химики безуспешно пытались установить строение молекулы холестерина. Единственное, что удалось установить после нескольких десятилетий бесплодных усилий - это то, что в молекуле присутствует гидроксильная группа -ОН. Эта функциональная группа характерна для спиртов - алкоголен. К концу XIX века химики договорились обозначать спирты терминами с суффиксом -ол.По этой причине холестерин был переименован в холестерол, а весь класс соединений, к которому он относится, было решено именовать стеролами. Со временем было обнаружено, что многие соединения, родственные холес-теролу, не имеют в своем составе гидроксильную группу и, следовательно, не могут иметь и суффикс -олв названии. В 30-х годах для обозначения этого класса соединений был предложен более общий термин - стероиды (подобные стеролу).

К этому времени химикам, наконец, удалось расшифровать структуру молекулы холестерола. Как выяснилось, его молекула состоит из 27 атомов углерода, 46 атомов водорода и всего 1 атома кислорода. 17 атомов углерода образуют структуру из четырех колец, соединенных между собой следующим образом.

Атомы углерода образуют три шестичленных кольца и одно пятичленное, соединенные между собой как показано на рисунке. В каждом углу находится один атом углерода. Линии представляют собой связи, соединяющие углеродные атомы. Кольца обозначены буквами от А до D, а углы пронумерованы от 1 до 17. Это обозначение было принято всеми химиками мира, а сама структура получила название стероидного ядра.

Каждый атом углерода обладает четырьмя валентностями, с помощью которых он может образовать четыре связи с другими атомами. Например, атом углерода в положении 2 уже использовал две свои валентности для соединения с атомами углерода 1 и 3. У второго атома остаются еще две свободные валентности, с помощью которых он может присоединить два атома водорода. В таких схематических формулах, какие я использую в этой главе, для простоты и удобства не обозначают атомы водорода. Поэтому в тех местах, где вы видите незанятые валентности углерода, как, например, в случае углерода-2, находятся именно атомы водорода. (Атом водорода во всех соединениях проявляет валентность, равную 1. Что же касается углерода в положении 10, то он использует три из своих валентностей для связи с тремя атомами углерода - 1, 5 и 9. В распоряжении углерода-10, таким образом, остается одна незанятая валентность, то есть этот атом может образовать еще одну и только одну связь.

Иногда атом углерода соединяется с соседним атомом углерода, используя две валентности. В таких случаях речь идет о двойной связи. Предположим, что двойная связь существует между углеродами в положениях 5 и 6. В этом случае уг-лерод-5 соединен двумя связями с углеродом-6, третьей связью с углеродом-10, а четвертой - с углеродом-4. Все валентности оказываются занятыми.

Но вернемся к холестеролу. Из его 27 атомов углерода 17 образуют стероидное ядро. Остаются еще 10. Из них один присоединен к единственно? свободной связи углерода-10, а один к единственной свободной связи углерода-13. Последние восемь атомов образуют цепь (детальной структурой которой мы не станем заниматься), присоединенную к углероду-17. Кроме того, атомы углеродов в положениях 5 и 6 соединены между собой двойной связью.

А где же одинокий атом кислорода? Он присоединен к углероду-3. Атом кислорода двухвалентен и, следовательно, может образовывать две связи. Одна израсходована на соединение с углеродом-13, а вторая соединяет кислород с атомом водорода. При этом образуется гидроксильная группа -ОН, характерная для спиртов. Теперь мы можем представить целиком структурную формулу молекулы холестерола.

Мы так подробно разбирались со строением холестерола по двум причинам. Во-первых, это очень важное соединение само по себе. Во-вторых, его молекула является родоначальницей других, не менее важных, молекул. О важности холестерола можно судить по одному простому факту - в организме его очень много. В организме человека весом 70 кг содержится приблизительно 230 г этого вещества. Добрая толика этого количества находится в нервной системе (еще одна причина подробно остановиться на холестероле именно в этой книге). Около 3% веса головного мозга приходится на холестерол. Учитывая, что головной мозг на 80% состоит из воды, мы можем смело утверждать, что холестерол составляет 15% или 1/6 часть сухого веса мозга.

Но и в других частях организма холестерола тоже достаточно много. Желчь, которую секретирует печень, содержит 2,5 - 3% растворенных веществ, 1/20 которых составляет опять-таки холестерол. В желчном пузыре, где желчь хранится некоторое время, она концентрируется, и содержание холестерола в ней, соответственно, увеличивается. Нельзя сказать, что его там очень много. Как уже было сказано, концентрация холестерола в желчи составляет около 0,1%, но иногда он сможет стать причиной серьезных неприятностей со здоровьем. Раствор холестерола в такой концентрации является для него почти насыщенным, так как это соединение не слишком хорошо растворяется в жидкостях организма. Не так уж редко в желчи выпадают в осадок кристаллы холестерола. Иногда эти кристаллы образуют конгломераты - желчные камни, которые могут блокировать желчный проток, по которому желчь в норме поступает в тонкую кишку. Именно такая блокада желчевыводящих путей является причиной болей в животе, столь хорошо знакомых людям, страдающим желчно-каменной болезнью.

Холестерол по весу составляет около 0,65% всех веществ, растворенных в крови. Этого тоже достаточно для возникновения некоторых заболеваний. Холестерол имеет склонность выпадать в виде кристаллов на внутренней поверхности артерий, суживая их просвет и нарушая гладкость стенок. В результате развивается атеросклероз -убийца номер один в Соединенных Штатах. При этом атеросклероз чаще убивает мужчин, нежели женщин.

Холестерол плохо растворяется в воде, но зато прекрасно растворяется в жирах, поэтому его очень много в пищевом жире. Животные жиры гораздо богаче холестеролом, чем растительные. Кроме того, есть доказательства того, что организм человека лучше усваивает и перерабатывает холестерол, если в пищевом рационе содержатся жиры, в молекулах которых присутствуют несколько двойных связей между атомами углерода. Эти соединения называются полиненасыщенными жирами и по большей части содержатся в растительных жирах. В животных жирах их значительно меньше. По этой причине в последние годы в пищевых пристрастиях американцев произошел резкий сдвиг. Люди переключились с животных жиров на растительные.

Тем не менее, осознание опасности атеросклероза не должно ввести нас в заблуждение и заставить думать о холестероле только как об источнике всяческих опасностей и болезней. В действительности он просто необходим для нормальной жизнедеятельности. Холестерол - универсальная составляющая всех живых тканей. Без него не может обойтись ни одна клетка. Удручает тот факт, что биохимики пока имеют довольно смутное представление о том, что именно делает холестерол в живых тканях.

ДРУГИЕ СТЕРОИДЫ

В организме существуют и другие стероиды, которые могут либо синтезироваться из холестерола, либо образовываться одновременно с ним в ходе похожих химических реакций. Например, желчь содержит стероиды, называемые желчными кислотами. Концентрация их в желчи в 7 - 8 раз превышает концентрацию холестерола. (В отличие от последнего, желчные кислоты не приводят к заболеваниям, так как хорошо растворяются в воде и не выпадают в виде камней в осадок.)

Молекулы желчных кислот отличаются от холестерола главным образом тем, что в ней от восьмиуглеродyой цепи, присоединенной к 17-углеродному атому холестерола, от пятого ее атома, отщепляется трехуглеродный фрагмент, а сам пятый атом углерода становится частью карбоксильной группы (-СООН). Именно этой группе и обязаны желчные кислоты своим названием.

К классу желчных кислот относятся несколько соединений. Одно из них, подобно холестеролу, содержит гидроксильную группу у третьей) углеродного атома. У другой желчной кислоты в молекуле есть еще одна гидроксильная группа, присоединенная к углероду-12, а у еще одной имеется и третий гидроксил у седьмого атома углерода. Через карбоксильные группы желчные кислоты могут связываться с аминокислотой глицином или серосодержащим веществом таурином. Эти новые вещества образуют новый класс соединений, которые называются желчными солями. Желчные соли обладают одним весьма интересным свойством. Большая часть их молекулы растворима в жирах, а карбоксильная группа и связанные с ней соединения растворимы в воде. Таким образом, соли желчных кислот имеют склонность собираться на границе водной и жировой фаз, причем жирорастворимая часть погружена в жир, а водорастворимая - в воду.

На границе раздела фаз накапливается энергия, которая силой поверхностного натяжения стремится сократить площадь соприкосновения фаз до минимума. Энергия поверхностного натяжения больше чем энергия, накопленная в какой-то одной, отдельно взятой жидкости организма. Поэтому на границе раздела фаз вода и масло (жир) распределяются в виде тонкой пленки. Если энергично встряхнуть смесь, то либо пузырьки масла появятся в воде, либо пузырьки воды в масле. Энергия встряхивания перейдет в энергию образования новых границ раздела фаз. После прекращения встряхивания силы поверхностного натяжения вновь приведут к образованию тонкой пленки на границе раздела фаз.

Присутствие солей желчных кислот, однако, уменьшает энергию, накопленную в месте раздела фаз, и уменьшает поверхностное натяжение. Это означает, что поверхность соприкосновения фаз может быть легко расширена. Пища измельчается под действием перистальтических сокращений тонкой кишки, и кусочки жира легко разбиваются на мелкие пузырьки, а те, в свою очередь, на еще более мелкие. (Чем меньше диаметр пузырьков, тем больше площадь соприкосновения жира и воды для данного веса жира.) Более того, образовавшиеся пузырьки не имеют склонности распадаться, так как соли желчных кислот проникают во все вновь формирующиеся пленки разделы фаз, попадая в «оболочку» каждого пузырька. Микроскопические пузырьки жира расщепляются пищеварительными ферментами гораздо быстрее, чем крупные куски жира, потому что ферменты не растворяются в жиpax и могут осуществлять свое действие только на их поверхности.

Весьма радикальные изменения в строении стероидов часто происходят под воздействием ультрафиолетового излучения. Разрывается связь между 9-м и 10-м атомами углерода, и кольцо раскрывается. Строго говоря, образовавшееся вещество по своему строению не является больше стероидом, поскольку перестало существовать стероидное ядро. Однако молекула сохраняет химическое родство со стероидами и обычно рассматривается как член группы этих соединений.

Многие из таких «расщепленных стероидов обладают биологической активностью витамина. Это означает, что они каким-то образом сохранили нормальное строение костной ткани. Действительно, нормальное формирование костей невозможно без витамина D. Правда, расщепленный стероид, образовавшийся непосредственно из холестерсш не обладает свойствами витамина. Тем не менее холестерол всегда встречается в организме в близком соседстве с небольшим количеством очень похожего па него стерола, который отличается от самого холестерола тем, что имеет еще одну двойную связь между седьмым и восьмым атомами углерода. Именно это соединение, будучи расщепленный ультрафиолетовыми лучами, обладает свойствам витамина D. В слоях подкожного жира находятся как холестерол, так и его спутник с двумя двойными связями. Ультрафиолетовое излучение проникает под кожу и, воздействуя на стерол, преобразует его в витамин. По этой причине витамин D называют витамином солнечного света, что не означает, что этот (или любой другой витамин) сам является солнечным светом.

Если бы витамин D образовывался в организме или если бы он секретировался в кровь каким-либо специализированным органом, то сто с полным нравом можно было бы назвать гормоном. Его можно было бы даже считать гормоном, который, подобно недавно открытому кальцитонину, противодействует эффектам паратиреоидного гормона, усиливая отложение неорганических веществ в костной ткани (паратиреоидиый гормон способствует вымыванию кальция из костей), так же как глюкагон противодействует проявлению эффектов инсулина, Но поскольку организм не продуцирует витамин D прямо, но только под действием солнечного света, а при отсутствии инсоляции должен получать с пищей следовые количества этого вещества, то его назвали витамином.

Некоторое количество стероидов, которые не образуются в человеческом организме, обнаруживаются в тканях представителей других биологических видов. Эти стероиды почти всегда оказывают сильное воздействие на физиологические функции человеческого организма, если их ввести даже в малых количествах. Такие стероиды содержатся, например, а семенах и листьях пурпурной наперстянки. Пурпурные цветки выглядят как наперсти, откуда растение и получило свое название. По-латыни это растение называется Digitalis purpurca(от латинского слова digitus(«палец»), па который, естественно, надевают наперсток). Стероиды наперстянки похожи но строению на желчные кислоты. Есть, правда, и отличие. Карбоксильная группа боковой цепи образует связь с другой частью этой цепи с формированием пятого кольца, не являющегося частью стероидного ядра. Этот пептациклическин стероид, вступая в связь с некоторыми сахарами, образует вещества, называемые гликозидами («сахароподобные», реч.).Эти соединения используются для лечения некоторых заболеваний сердца и называются поэтому сердечными гликозидами.

В адекватных дозах сердечные гликозиды полезны и иногда могут даже спасти человеку жизнь, но в больших дозах они яды, и могут даже послужить причиной смерти.

Стероиды, похожие на стероиды сердечных гликозидов, обнаружены в слюнных железах жабы. Эти гликозиды называют жабным ядом. Есть группа стероидов, обнаруженных в растениях. Эти стероиды называются сапонинами ( sapo -«мыло», лат.),так как образуют в воде мыльные растворы. Эти гликозиды тоже ядовиты. Но почему стероиды оказывают такое выраженное воздействие на физиологические функции и таких малых дозах? Потому что многие из них, подобно солям желчных кислот, действуют на границе раздела фаз. Очень многие физиологические эффекты зависят от процессов, происходящих на границе раздела. Изменяя природу поверхностей, стероида изменяют поведение веществ и их физиологические эффекты.

Для живых тканей самой важной границей раздела фаз является граница между клеткой и окружающей средой. Клетка заключена в очень тонкую мембрану. Они так топки, что только в 50-х годах, с помощью лучших на тот момент электронных микроскопов, удалось приступить к изучению клеточных мембран. Оказалось, что мембрана состоит из двойного слоя содержащих фосфор жироподобных молекул (фосфолинидов), а этот слой с обеих сторон покрыт слоем белковых молекул. Именно через этот тонкий слой вещества поступают в клетку и покидают ее. Вход и выход веществ может осуществляться через поры, либо существующие в мембране, либо образующиеся заново в процессе перехода. Но транспорт веществ через клеточную мембрану, каким бы ни был его механизм, не может быть чисто пассивным процессом. Некоторые атомы и молекулы могут проходить сквозь мембрану с большей легкостью и быстрее, чем другие атомы и молекулы таких же размеров. В такой избирательности большую роль может играть тот факт, что мембраны построены из фосфолипидов и белков. Фосфолипиды хорошо растворимы в жирах, а белки - в воде. Возможно, что способ, которым какое-либо вещество может (или, наоборот, не может) проникнуть через мембрану, зависит от его относительной растворимости в жирах и в воде.

В главе 1 я упомянул теорию, согласно которой гормоны проявляют свое действие, изменяя проницаемость мембраны перехода сквозь нее определенных веществ. Можно представить себе пептидную молекулу, которая, распластавшись по поверхности мембраны, так изменяет ее свойства, что она начинает активно пропускать в клетку глюкозу, скорость поступления которой внутрь клетки, естественно, при этом возрастает, что, в свою очередь, приводит к снижению концентрации глюкозы в крови. (В этом, как вы помните, и заключается эффект действия инсулина.) Представляется вполне разумным предположить, что если белковые молекулы изменяют свойства водорастворимой части мембраны, то есть ее белковой части, то стероиды, являясь жирорастворимыми молекулами, могут изменять строение фосфолипидной части мембраны. Возможно, именно таким способом витамин D изменяет строение фосфолипидной части мембран костных клеток, и последние начинают с большой скоростью пропускать внутрь себя ионы кальция. Таким же образом можно объяснить и механизм действия других стероидов, которые не только выполняют гормонально подобные функции, как витамин D, но и действительно являются гормонами, поскольку секретируются в кровь специализированными эндокринными железами.

Действительно, гормоны распадаются на два и только два класса. Они либо являются но природе белками или аминокислотами и предположительно влияют на водорастворимую часть клеточной мембраны, либо они являются стероидами и предположительно влияют на жирорастворимую часть клеточной мембраны.

КОРТИКОИДЫ

Одной из желез, вырабатывающих стероидные гормоны, является кора надпочечников.

Важная роль, которую играет в организме кора надпочечников, была впервые осознана в 1855 году, когда английский врач Томас Аддисон подробно описал клиническую симптоматику поражения этого органа (иногда надпочечники поражаются при туберкулезе). Основным симптомом было нарушение пигментации кожи, которая неравномерно окрашивается в бронзовый, с сероватым оттенком цвет, вследствие повышенной выработки кожного пигмента меланина. Характерны также анемия, мышечная слабость и нарушения функции желудочно-кишечного тракта. Современные методы исследований добавили к этой картине нарушения распределения воды в организме, концентрации глюкозы и различных неорганических ионов в крови, Так, в крови падает концентрация иона натрия вследствие его повышенного выведения с мочой и повышается концентрация иона калия, который в больших количествах выходит из клеток. Болезнь неуклонно прогрессирует и неизбежно приводит к смерти, которая наступает через два-три года после начала болезни, если не начать лечения. Поскольку эту болезнь, возникающую от недостаточности коры надпочечников, впервые тщательно описал Аддисон, то ее с тех пор называют болезнью Аддисона.

Сомнения, касающиеся жизненной необходимости коры надпочечников для нормальной жизнедеятельности организма, были развеяны опытами на животных. Животные, которым удаляли кору надпочечников, начинали страдать нарушениями, характерными для тяжело протекающей болезни Аддисона, и погибали в течение двух недель.

В 1929 году были разработаны методы приготовления экстрактов из коры надпочечников, которые позволяли продлить жизнь адреналэктомированных животных (животных, которым удалили надпочечники). К тому времени биохимики накопили достаточный опыт работы с гормонами и были уверены, что экстракт, названный кортином, содержит хотя бы один гормон. Несколько исследовательских групп приступили к поискам.

В течение 30-х годов на след удалось напасть двум группам - американской, под руководством Эдварда Кендалла, и швейцарской, под руководством выходца из Польши Тадеуша Рейхштейна Успех этих исследований был отмечен Нобелевской премией по медицине и физиологии, которую Кендалл и Рейхштейн получили в 1950 году.

К 1940 году из коры надпочечников было получено более двух десятков различных кристаллических соединений. Это была поистине нелегкая задача, поскольку из тонны надпочечников, извлеченных из настоящей гекатомбы быков, было получено всего пол-унции нужного соединения. Поначалу никто не знал химической природы полученных соединений, и Кендалл называл их просто «соединение А», «соединение В» и т. д. Рейхштейн делал то же самое, но вместо слова «соединение» употреблял слово «вещество». Исследование продвигалось вперед, и было выяснено, что все без исключения соединения (или вещества) являются по своему строению стероидами. Их объединили в одну группу, обозначив собирательным термином адренокортикосткероиды или, сокращенно, кортикоиды.

Стероидная природа различных веществ, содержащихся в коре надпочечников, сразу решила по крайней мере одну проблему. Кора надпочечников очень богата холестеролом, богаче любого органа, кроме головного мозга. Раньше это казалось головоломкой, но теперь стало ясно, что холестерол - это запас сырья, из которого надпочечники синтезируют различные кортикоиды.

Все биологически активные кортикоиды имеют одинаковый углеродный скелет, который отличается от углеродного скелета холестерола главным образом тем, что цепь атомов углерода, присоединенная к 17-му атому, укорочена на шесть атомов и содержит вместо восьми атомов углерода всего два. Таким образом, кортикоиды содержат по 21 атому углерода, а не 27, как холестерол.

Ниже приведена формула одного из кортикоидов, продуцируемых корой надпочечников. Все атомы в формуле пронумерованы с 1 до 21.

Обратите внимание, что этот кортикоид содержит в молекуле не один, как холестерол, а целых четыре атома кислорода. Два атома кислорода входят в состав гидроксильпых групп. Другие два соединяются с молекулой стероида двойной связью. Группа С=О была впервые обнаружена в простом органическом соединении - ацетоне. По этой причине все соединения, обладающие такой группой атомов, имеют в своем названии суффикс -он.Так как все важные кортикоиды несут в положении эту группу (вместо гидроксильный группы в молекуле холестерола), все они имеют в своих названиях суффикс он.Соединение, приведенное выше (Кендалл назвал его соединением В, а Реихштейн - веществом Н), называется теперь кортикостероном.

Одним из эффектов этого гормона является поддержание запасов гликогена в печени. Такое действие напоминает действие инсулина и противоположно эффекту глюкагона, показывая сложность гормонального баланса, регулирующего уровень глюкозы в крови.

Есть и другие кортикоиды, действие которых на организм похоже на действие кортикостеропа. Один из них - это тот гормон, который Кендалл называл соединением Е, а Рейхштейн - веществом Fa. В отличие от кортикостерона в его молекуле содержится 5-й атом углерода, присоединенный к 17-му атому углерода в форме гидроксильной группы. Кроме того, один из атомов кислорода присоединен к 1 1-му атому углерода не в виде гидроксилыюй группы, как в кортикостероне, а в виде карбонильной (ОО). Для химика такие различие определяется названием - 17-гидрокси-11-дегидрокортикостерон. Когда это вещество стали применять в клинической практике по причинам, которых я вкратце коснусь, потребовалось более удобное название, и оно было найдено - на свет родился кортизон.

У двух кортикоидов в положении 11 отсутствует атом кислорода. Один из таких кортикоидов, который Рейхштейн выделил из надпочечников быка, отличался от кортикостерона именно отсутствием этого атома кислорода. Но вполне разумным причинам это соединение было названо дезоксикортикостероном или, сокращенно, ДОК. ДОК не занимается хранением глюкозы в печени, поле его деятельности поддержание водного и электролитного равновесия. Этот гормон стимулирует реабсорбцию соли в почечных канальцах и задерживает калий в клетках, поддерживая тем самым должный уровень внеклеточной жидкости.

Кортикоиды разделяют на две группы - на те, которые, подобно кортикостерону и кортизону, имеют в положении 11-й атом кислорода и называются глюкокортикоидами, поскольку регулируют содержание гликогена в печени, и на те, которые, подобно ДОК, не имеют атома кислорода в 11-м положении и называются минералокортикоидами, поскольку регулируют минеральный обмен.

Минералокортикоиды играют более важную роль в поддержании жизнедеятельности, чем глюкокортикоиды, поскольку было показано, что введение адреналэктомированным крысам ДОК позволяет дольше поддерживать их жизнь, чем введение кортикостерона.

В 1955 году, больше чем через десять лет после открытия четырех глюкокортикоидов и двух минералокортикоидов, произошло сенсационное открытие. Из надпочечников был выделен еще один минералокортикоид. Он вырабатывается корой надпочечников в очень малых количествах, чем и объясняется такая задержка с его открытием. Однако это очень мощный минералокортикоид. При испытаниях на адреналэктомированных крысах было показано, что он в 25 раз мощнее, чем ДОК.

Новый минералокортикоид отличался и необычным строением. Во всех других кортикоидах атом углерода в 18-м положении связан с тремя атомами водорода, образуя метильную группу. Было выяснено, что в новом соединении углерод-18 связан с атомом кислорода и атомом водорода. Эта группа называется альдегидной, поэтому соединение было названо альдостероном.

Кроме того, в отличие от других минералокортикоидов, альдостером содержит кислород в положении 11. Это должно делать альдостерон глюкокортикоидом, но такого не происходит благодаря тому, что альдегидная группа у 18-го атома связывается кислородом в 11-м положении и нейтрализует его. Видимо, в этом и заключается смысл существования альдегидной группы в положении 18.

Вся ситуация может показаться странной. Зачем помещать в положение 11 кислород, а потом конструировать молекулу таким образом, чтобы нейтрализовать этот атом? Почему бы просто не удалить этот атом? Почему это так, мы пока не знаем, но мы знаем, что присутствие атома кислорода в 11-м положении и его последующая нейтрализация позволили создать более мощный минералокортикоид, чем те, у которых нет атома кислорода в 11-м положении.

Различные кортикоиды - все вместе и по отдельности - можно использовать при недостаточности коры надпочечников, так же как используется инсулин при сахарном диабете. Это не делает кортикоиды столь же важными, как инсулин, поскольку заболевания надпочечников не так распространены, как диабет.

Естественно, что после выделения кортикоидов началось их всестороннее изучение и попытки применить при различных болезнях обмена веществ.

Действие гормонов бывает иногда столь разнообразным, что никогда нельзя заранее сказать, не окажет ли он какое-то непрямое действие, которое сможет облегчить те или иные симптомы, если не обеспечить излечение. Никто не замечал в кортикоидах ничего необычного до 1948 года, когда кортизон стал доступен в больших количествах. Американский врач Филипп Шоуэлтер Хенч, работавший в группе Кендалла, попробовал лечить кортизоном ревматоидный артрит. К его удивлению, кортизон оказал выраженный эффект. С его помощью удалось облегчить состояние и самочувствие больных.

Было о чем подумать. Артрит - это обездвиживающее и весьма мучительное заболевание. Он может поразить любого человека, и не существует методов его излечения. Всякое вещество, которое сможет облегчить боль и сделать возможными движения в суставах, прославится в веках, даже если и не наступит полного выздоровления. В связи с этим Хенч в 1950 году вместе с Кендаллом и Рейхштейном получил Нобелевскую премию по медицине и физиологии.

Кортизон используется также для лечения кожных заболеваний, при лечении подагры. Его применяют и как противовоспалительное средство. Несмотря на это, в отличие от инсулина, кортизон так и не заслужил почетного звания спасителя человечества. При его применении всегда существует опасность развития нежелательных побочных эффектов. Врачи должны применять его с большой осторожностью. Наиболее консервативные из докторов вообще не применяют кортикоиды, если можно избежать их назначения.

Поскольку молекулы кортикоидов просты по сравнению со сложными белковыми цепями, появилась возможность экспериментировать и создавать синтетические стероиды, не существующие в природе. Вот только один пример. Был синтезирован стероид, в котором к атому углерода в положении 9 был присоединен атом фтора, в результате чего был получен глюкокортикоид в 10 раз более активный, чем любой из природных глюкокортикоидов. К сожалению, побочные эффекты при применении этого синтетического вещества тоже встречаются намного чаще и являются намного более выраженными.

АКТГ

Выработка кортикоидов не контролируется петлей обратной связи, как, например, выработка инсулина, которая управляется уровнем глюкозы, который определяется воздействием инсулина, или выработка паратиреоидного гормона, который регулирует высвобождение из костей кальция, который, в свою очередь, управляет содержанием гормона в крови. Напротив, так же как в случае с тиреоидным гормоном, для регуляции синтезам высвобождения кортикоидов в дело вступает вторая железа, и опять-таки это передняя доля гипофиза.

В 1930 году было замечено, что у животных, которым удаляли гипофиз, атрофировалась кора надпочечников. Было также выявлено, что если таким животным вводить экстракт передней доли гипофиза, то в них начинало стремительно падать содержание холестерола, который уходил на образование кортикоидов.

Эта же связь имеет место и во взаимодействии гипофиза со стрессом, то есть с внезапными неблагоприятными изменениями в окружающей среде, Экспозиция к холоду или механическая травма, кровотечение или бактериальная инфекция - все это примеры стресса. В этих условиях организм должен быстро и радикально перестроить обмен веществ, чтобы выжить, и главное бремя по осуществлению таких изменений лежит на кортикоидах. Во всяком случае, под воздействием стресса содержание холестерола в надпочечниках резко падает, а значит, в это время синтезируются кортикоиды, готовые во всеоружии встретить стресс.

У животных с удаленным гипофизом такая реакция на стресс отсутствует. Даже если кора надпочечников нормально функционирует, то все равно ничего не происходит. Очевидно, в передней доле гипофиза содержится какое-то вещество, стимулирующее работу коры надпочечников.

Гормон, выполняющий эту миссию с полным основанием называется адренокортикотропным (то есть питающим кору надпочечников) или, сокращенно, ЛКТГ. В конце 40-х годов, когда было обнаружено, что кортизон эффективно подавляет боль при ревматоидном артрите, было сделано еще одно открытие - оказалось, что АКТГ делает это не менее эффективно. Он делает это не сам, он стимулирует кору надпочечников, а та вырабатывает дополнительное количество кортикоидов, которые и облегчают страдание. Новое название попало на передовые газетные полосы; все только и говорили о чудодейственном лекарстве, особенно, видимо, потому, что его аббревиатуру было так легко произнести.

Ученые начали исследовать молекулярную структуру нового соединения, и в начале 50-х годов был установлен молекулярный вес ЛКТГ. Он оказался рапным 20 000. Это кажется слишком много для полипептидного гормона, и вскоре было обнаружено, что если расщепить исходную молекулу кислотой или протеолитическими ферментами, то можно получить фрагменты, обладающие полноценной биологической активностью исходного целого гормона. Такие фрагменты получили название кортикотропинов. Выяснилось, что один из них содержит 39 аминокислотных остатков, расположенных в такой последовательности:

Ser tyr ser met glu his phe arg try gly lys pro val gly lys lys arg arg pro val lys val tyr pro –asp gly ala glu asp gluNH2 leu ala glu ala phe pro leu glu phe

Кортикотропин

Этот кортикотропин, полученный из надпочечника свиньи, можно укоротить еще больше без потери биологической активности. Полноценную активность сохраняет даже фрагмент, состоящий из первых 24 аминокислотных остатков. В 1963 году сообщили о фрагменте из 17 аминокислотных остатков, который обладал одной десятой частью стимулирующей синтез кортикоидов активностью нативного АКТГ, но некоторые его другие свойства новый фрагмент сохранил в полном объеме. Однако, если удалить с левого конца один-единственный остаток серина, то всякая кортикотропная активность исчезает полностью.

Взаимоотношения между АКТГ и кортикоидами такие же, как между ТТГ и тиреоидными гормонами. Падение уровня кортикоидов ниже потребностей организма стимулирует выработку АКТГ, который, в свою очередь, повышает выработку кортикоидов. Слишком высокий уровень кортикоидов, напротив, подавляет выработку АКТГ, что, в свою очередь, приводит к снижению синтеза и высвобождения в кровь кортикоидов.

Стресс стимулирует выработку АКТГ, который, в свою очередь, стимулирует синтез и высвобождение кортикоидов. Стресс не действует на кору надпочечников непосредственно. Стимуляция секреции АКТГ при стрессе происходит, по-видимому, отчасти под воздействием адреналина, который секретируется в некоторых стрессовых ситуациях. (Это еще один пример сложного взаимодействия различных гормонов.)

Когда гипофиз (возможно, в результате опухоли) постоянно вырабатывает слишком большие количества АКТГ, то одновременно наблюдается повышенная продукция кортикоидов, приводящая к заболеванию, в чем-то сходному с сахарным диабетом. При постоянной стимуляции секреции кортикоидов происходит повышение уровня сахара в крови. Высокое содержание глюкозы в крови приводит к избыточному отложению подкожного жира, что приводит к гротескному ожирению. Первым такую болезнь детально описал американский нейрохирург Харви Кушинг, и с тех пор заболевание носит название болезни Кушинга.

Подобные симптомы могут возникнуть, когда развивается опухоль из ткани коры надпочечников, и та опухоль начинает продуцировать избыточное количество кортикоидов даже без стимулирующего воздействия АКТГ. Такие надпочечниковые опухоли могут привести к преждевременному половому созреванию у детей или к избыточной маскулинизации у женщин. Последнее состояние называется вирилизмом (мужеподобием).

АКТГ обладает способностью усиливать пигментацию кожи у животных и даже у людей. По мере того как снижается секреция кортикоидов при прогрессирующем поражении надпочечников при болезни Аддисона, секреция АКТГ повышается, и концентрация его в крови становится чрезмерно высокой (хотя и бесполезной). В этих случаях развивается усиленная пигментация кожи.

Известно, что у низших животных, особенно у амфибий, существует специальный гормон, который оказывает действие на клетки, продуцирующие пигмент. Поэтому такие животные могут менять окраску в течение нескольких минут. Этот гормон вырабатывается в задней доле гипофиза, па границе с передней долей. Так как этот участок называют иногда промежуточным (по-латыни intermedium),то и гормон получил название интермедии. Несколько лет считалось, что ничего похожего на интермедии не существует у млекопитающих. Однако в 1955 году биохимики Орегонского университета выделили из гипофиза млекопитающих гормон, который стимулировал деятельность меланоцитов - клеток, которые продуцируют кожный пигмент меланин. Гормон был назван меланоцитстимулирующим гормоном или сокращенно, МСГ. Молекула этого гормона, полученная из свиного гипофиза, содержит в своем составе 18 аминокислотных остатков, расположенных в следующем порядке:

Asp glu gly pro tyr lys met glu his phe arg try gly ser pro pro lys asp

МСГ

Если вы сравните молекулу МСГ с молекулой АКТГ, приведенной на странице 119, то увидите что они содержат одну общую последовательной; из семи аминокислотных остатков - met giu his phe arg try gly.

Обладание этой общей последовательностью может объяснить некоторое перекрывание в свойствах, что видно хотя бы по способности АКТ Г стимулировать деятельность меланоцитов. Выработка МСГ гипофизом стимулируется, как и секреция АКТГ, низким уровнем кортикоидов в крови. При болезни Аддисона оба гормона продуцируются в больших, чем в норме, количествах, и МСГ играет в гиперпигментации более значительную роль чем АКТГ.

Коль скоро мы заговорили о пигментации, то можно упомянуть еще один маленький железистый орган, окруженный некой завесой таинственности. Это конусовидное красновато-серое образование прикрепленное, как и гипофиз, с помощью ножки к основанию головного мозга. Поскольку своей формой эта железа напоминает сосновую шишку, то ее назвали шишковидной железой (в русской литературе эта железа чаще называется эпифизом). Она меньше, чем гипофиз, и находится на противоположной от него части мозга, которая, направляясь вниз, переходит в спинной мозг. Гипофиз находится на передней поверхности этого расширения мозга, а шишковидная железа - на задней.

Славные времена настали для шишковидной железы в XVII веке, когда влиятельный французский математик и философ Репе Декарт, находясь под впечатлением того, что шишковидная железа обнаружена только у человека и не найдена ни у одного животного, утверждал, что шишковидная железа есть вместилище человеческой души. Это утверждение не надолго пережило своего создателя, поскольку вскоре было выявлено, что эпифиз присутствует у всех позвоночных, а у некоторых видов он даже более выражен, чем у человека.

Еще более волнующим для зоологов оказался тот факт, что шишковидная железа не всегда была так глубоко спрятана в глубинах черепа, как это наблюдается сейчас у человека и большинства современных позвоночных. Были времена, когда она располагалась на ножке и достигала макушки, выглядывая на поверхность и выполняя функцию третьего глаза, ни больше ни меньше. Одна примитивная рептилия до сих пор живет на островах близ Повой Зеландии с «шишковидным глазом», который почти полноценно функционирует. Некоторые ученые даже высказывают предположение о том, что, располагаясь на своде, снаружи черепа, шишковидный глаз подвергался непосредственному воздействию солнца и служил термостатом, регулирующим температуру тела. Возможно, это было первым шагом к теплокровности млекопитающих.

Но обратимся к человеку. Какова у него функция шишковидной железы? Это образование действительно похоже на железу, и предполагалось, что из пеги удастся выделить гормон, который конечно же назвали бы шишковидным. Однако самые тщательные усилия не дали никаких результатов, породив лишь сомнения. Возможно, эпифиз - это действительно просто рудиментарный третий глаз, который остановился в своем развитии, как червеобразны» отросток, и не выполняет никакой функции? Появилась даже тенденция не называть эпифиз железой, а присвоить ему наименование «шишковидного тела». Ученые, открывшие МСГ, окрыленные своим успехом, решили в конце 50-х годов снова заняться эпифизом. Они переработали добытые на бой не эпифизы 200 000 быков и, наконец, получили крошечное количество вещества, которое вызывало депигментацию кожи у головастиков. Вещество оказалось гормоном, эпифиз был снова торжественно поименован железой, а гормон назвали мелатонином. Темпе менее, этот гормон, как выяснилось, не оказывает ни малейшего действия на меланоциты человека.

Глава 5

ПОЛОВЫЕ ЖЕЛЕЗЫ И РОСТ

ГОРМОНЫ РАСТЕНИЙ

Гормоны, которые мы до сих пор обсуждали (за исключением желудочно-кишечных), призваны обеспечивать стабильность условий, в которых функционирует организм, или, по меньшей мере, допускать их изменения в очень узких границах. Инсулин, глюкагон, адреналин и глюкокортикоиды, соединяя свои усилия, поддерживают уровень концентрации глюкозы крови в таких пределах, чтобы эта концентрация наилучшим образом соответствовала текущим потребностям организма. Паратиреоидный гормон, кальцитонин и витамин D делают то же самое с содержанием в крови ионов кальция. Минералокортикоиды поддерживают стабильное содержание в крови нескольких неорганических ионов. Тиреоидный гормон поддерживает на стабильном уровне интенсивность и скорость обмена веществ. Вазопрессин делает то же самое с содержанием в организме воды.

Но, при всей необходимости поддержания такого постоянства, организм отнюдь не является равновесной системой, которая в своем существовании лишь то и дело отклоняется от некоторого среднего положения, оставаясь все время одинаковой.

В нашей жизни существует довольно длительный период, когда мы существуем в явно неравновесных условиях. Процессы жизнедеятельности в этот период не являются цикличными, нет, они носят прогрессивный характер, перемещаясь не туда-сюда, а вперед и выше.

Короче, ребенок должен расти и развиваться. В действительности за этой простой фразой кроется неимоверная сложность.

Рост единственной клетки - биохимически достаточно сложный - в физическом аспекте представляется весьма простым. Клетка поглощает питательные вещества, все больше и больше их превращается в компоненты клетки, ее объем увеличивается, и одновременно увеличивается площадь ее мембраны. Со временем увеличение объема настолько опережает рост мембраны, что клетке начинает не хватать кислорода, который поступает в нее путем простой диффузии, и эта нехватка запускает процесс клеточного деления.

В многоклеточных организмах к этим процессам добавляется еще одно измерение. Отдельные клетки организма тоже растут и делятся, но теперь этот процесс должен быть координированным и хорошо согласованным. Организм не может позволить одной группе клеток расти и развиваться за счет другой группы, столь же необходимой для отправления функций целостного организма. Рост всех групп должен быть четко сбалансированным, что бы каждая группа клеток могла эффективно выполнять свою функцию, не испытывая «притеснений» со стороны других групп.

Например, в человеческом организме некоторые клетки, такие, как нервные, вообще не размножаются после рождения. Клетки некоторых органов и тканей начинают размножаться в ответ к какие-то экстраординарные стимулы. Например,

костные клетки начинают интенсивно размножаться для замещения утраченной костной ткани после перелома, а клетки печени размножаются, чтобы заместить ткань, удаленную хирургом во время операции. (Такие процессы называются регенерацией.) Есть в организме и такие клетки, которые растут и размножаются в течение всей жизни человека. Лучшим примером таких клеток служат клетки кожи, которые растут всю жизнь для образования мертвого, но надежного защитного слоя - эпидермиса. Такова судьба клеток кожи - вечно отшелушиваться и вечно возрождаться.

Процесс координированного роста требует топкой подгонки и регуляции работы биохимических механизмов индивидуальных клеток и тканей. Свидетельством сложности такой регуляции является тот факт, что биохимикам до сих пор не известны детали инициации роста и контроля его процессов. Если этот критерий сложности кажется вам слишком субъективным, то я могу сказать, что о сложности системы говорит тот факт, что зачастую некоторые наборы клеток (ткани) выходят из повиновения управляющих центров и начинают бесконтрольно и неограниченно размножаться.

Неконтролируемый рост не обязательно бывает быстрым и страшным, пет, его опасность заключается именно в его бесконтрольности. Беда в том, что отказывает механизм, способный остановить рост и размножение клеток в нужный момент. Клетки в таких случаях начинают делиться до бесконечности, отягощая организм своим весом, сдавливая нормальные ткани, постепенно выводя их из строя и лишая возможности нормально работать. Массы неконтролируемых клеток достигают таких размеров, что им перестает хватать кислорода, и они начинают разрушаться, отравляя организм. Одичавшие клетки иногда отрываются от общей массы, прорываются в кровеносное русло, переносятся в другие участки организма и, начиная расти там, продолжают свою анархическую деятельность.

Любой ненормальный рост такого рода, в каком бы участке организма он ни происходил, называется опухолевым ростом, то есть ростом, приводящим к образованию опухоли. В некоторых случаях такой рост бывает все же ограниченным. Возникают папилломы или бородавки, которые причиняют некоторые неудобства и косметические дефекты, но не представляют реальной опасности для жизни. Такие опухоли называют доброкачественными. Если же аномальный рост не ограничен ничем и когда растущие клетки прорастают в соседние ткани и распространяются по организму, то такие опухоли называют злокачественными. Галей, врач времен Римской империи, описал опухоль молочной железы, которая, прорастая в вены, становилась похожей на краба, распространяя свои щупальца в разные стороны от центрального очага. С тех пор злокачественные опухоли начали называть раком.

В наше время рак получил большее распространение, чем когда-либо прежде, по трем причинам. Во-первых, улучшились методы диагностики, и, когда человек умирает от рака, мы знаем это, а не приписываем смерти иную причину. Во-вторых, на протяжении XX столетия резко уменьшилась встречаемость других заболеваний, особенно инфекционных. Те люди, которые в прежние времена умирали бы от дифтерии, тифа или холеры, живут достаточно долго, чтобы стать жертвами рака. В-третьих, наша передовая технология ударила нас, как неумело брошенный бумеранг, так как мы отравили окружающую среду, которая и привела к увеличению заболеваемости раком. Среди вредных факторов можно отметить рентгеновское и радиоактивное излучение, загрязнение атмосферы синтетическими химическими веществами, выхлопными газами автомобилей, промышленными дымами. Пагубную роль играет и повсеместное распространение курения табака.

Вернемся, однако, к нормальному росту.

Учитывая тот факт, что гормоны столь тонко регулируют химические процессы в организме, было бы странно предполагать, что они не участвуют в контроле такого важного процесса, как рост. Есть еще один аспект универсальной природы роста, который говорит о важной роли гормональной регуляции. В процессах роста гормоны играют важную роль даже в царстве растений.

На рост растений природа накладывает гораздо меньшие ограничения, чем на рост животных. У животных ограниченное количество конечностей, они имеют определенную форму и растут только в определенных местах, имея при этом заданные размеры. Напротив, ветви дерева отрастают в относительно неограниченном количестве, их форма и размеры не фиксированы с такой строгостью, как в животном царстве. Но, тем не менее, копт-роль роста необходим и у растений.

Вещества, способные ускорять рост растений, присутствуя в растворах в очень небольших количествах, были впервые выделены в чистом виде в 1935 году. Эти вещества были названы ауксинами («увеличение», греч.).Самым известным и хорошо изученным ауксином является соединение, называемое индолил-3-уксусная кислота (ИУК). Этот гормон является модифицированной аминокислотой. В данном случае модифицированной аминокислотой из которой растение синтезирует (ИУК) является триптофан.

Ауксины образуются в кончиках побегов растений и продвигаются вниз, к основному стволу, и стимулируют не размножение клеток, а их удлинение. Многие движения растений управляются ауксинами. Например, большие количества ауксинов накапливаются в той части ствола растения, которое удалено от солнца. Эта часть растет быстрее, ее клетки удлиняются, и растение изгибается в сторону солнца. Подобным же образом ауксины скапливаются в нижней части лежащего горизонтально стебля, который вследствие этого начинает загибаться кончиком вверх.

Гормоны растений, как и гормоны вообще, могут приводить к заболеваниям, если имеются в избытке. Один из самых мощных ауксинов был открыт именно при исследовании болезней растений Японские крестьяне, выращивая рис, заметили, что иногда растение дает странные побеги, которые вырастают очень высокими, а потом начинают чахнуть и слабеть. Японцы назвали такие побеги «баканеэ», глупыми саженцами. В 1926 году - японские фитопатологи установили, что эти побеги поражаются определенным видом грибка. В 1938 году у этого грибка был выделен фактор роста, который и заставлял глупые побеги вырастать до немыслимой высоты. Этот гриб оказался принадлежащим к роду Gibberella,поэтому новое стимулирующее рост вещество было названо гиббереллином.

Структура гиббереллинов (поскольку существует несколько схожих разновидностей) была установлена только в 1956 году и оказалась весьма сложной. Молекулы этих соединений состоят из пяти колец атомов. Гиббереллины были выделены и из других растений, например из бобовых, что говорит о том, что их можно рассматривать как нормальные ауксины. Гиббереллины, как, впрочем, и ауксины вообще, можно использовать для ускорения прорастания, цветения и плодоношения. Короче говоря, с помощью ауксинов можно заставить растение бежать по жизни бегом, разумеется к нашей выгоде.

Ауксиноподобные соединения могут, конечно, загнать растение до смерти, опять-таки к нашей выгоде. Есть синтетическое вещество, которое называется 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой, сокращенно 2,4-D, обладающее ауксиноподобными свойствами. Если опрыскать растение этим соединением, то оно начинает так интенсивно расти, что не выдерживает такого темпа и погибает. Можно считать это состояние индуцированным раком растения. Растения с широкими листьями поглощают гербицид в больших количествах, чем растения с узкими листьями. В результате первые погибают, а последние продолжают нормально расти. Человеку чаще надо культивировать растения с узкими листьями - травы и злаки, в то время как сорняки, забирающие у культурных растений свет, воду и питательные вещества, почти всегда обладают широкими листьями. Поэтому в последние годы 2,4-D завоевало широкую популярность в борьбе с сорняками.

Существуют растительные гормоны, которые стимулируют деление зрелых и в норме неделящихся клеток. Такие соединения оказываются полезными в тех случаях, когда необходимо стимулировать рост массы растения после какого-то внешнего их повреждения. Соединения, которые оказывают такое заживляющее действие, назвали весьма драматически - раневыми гормонами. В качестве примера можно привести вещество, молекула которого содержит цепь из 12 атомов углерода с карбоксильными группами (СООН) на каждом конце и двойной связью между вторым и третьим атомами углерода. Это соединение называется «травматической кислотой».

ГОРМОН РОСТА

Что же касается животных, и тем более человека, то у них такой сложный феномен, как рост, нельзя свести к действию какого-то одного гормона. Недостаточность функции любого гормона, участвующего в регуляции биохимических реакций, так или иначе приводит к нарушению роста. Самый разительный пример такого воздействия я уже упоминал. Врожденное отсутствие тиреоидного гормона приводит к карликовости и кретинизму.

Естественно было бы ожидать, что гипофиз, который управляет деятельностью нескольких желез внутренней секреции (из которых мы уже обсудили работу щитовидной железы и надпочечников), участвует и в регуляции процессов роста. Действительно, еще в 1912 году было замечено, что животные, которым удаляли гипофиз, переставали расти. Более того, этот эффект не был всецело обусловлен атрофией других желез, обусловленной отсутствием стимуляции со стороны передней доли гипофиза. В 20-х и 30-х годах были проведены опыты, показавшие, что инъекции экстракта гипофиза растущим

молодым крысам и собакам вызывают продолжение роста после достижения животными нормальных размеров тела. Длительные инъекции приводили у подопытных животных к гигантизму. Более того, действие этих экстрактов на рост продолжалось даже после того, как они были очищены от всяких примесей ТТГ и АКТГ переставали действовать на периферические эндокринные железы. Действие на рост оказалось присущим самому гипофизу.

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.

МЕТАМОРФОЗ

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.

Эти изменения, сочетающиеся с половым созреванием, но не связанные напрямую с процессами размножения, называются вторичными половыми признаками. Такое развитие представляет собой смягченный вариант человеческого метаморфоза. Надо ожидать, что он находится под контролем одного или нескольких гормонов.

В прошлом делались случайные наблюдения связи между изменениями, наступавшими в юношеском периоде, и перестройкой, которая одновременно происходила в вилочковой железе. Вилочковая железа расположена в верхней части грудной клетки перед легкими и над сердцем, достигая области шеи. У детей она мягкая и розовая, состоит из нескольких долей и имеет большие размеры. К возрасту 12 лет вил очковая железа достигаете весе 40 г. Однако по достижении полового созревания, по мере взросления индивида его вилочковая железа начинает атрофироваться и уменьшаться в размерах. У взрослых па месте железы остается небольшой кусочек жира, пронизанного волокнистыми тяжами соединительной ткани.

Возникает соблазн считать, что, вероятно, вилочковая железа (еще ее называют «тимус») вырабатывает некий гормон - подобие ювенильного гормона насекомых, который предохраняет ребенка от слишком раннего полового созревания. Потом, когда железа атрофируется, выработка гормона прекращается и наступает время созревания. Однако, несмотря на все усилия, исследователям не удалось идентифицировать такой гормон. Удаление тимуса у экспериментальных животных не приводит к быстрому созреванию, а инъекции тимичсских экстрактов не вызывают его задержку. Соблазнительная теория была оставлена и забыта.

Оставалась, однако, еще одна возможность. Тимус состоит из лимфоидной ткани, подобно селезенке, нёбным миндалинам и лимфатическим узлам. Представилось вероятным, что вилочковая железа функционирует как лимфоидная ткань и участвует в процессах борьбы с бактериальными инфекциями. Возможно, она продуцирует антитела (белковые молекулы, предназначенные для нейтрализации бактерий, бактериальных токсинов и вирусов), и если это так, то роль гимуса трудно переоцепить, так как пет задачи важнее, чем обеспечивать иммунитет организма.

Эта теория получила подтверждение в 1962 году, когда Жак Миллер, работавший в Лондоне, показал, что тимус не только вырабатывает антитела, но и является органом, который в организме делает это первым. Со временем клетки тимуса мигрируют в другие части организма, например в лимфатические узлы. К наступлению периода полового созревания вилочковая железа исчезает не потому, что ее функция исчерпалась, а потому, что ее ткань распределилась по другим органам.

Эту точку зрения подкрепляет тот факт, что мыши, которым вскоре после рождения удаляли тимус, погибали спустя несколько месяцев, потому что у них оказывались недоразвитыми некоторые ткани, участвующие в иммунных процессах. Если же тимус удаляли по прошествии трех недель после рождения, то такого неблагоприятного эффекта не наблюдали. Очевидно, к этому времени достаточное количество клеток тимуса успевает мигрировать в лимфатические узлы, обеспечивая способность животного отвечать на вторжение инфекционных агентов. Вероятно, распространение клеток тимуса по организму стимулируют те гормоны, которые обусловливают половое созревание, поскольку тимус подвергается быстрой атрофии после 12 - 13 лет.

Удаление тимуса вскоре после рождения животного делает его способным не отторгать пересаженные от других особей органы и ткани. В обычных условиях кусочки пересаженной кожи отторгаются организмом хозяина, который реагирует образованием антител на чужеродный белок. Если пересадить лишенной вилочковой железы мыши тимус другого животного, то она вновь обретает способность отторгать трансплантат и продуцировать антитела. Если тимус пересажен от какой-либо определенной лиши; мышей, то животное-реципиент не отторгает кожные трансплантаты мышеи этих линий. Есть отдаленная надежда, что в будущем с помощью частичной перс садки вилочковой железы удастся решить проблему пересадки органов и тканей у человека.

АНДРОГЕНЫ

Органы, непосредственно связанные с появлением вторичных половых признаков, состоят из клеток, необходимых для размножения. К таким органам относятся яички, вырабатывающие сперму у мужчин, и яичники, вырабатывающие яйцеклетки у женщин. Эти железы объединяются термином «гонады» («порождающие», греч.),хотя чаще их называют половыми железами. Связь между гонадами и изменениями, связанными с созреванием представляется настолько логичной, что се можно принять без доказательств.

Когда-то, на заре истории, пастухи, вероятно сначала в результате случайных наблюдений, заметили, что самцы, которым вскоре после рождения удаляли тестикулы (кастрировали), доживали до взрослого состояния, но выглядели совершенно не так, как особи, сохранившие половые железы. Кастрированные животные не были способны к оплодотворению и не проявляли никакого интереса к половой активности. Кроме того, такие животные становились менее агрессивными, и их было гораздо легче заставить работать, чем некастрированных самцов. После кастрации самый свирепый бык превращался в кроткое, смирное животное, необузданный жеребец становился терпеливым мерином, а самый жилистый петух - жирным каплуном.

Увы, было бы наивно полагать, что ту же операцию не применяли к людям. Кастрированные мужчины, евнухи («стерегущие ложе», греч.),назывались так потому, что их главной обязанностью было охранять гаремы состоятельных людей, а кастрировали несчастных, чтобы они не смогли воспользоваться выгодами своего столь завидного положения.

Если кастрация выполняется в раннем детстве, перед появлением вторичных половых признаков, то они не развиваются. У евнухов не росла борода, хотя на голове волосяной покров сохранялся, и, более того, евнухи не лысели. (Облысение у мужчин является отчасти вторичным половым признаком и имеет отношение к концентрации половых гормонов в крови, хотя для того, чтобы быть полноценным мужчиной, не обязательно становиться лысым.)

У евнухов остается маленькой гортань, поэтому голос их навсегда остается по-женски высоким. В христианскую эпоху, когда полигамия и гаремы ушли в прошлое, евнухи начали цениться за свои голосовые данные. Они могли петь сопрано. Такт певцы (их так и называли - кастратами) высоко ценились в дни становления оперного искусства. Кастраты пели в хорах. Только в 1878 году римский папа Лев XIII запретил этот бесчеловечный способ пополнения папской капеллы.

Жир на теле евнухов распределяется по женскому типу. У них нет полового влечения, и развиваются (возможно, это было так в связи с работой в гаремах) личностные черты, характерные для женщин. Однако интеллект у евнухов не страдает. В исторической литературе приводится масса примеров злокозненности евнухов и их склонности к участию в придворных интригах. По крайней мере доподлинно известно, что один евнух, византийский полководец Нарсес, был способным государственным деятелем и умелым военачальником, разбившим высадившихся в Италии готов и франков. В конце XIX и в начале XX века химики начали работать с экстрактами яичек и выяснили, что «ведение их кастрированным животным предупреждает развитие эффектов кастрации. У каплунов отрастал царственный гребень полноценного петуха.

По мере накопления знаний стало ясно, что тестикулы (мужские половые железы), кроме выработки клеток спермы, вырабатывают также гормоны, вызывающие появление вторичных половых признаков. Эти гормоны были названы андрогенами («порождающие мужчин», греч.).Их также можно называть тестикулярными гормонами, или мужскими половыми гормонами.

В начале 30-х годов было показано, что вещества, обладающие андрогенными свойствами, являются стероидами. Это было достигнуто благодаря работам германского химика Адольфа Бутенандта, который в результате разделил Нобелевскую премию 1939 года со швейцарским химиком

югославского происхождения Леопольдом Ружичкой, который также работал в этой области. (Нацистское правительство запретило Бутсиандту получить премию, и он получил ее лишь в 1949 году, после войны, которую ему, в отличие от нацистского правительства, удалось благополучно пережить.) Известны два андрогена - андростерон и тестостерон.

Андрогены отличаются от других стероидов, о которых уже шла речь в книге, тем, что у них вообще отсутствует углеродная цепь, присоединенная к 17-му атому углерода стероидного ядра. (Вы, вероятно, еще помните, что у холестерола к этому атому присоединена цепь из восьми атомов углерода, у желчных кислот - из пяти, а у кортикидов - из двух атомов углерода.) Андрогены оказывают эффект, в чем-то схожий с эффектом гормона роста, так как они тоже стимулируют вчлючение аминокислот в растущие белки. Однако есть и разница.

Гормон роста оказывает свое действие во всем организме, а андрогены избирательно, преимущественно в местах, так или иначе связанных с органами, вовлеченными в процессы размножения и формирования вторичных половых признаков. Надо, правда, сказать, что они не лишены общего влияния на организм. До наступления полового созревания девочки и мальчики мало отличаются ростом и весом, но после его наступления мальчики иод воздействием мужских половых гормонов приобретают больший рост, вес мышечную массу, нежели девочки.

Тестостерон в десять раз активнее андростерона; это означает, что тот же эффект он производит в дозе в десять раз меньшей. В природе не существует андрогенов более активных, чем тестостерон, но такой гормон был синтезирован в лаборатории. Он называется метилтестостерон. Он отличается Iот природного гормона тем, что в его молекуле к 17-му атому углерода, кроме уже существующей гидроксильной группы, присоединяют одноуглеродную метильную группу (-СН3).

Оказалось возможным также создать синтетические андрогены, сохраняющие свойство стимулировать синтез белка, но не оказывающие маскулинизирующего воздействия. Примером такого соединения является 19-нортестостерон, отличающийся от естественного тестостерона отсутствием углерода в положении 19.

ЭСТРОГЕНЫ

Приблизительно и то же время, когда изучались гормоны, вырабатываемые мужскими половыми железами, ученым удалось выделить гормоны, продуцируемые яичниками. Так как яичники надежно спрятаны в полость малого таза, то их удаление было трудной задачей для древнего человека. Удалить выставленные наружу яички было несравненно легче, поэтому кастрировали исключительно самцов. При проведении опытов на животных было показано, что в результате удаления яичников у молодых самок у них не развиваются вторичные половые признаки. Не осталось никаких сомнений, что яичники вырабатывают женские (или оварильные) гормоны, похожие по структуре на андрогены мужских особей.

Экстракты яичников, введенные самкам крыс, стимулировали у них половую активность. Обычно такая активация происходит периодически, во время течки, которая по-латыни называется estrus.Поэтому женские половые гормоны были названы эстрогенами («порождающими течку», греч.).Большинство гормонов, продуцируемых яичниками, имеет в своем корне буквосочетание «-эстр-». (Андрогены и эстрогены вместе называются половыми гормонами.)

Эстрогены отличаются от андрогеиов в основном тем, что в кольце А стероидиого ядра (расположенного в нижней левой части формулы) содержится три двойные связи.

Такое кольцо на химическом языке называется бензольным. Атом углерода в десятом положении, который вы видите в формуле, не имеет ни одной свободной валентной связи. Одна связывает его с углеродом, две с углеро-дом-5 и одна с углеродом-9. Не остается свободной валентности для присоединения углерода-19, который отсутствует в молекуле эстрогенов. У 19-нор-тестостерона тоже отсутствует углерод-19, но это соединение не является эстрогеном, потому что в его кольце А отсутствуют три двойные связи.

Одним из наиболее полно изученных эстрогенов является эстрон, формула которого приведена ниже:

Два других эстрогена - эстрадиол (у которого оба атома кислорода присутствуют в молекуле в виде гидроксильиых групп) и эстриол (у которого в молекуле имеется третий атом кислорода, присоединенный к углероду-16).

Так же как и в случае с андрогенами, самыми мощными эстрогенами являются их синтетические производные. Так, например, существует соединение 17-этинилэстрадиол, в котором к атому углерода-17, помимо гидроксильной группы, присоединена цепь из двух атомов углерода. Эта цепь 1 содержит тройную связь. Такая группа называется этинильной, поэтому весь синтезированный эстроген был назван этинилэстрадиолом. При приеме внутрь этинилэстрадиол оказывает в десять раз более мощное воздействие, чем его естественный аналог.

Другим синтетическим веществом этой группы является стильбэстрол, названный так потому, что в его молекуле содержится группа, которая называется стильбеном. Это не такой мощный эстроген, как этинилэстрадиол, но и он обладает в три - пять раз более мощным действием, чем естественные гормоны. Стильбэстрол является необычным соединением, так как не является стероидом. Это очень полезное свойство, так как стильбен гораздо; легче синтезировать, чем стероид. Поэтому стильбэстрол дешевле и доступнее, чем естественные гормоны или синтетические стероидные эстрогены.

Эстрогены и андрогены весьма сходны по химическому строению. Например, молекула эстрона отличается от молекулы андростерона только наличием трех двойных связей и отсутствием атома углерода-19. Из-за такой схожести в строении возникает соблазн считать, что гормоны этих двух групп оказывают па организм сходное действие. (Во всяком случае, этого требует здравый смысл.) Однако в биологических системах часто случается так, что какое-то соединение, похожее на другое соединение, ингибирует (подавляет) его действие, так как связывается с теми же ферментами Фермент ловится на удочку схожести и принимает ложный субстрат за настоящий и связывается с ним. Таким образом нормальная работа фермента будет блокирована из-за незначительной разницы в строении субстратов. Такое подавление называется в биологии конкурентным ннгибиронанием.

Половые гормоны двух групп, вполне возможно, настолько похожи по строению, что могут конкурировать между собой за одни и те же места связывания па клеточных мембранах. Ход обменных процессов может радикально измениться и пойти в любом направлении, в зависимости от того, какая группа гормонов выиграла конкурентную борьбу за места связывания.

Эффекты эстрогенов и андрогенов противоположны, и при добавлении гормонов одной группы настолько же уменьшается действие гормонов другой группы. Например, введение эстрогенов петуху превращает его в каплуна точно так же, как и кастрация. Точно так же введение андрогенов самке вызовет такой же эффект, как овариэктомия (удаление яичников). Эти соединения оказались полезными при лечении целого ряда заболеваний, поражающих ткани наиболее чувствительные к воздействию половых гормонов. Например, эстрогены нашли применение в лечении рака предстательной железы. Андрогены стимулируют рост предстательной железы, а эстрогены его подавляют, иногда даже в случаях злокачественного роста.

Андрогены и эстрогены настолько похожи друг па друга, что было бы не логично думать, что орган, который способен продуцировать андрогены, не сможет вырабатывать эстрогены, и наоборот. Действительно, выяснилось, что тестикулы и яичники вырабатывают гормоны обеих групп. Самец является самцом не потому, что его половые железы вырабатывают только андрогены, а потому, что они вырабатывают преимущественно апдрогены. То же самое верно и в отношении самок и эстрогенов. Мужские признаки являются следствием не только увеличения продукции андрогенов, но и повышенного выведения из организма эстрогенов. Например, богатым источником эстрогенов является моча жеребцов.

Есть еще одна железа, помимо половых, которая продуцирует стероиды. Эта железа - кора надпочечников, также вырабатывает половые гормоны, в особенности андрогены. По этой причине гормонально активные опухоли надпочечником часто вызывают маскулинизацию у женщин.

Быть женщиной намного сложнее, чем быть мужчиной. Когда мужчина достигает половой зрелости, он начинает без всяких перерывов производить сперматозоиды - половые клетки. Напротив, организм взрослой женщины претерпевает регулярные циклические изменения, в ходе которых каждые четыре недели или около того в яичниках созревает одна яйцеклетка. Все изменения, происходящие в этот период, обусловлены действием циклически выделяемых гормонов. Выглядит вполне разумным, что эти гормоны вырабатываются теми же органами, в ходе которых созревают половые клетки.

Яйцеклетка созревает в яичниковом фолликуле, который при этом достигает размеров булавочной головки и разрывается (таким образом, яйцеклетка получает возможность попасть в фаллопиеву трубу, а из нее в матку), приобретая желтовато-красный цвет. Фолликул превращается в желтое тело (по-латыни corpus luteum).Это желтое тело вырабатывает особый гормон. Главным результатом действия этого гормона является разрастание слизистой оболочки матки и ее подготовка к приему оплодотворенного яйца. Так как этот гормон готовит почву для вынашивания возможной беременности (по-латыни gestatio),то этот гормон был назван прогестином. Когда была показана его стероидная структура, он был переименован в прогестерон.