Журнал "Здоровье" №8 (104) 1963

Рассказ об одной ученой проблеме

М. Ростов

Рисунки В. Дегтярева

Наш мозг, наша нервная система — это миллиарды нервных клеток, контактирующих друг с другом самым причудливым образом. Их совместная и согласованная деятельность определяет сознание, память, чувства, наведение, в конечном счете — всю нашу жизнь. Нервные волокна — длинные отростки нервных клеток — связывают их в единую сеть, соединяют с клетками мышц, желез и других рабочих органов. По нервным волокнам, идущим от рецепторных клеток, воспринимающих свет, звук, запах, тепло, боль, мозг получает информацию о том, — что делается во внешнем мире и внутри самого организма.

Нервный импульс, промчавшись по нервному волокну со скоростью до 160 метров в секунду, переходит на другую нервную, мышечную или секреторную клетку. Что происходит в нервных окончаниях во время перехода импульса на клетку? Каким образом нервный импульс приводит в действие, например, мышцу?

Ученые, сторонники электрической теории передачи нервных влияний, утверждали, что слабый электрический ток, возникающий при каждом импульсе, «перескакивает» в месте контакта с нервного волокна на тело воспринимающей клетки и раздражает ее; таким путем и передается возбуждение с клетки на клетку. Когда ток переходит на мышцу, она сокращается; в этом суть передачи нервных влияний с нерва на мышцу.

Другой точки зрения придерживались физиологи, убежденные в «химической» природе передачи нервных влияний.

В настоящее время экспериментально доказано, что в нервных окончаниях во время возбуждения нерва выделяются особые физиологические активные химические вещества. Ученые назвали их медиаторами (в переводе с латинского — посредника)ми), «химическими» передатчиками нервных влияний.

На рубеже двадцатых — тридцатых годов нашего столетия австрийский ученый Отто Леви поставил простой, но удивительно остроумный опыт на сердце лягушки — классическом и неисчерпаемом объекте физиологов. Изолированное сердце лягушки он поместил в физиологический раствор, где оно билось «само по себе», автоматически в течение длительного времени. В аорту сердца он вставил стеклянную трубочку (канюлю) и наполнил ее физиологическим раствором. Сердце продолжало нормально работать: когда оно расслаблялось, раствор поступал в полость сердца из трубочки, когда сокращалось — выталкивался обратно в трубочку.

Прежде чем продолжить рассказ об опыте, сделаем небольшое отступление. Автоматически работающее в организме животных и человека сердце находится под постоянным регулирующим влиянием нервной системы. Анатомы давно описали нервы, подходящие к сердцу. Один тормозит его работу — его назвали блуждающим; другой нерв, усиливающий работу сердца, назвали симпатическим.

Леви стал раздражать слабым электрическим током блуждающий нерв, который не был перерезан. Сердце тотчас же замедлило свою работу, стало сокращаться медленнее, а затем и совсем остановилось. Ученый собрал пипеткой физиологический раствор из канюли и влил в такую же канюлю, вставленную в сердце другой лягушки, которое сокращалось автоматически вне организма, но к тому же еще и не было иннервировано; иными словами — оба его нерва были перерезаны.

Под влиянием чем-то «загрязненного» физиологического раствора, взятого из сердца первой лягушки, сердце второй лягушки также вначале замедлило свою работу, затем остановилось, как будто ученый раздражал током несуществующий в данном эксперименте блуждающий нерв.

Леви провел и другую серию опытов, раздражая нерв симпатический. Результаты оказались такими же: физиологический раствор, перенесенный из одного сердца в другое после раздражения симпатического нерва, получал какие то новые свойства, благодаря которым мышечные сокращения сердца усиливались. За эти классические опыты Отто Леши получил Нобелевскую премию.

Как только Леви опубликовал результаты своих экспериментов, ученые начали поиски химических веществ, которые выделяются в момент раздражения блуждающего и симпатического нервов. Перед физиологами возникло множество вопросов: из всех ли нервов выделяются такие вещества или только из нервов сердца? Каково химическое строение этих веществ? Какие химические вещества действуют подобно медиаторам, а какие, — наоборот, подавляют их действие? Последний вопрос самым непосредственным образом интересовал уже врачей-практиков. Решение этого вопроса открывало новые — возможности для успешного лечения ряда болезней.

Еще до того, как медиаторы привлекли внимание ученых, на страницах медицинских журналов появлялось упоминание о новом веществе — ацетилхолине. Оно ничем не выделялось среди сотен других фармакологических названий. Но путем тонких и тщательных экспериментов физиолога установили, что каждый раз в момент раздражения блуждающего нерва в сердце появлялся именно ацетилхолин. А при раздражении симпатического нерва в сердце ученые находили другой медиатор — они назвали его симпатином — удивительно напоминающий своим действием адреналин, давно известный химикам и медикам.

В момент перехода возбуждения с нервного окончания, которое художник условно изобразил в виде колбы, на мышечное волокно выделяется ацетилхолин.

Ацетилхолин и адреналин — биологически активные вещества. Стомиллионная или даже миллиардная доля грамма ацетилхолина в миллилитре раствора оказывает физиологический эффект — замедляет работу изолированного сердца лягушки.

Изучение медиаторов оказалось делом весьма сложным. Ацетилхолин, выделившись из нервных окончаний, мгновенно разрушался, и не было, казалось, — никакой силы, которая могла бы предотвратить это разрушение. Физиологи встали в тупик. Противники химической теории торжествовали. «Опыт Леви, конечно, убедителен, — говорили они, — но изолированное сердце лягушки — это еще не целый организм теплокровного животного или человека. Выводы делать рано».

Но ученые продолжали настойчиво экспериментировать. И виновник мгновенного разрушения ацетилхолина вскоре был обнаружен. Им оказался один из самых активных и важных для жизнедеятельности организма фермент — холинэстераза. А затем было найдено и вещество, которое устраняло разрушающее действие холинэстеразы.

Настала пора ответить и на другой «опрос: из всех ли нервов выделяются медиаторы или только из нервов сердца? Первым идею о возможном участии химических веществ в передаче возбуждения с нерва на нерв и с нерва на мышцу сформулировал в 1925 году ученик И. М, Сеченова, советский ученый А. Ф. Самойлов. Он доказал, что проведение нервного импульса по всей длине нерва связано с распространением по нему слабых биотоков. В передаче же возбуждения между нервом и мышцей или между двумя нервными клетками основную роль играют химические, медиаторные реакции. Эти представления и были экспериментально доказаны сторонниками химической теории.

Сегодня уже ни у кого не вызывает сомнения тот факт, что в момент перехода нервного импульса с окончания нерва на мышцу выделяется ацетилхолин. Недавно в электронный микроскоп при увеличении в 100 000 раз исследователи увидели в нервных окончаниях маленькие пузырьки диаметром меньше, чем длина волны света, которые как бы лопались в момент возбуждения нерва. Предполагается, что это пузырьки ацетилхолина.

Чем дальше разрабатывалось учение о медиаторах, тем больше возникало вопросов, тем увлекательнее были открытия. В частности, трудно было примириться с мыслью, что медиаторами являются только ацетилхолин, адреналин и несколько отличный от него норадреналин. Сейчас получены первые доказательства того, что медиаторам является также недавно отрытый серотонин. Свойствами медиатора обладает, по-видимому, и гистамин.

Поиски новых медиаторов продолжаются. Основное внимание физиологов приковано к мозгу. Содержание в нем ацетилхолина, адреналина, норадреналина столь неравномерно, что высказываются предположения о существовании в некоторых областях мозга других, еще не открытых медиаторов.

Для фармакологии медиаторы оказались источником весьма важных открытий. Изучение их дало ключ к отысканию новых лекарств, позволяло объяснить многие процессы, происходящие в нервной системе, в мышцах. Применяя антихолинэстеразные препараты и, следовательно, предохраняя ацетилхолин от быстрого разрушения, врачи получили возможность усиливать у некоторых больных нервные импульсы и там самым ускорить выздоровление при определенных заболеваниях центральной и периферической нервной систем, мышечного аппарата и т. д.

Бронхиальная астма, язвенная болезнь, различные нарушения сердечной деятельности и многие другие заболевания зависят в значительной степени от тех или иных сдвигов в медиаторной системе. Например, повышенный тонус симпатической нервной системы и, следовательно, большее чем в норме выделение адреналина характерно для некоторых форм гипертонической болезни.

Врачам давно была известна миастения — слабость и исключительно быстрая утомляемость мышц. Опыты советских ученых — Н. И. Гращенкоза, Л. Б. Перельмана и других показали, что при этом заболевании появляется какой-то новый фактор, блокирующий нервно-мышечную передачу, нарушающий равновесие между выделяющимся ацетилхолином и ферментом холинэстеразой, его разрушающей. Лечат эту болезнь антихолинэотеразными препаратами, которые предотвращают слишком быстрое раз рушение ацетилхолина.

В последние, годы учение о медиаторах приобрело огромное значение в новой области медицины — психофармакологии. Установлено, что в работе головного мозга, в нормальной психической деятельности человека медиаторный обмен играет решающую роль.

Сегодня во многих лабораториях мира идут поиски эффективных психофармакологических веществ. Интересные работы, в частности, проводятся в этом направлении М. Я. Михельсоном и его сотрудниками в Ленинграде. Еще в 1951 году они одни из первых в мире передали в психиатрическую клинику препарат, который врачи стали с успехом применять в лечении некоторых форм сильного психического возбуждения.

Большой вклад в учение о химизме нервных процессов внес известный советский физиолог X. С. Коштоянц. Его исследования отличались от работ многих зарубежных ученых тем, что он изучал медиаторы не изолированно, а в неразрывной связи с деятельностью нервной системы в целостном организме.

X. С. Коштоянц выдвинул и обосновал гипотезу о том, что, во-первых, медиаторы сами являются продуктами специфического обмана веществ нервных клеток и, во-вторых, оказываются активными только потому, что включаются в химический обмен того или иного органа — сердца, скелетной мышцы, железы — и посредством этого в единую систему обмена веществ всего организма.

Эта гипотеза была подтверждена простым экспериментом. Прежде чем раздражать блуждающий нерв сердца лягушки, исследователи подействовали на него специфическим веществам, изменяющим химические процессы в сердце. В результате выделявшийся в процессе раздражения нерва ацетилхолин не затормозил работу сердца, как «должен» был это сделать в норме.

Несколько лет назад в лаборатории, руководимой Коштоянцем, повторили опыт Леви, внеся в него «небольшое» изменение. Прежде чем раздражать блуждающий нерв сердца, изменили с помощью некоторых специфических веществ нуклеиновый обмен клеток сердечной мышцы.

С нуклеиновыми кислотами в последние годы исследователи связывают механизмы наследственности, синтез белка — основу основ жизни. Оказалось, что изменения в обмене нуклеиновых кислот приводят к тому, что ацетилхолин, выделившийся в момент раздражения блуждающего нерва, не только не тормозит деятельность сердечной мышцы, но даже ускоряет ее. Кроме того, экспериментально было показано, что ацетилхолин взаимодействует с высокоактивными группами белковой молекулы мышечных волокон.

Есть все основания предполагать, что именно на пути изучения биохимии нервной системы ученых ждут интереснейшие открытия новых эффективных лекарств для лечения болезней, против которых мы сегодня еще недостаточно вооружены.

Изучение высшего создания природы — мозга животных и человека — продолжается. С разных сторон, вооруженные электроникой и химией, проникают физиологи в работу нервной клетки, в работу всего мозга. Изучение химизма нервных процессов, изучение медиаторного обмена — одна из генеральных линий этого наступления.

Медиатор ацетилхолин разрушается под действием очень активного фермента — холинэстеразы. Но и на нее нашлась управа — антихолинэстеразное вещество. Ацетилхолин стал неприкосновенен.