Человек издавна мечтал получить лекарство от всех болезней. Эта мечта воплотилась в" живую воду из сказок. Живая вода залечивала раны, врачевала болезни, возвращала утраченную молодость и делала сказочного героя бессмертным.
Над созданием "универсального лекарства" столетиями работали алхимики. Больше всего на свете их, пожалуй, интересовали две вещи: как превращать неблагородные металлы в золото, металл, по их понятиям, благородный, и как создать эликсир бессмертия, вечной молодости и цветущего здоровья. Алхимики искренне верили, что с помощью фантастического вещества, которое они называли "философским камнем", можно делать практически все, например, свинец превращать в золото, старика — в стройного юношу...
Рецепт в принципе был прост: к свинцу, например, добавляли "философский камень", потом смесь нагревали на огне, и... свинец превращался в золото. Весь секрет, следовательно, заключался в изготовлении "философского камня". Ему нередко давали не менее таинственные и малопонятные названия: "красный камень", "панацея", "тинктура", "великий эликсир"... Секрет изготовления этих снадобий алхимики, как правило, не открывали или излагали его таким маловразумительным и туманным языком, что понять что-либо было невозможно.
Во II веке нашей эры в Китае, например, была написана книга под названием "Книга перемен". Автор этого объемистого труда вполне добросовестно рассказал об изготовлении пилюль, которые, по его убеждению, делали человека бессмертным.
Родина идей алхимиков — Древний Египет, Ассирия, Индия, Китай... Значительно позже их идеи перекочевали в Западную Европу. И не только перекочевали, но и прочно здесь обосновались. Где-то в середине XVI века алхимия не выдержала натиска новых научных идей, изжила себя и, так сказать, тихо скончалась. Но экспериментально установленные факты, по крупицам собранные алхимиками, сыграли свою положительную роль. Ими воспользовалась развивающаяся химия.
В начале семидесятых годов XX века на страницах некоторых зарубежных журналов вновь заговорили об "универсальном лекарстве". Оно обладало удивительными качествами. Таинственное вещество усиливало сократительную деятельность матки. Этой своей особенностью "лекарство века" сразу же привлекло внимание акушеров и гинекологов всего мира. Еще бы! Порой роженице требуется срочная помощь. Ребенку угрожает серьезная опасность. И вот тут на помощь приходит новое лекарство.
Появились сообщения, что таинственный препарат способен снижать артериальное давление, й, следовательно, его можно использовать при гипертойии, оДйой из самых распространенных болезней нашего времени.
Заговорили о возможности лечения другогб тяжейбго недуга — астмы.
Поток научных сообщений стремительно нарастал. В 1960 году, например, было опубликовано всего пять научных статей, через пять лет — 58. В 1970 году произошел настоящий информационный взрыв — новому классу химических соединений было посвящено 1200 публикаций! Наконец количество работ стало настолько значительным, что решили создать специальный научный журнал, в котором публиковались бы исследования, связанные с изучением различных сторон нового класса биологически активных веществ.
Название химических соединений, обладающих такими удивительными особенностями действия на человеческий организм, было непривычным даже для специалистов биохимиков — простагландины.
Простагландины — что это такое?
У каждого открытия своя история. Новое лекарство тоже имело свою историю, правда, не очень длинную, но все же...
Прежде чем познакомиться с ней, уточним терминологию.
У человека есть небольшая железа, вес которой составляет обычно 17-28 граммов. Она носит название предстательной. Нередко ее называют простатой. Предстательная железа вместе с семенными пузырьками входит в состав добавочных желез мужского полового тракта. Железа состоит из многочисленных долек и выработывает вязкую мутноватую жидкость белого цвета. Таким образом, термин "простагландины" связан с названием предстательной железы, с простатой.
А теперь о самой истории открытия "универсального лекарства". В 1913 году биологи заметили одну особенность действия веществ, получаемых из предстательной железы. Если взять такую железу у погибшего в результате несчастного случая мужчины, превратить ее в кашицу, а кашицу залить органическим растворителем, то в него перейдут вещества, обладающие свойствами жиров, — липиды. Биохимик в таком случае сказал бы: "Мы произвели экстракцию веществ и выделили липидную фракцию". Так вот, вытяжка из предстательной железы человека снижала у собак артериальное давление. В растворе содержалось какое-то химическое вещество неизвестной природы, которое обладало столь необычными свойствами.
Но все, как говорится, в свое время. Уровень развития биологии 60 лет назад не позволял выделить из вытяжки железы химическое соединение, обладающее необычными свойствами. Откровенно говоря, даже специалисты об этом открытии вскоре забыли.
В 1930 году было сделано еще одно важное наблюдение. Экспериментаторы заметили, что мужская семенная жидкость способна вызывать сокращение женской матки. Пытаясь разгадать механизм непонятного явления, исследователи, увы, сделали неправильные выводы. Они ошибочно приписали его действию совершенно других веществ, не имеющих к простагландинам прямого отношения.
В тридцатые годы нашего столетия было опубликовано несколько работ, выполненных в Англии и Швеции. Эти исследования велись целенаправленно, ученые активно искали неизвестное вещество, содержащееся в мужской семенной жидкости и обладающее необычными свойствами. Швед У. фон Эйлер сумел выделить химическое вещество, непохожее на все описанные ранее, которое возбуждало гладкую мускулатуру матки и заметно снижало артериальное давление. Не установив химического строения, исследователь все же решился дать ему имя — простагландин. У. фон Эйлер говорил о лекарстве в единственном числе, искренне веря, что простагландин — это одно-единственное вещество.
Если к органическому растворителю добавляют немножко кислоты, то выделяют так называемые "кислые липиды". В их состав и входило загадочное лекарство.
Когда ученые ищут новое лекарство, они часто поступают следующим образом. Хотят, например, найти неизвестное вещество, которое вызывает сокращение матки. Полоску мышц, вырезанную из матки экспериментальных животных, помещают" в стаканчик с физиологическим раствором. Потом к раствору добавляют капельку изучаемого вещества, например, спиртовую вытяжку из какого-то органа. Предположим, при этом наблюдают сокращение. Значит, вещество, которое разыскивают, здесь, в этой капельке, вместе с десятками, а может быть, и сотнями других соединений, не обладающих биологической активностью.
Как же среди десятков ненужных исследователю соединений найти искомое? Конечно, необходимо исходную смесь разделить на составные части, а потом проверить биологическую активность каждой все на той же полоске мышечных волоконцев. Таким путем можно отбросить все неактивные соединения и найти желаемое вещество "икс".
В принципе У. фон Эйлер так и поступал. Но простагландин, крестным отцом которого стал шведский исследователь, оказался "трудным" соединением. Во всяком случае, У. фон Эйлеру так и не удалось выделить это вещество в чистом виде из предстательных желез баранов. "Химический орешек" был слишком крепким.
То, чего не смог добиться учитель, попытался сделать его способный ученик. С. Бергстрем оказался более удачливым и более настойчивым. Переработав несколько тонн предстательных желез баранов, полученных на бойне, в 1949 году он выделил несколько миллиграммов загадочного соединения. Но только через 13 лет упорнейших научных поисков, в 1962 году, талантливый исследователь, использовав новейшую аналитическую технику и накопленный опыт, смог установить формулу простагландина. И тут ученого ожидала очередная неожиданность: простагландинов было несколько.
"Сезам, отворись"
Как все просто у героя арабских сказок Али-Бабы! Таинственное заклинание "Сезам, отворись!" он услышал случайно. Стоило его произнести, и перед ним открылись двери пещеры, полной несметных сокровищ. Увы, современному исследователю приходится проделать многолетнюю, трудоемкую, часто утомительную работу, чтобы докопаться до зерна истины. Путь к сокровищницам знаний затягивается на десятилетия... Исследование химической природы простагландинов, к сожалению, не является исключением из общего правила.
Существует парадокс. Если исследователь знает о каком-то явлении природы очень мало, оно нередко кажется ему бесперспективным для изучения. Накопился ряд интересных наблюдений, требующих объяснения. Прежние позиции пересматриваются, наступает период бурного изучения фактов. В это время значимость наблюдаемых явлений нередко переоценивают. Наконец биохимическая жизнь входит в берега, и все становится на свои места.
Такую эволюцию претерпели и наши представления о липидах.
В повседневной жизни мы имеем с ними дело постоянно: ведь липиды непременная составная часть нашей пищи. Но в быту их называют не липиды, а жиры, или масла.
Химики дают липидам довольно-таки точное определение. Липиды, говорят они, — это нерастворимые в воде составные части живой клетки, которые могут быть удалены из нее такими растворителями, как хлороформ, эфир, бензол...
Так вот, совсем еще недавно биохимия липидов считалась скучноватой и запутанной областью. Но за последнее десятилетие отношение к ним резко изменилось. Липидная проблема стала одной из центральных в современной биохимии. И вот почему.
Липиды входят в состав многочисленных полупроницаемых оболочек всех клеток организма, или, как говорят биологи, мембран. Об их строении мы уже говорили, когда рассказывали о сложном процессе образования энергии в живом организме. Без мембран существование жизни невозможно.
Липиды — резервы потенциального горючего. Достаточно вспомнить, что у всех животных перёд зимней спячкой откладываются солидные запасы жира. Наконец, многие органические вещества, обладающие свойствами липидов, являются биологически очень активными соединениями. Например, некоторые витамины или гормоны.
К липидам относятся также химические соединения, название которых для неспециалистов кажется необычным, — жирные кислоты. Кислотами их называют потому, что они обладают кислотными свойствами, а жирными — потому что входят в состав ряда жиров.
Если бы химическую терминологию пришлось создавать заново, то, конечно, можно было бы придумать для них более точное название. Но ведь рождение слов — процесс исторический, а химическая терминология всегда связана с развитием самой химии, Ничего не поделаешь, приходится мириться в терминологией, которая складывалась веками...
Для жирных кислот существует точное химическое определение. Их молекула представляет собой длинную углеводородную цепь, на конце которой всегда находится кислотная, или, как говорят химики, карбоксильная группировка. Жирные кислоты — это строительные блоки, которые постоянно входят в состав различных липидов. В клетках их обычно мало. Но в биохимии эта особенность ровным счетом ни о чем не говорит. Значительно чаще специалисты встречаются с противоположным явлением: присутствующее в клетке в ничтожных количествах химическое соединение играет огромную биологическую роль. Одним словом, как в старой пословице: мал золотник, да дорог!
Жирных кислот великое множество. Из клеток и тканей животных, растений и бактерий было выделено не менее 70 различных жирных кислот! Жирные кислоты, которые находят в клетках млекопитающих и высших растений, почти всегда содержат четное число атомов углерода, от 14 до 22. В свою очередь, в этой компании наиболее часто встречаются жирные кислоты, у которых 16 или 18 атомов углерода. В чем тут дело, до настоящего времени ничего толком не известно. Но, во всяком случае, это явление неслучайное. Вероятнее всего, химические соединения с таким числом углеродных атомов являются наиболее "удобными" для клеток. Какие физико-химические процессы лежат в основе такого "удобства", пока, увы, неясно.
Если в длинной углеродной цепи есть двойная или тройная химическая связь между соседними углеродными атомами, то про такую жирную кислоту говорят, что она ненасыщенная. Если же все связи между атомами углерода одинарные, то имеют дело с насыщенными жирными кислотами. Двойная или тройная связь между атомами углерода — связь с высокой способностью к реакции. Поэтому ненасыщенные жирные кислоты легко участвуют в реакциях присоединения по месту этой двойной или тройной связи.
Разговор о липидах и жирных кислотах ведется вот почему. Простагландины относятся как раз к липидам, а жирные кислоты имеют прямое отношение к их происхождению.
Любопытная деталь — изучение простагландинов настолько новая область естествознания, что во многих учебниках по биохимии этому классу биологически активных соединений отведено несколько скупых строчек или вообще о них не сказано ни слова. Например, в широкоизвестном учебнике по биологической химии, написанном крупным американским ученым и педагогом А. Ленинджером и опубликованном в 1972 году, простагландинам посвящено всего двенадцать строк.
Когда-то в незапамятные времена в процессе эволюции ненасыщенные жирные кислоты претерпели очень своеобразное превращение: длинную, вытянутую, как палка, молекулу жирной кислоты словно согнули пополам по самой середине. И не только согнули, но даже завязали узелком на память. В месте перегиба прямолинейная углеродная цепочка замкнулась и образовала кольцо, а точнее, пятичленный цикл. Получилась молекула простагландина, обладающая принципиально новыми качествами. Молекула чем-то напоминает первый искусственный спутник Земли: пятичленный цикл похож на сам спутник, а два конца углеродной цепочки — на длинные "усы" этого спутника.
Сегодня ученым известно около 20 простагландинов. На первый взгляд все они похожи один на другой. Однако, казалось бы, незначительная разница в строении придает каждому из них характерные индивидуальные свойства.
Чтобы облегчить общение с довольно-таки большой компанией простагландинов, их разделили на четыре основные группы и каждой присвоили свою букву латинского шрифта: Е, А, В, F. Все они различаются друг от друга особенностями строения пятичленного цикла, а точнее, положением двойной связи и наличием разных химических группировок. Молекула простагландинов не плоская, как лист писчей бумаги: она объемна, трехмерна.
Изучение строения простагландинов в известном смысле прошло классический путь развития: сначала заметили, что какие-то вещества необычного химического строения обладают способностью вызывать определенные ответные биологические реакции, и только потом определили, что это такое. Как и полагается для классического пути, завершал исследование искусственный синтез природного химического соединения. Очень хорошие работы по синтезу простагландинов могли быть выполнены только при условии эффективного контроля за пространственным расположением химических группировок во вновь синтезируемых соединениях. Именно этот контроль позволил талантливому американскому исследователю Э. Кори и его сотрудникам получить ряд природных простагландинов.
Наступает, по-видимому, последний этап в изучении тонкого строения этих веществ. Экспериментаторы работают над тем, чтобы "улучшить" молекулу этого биологически активного вещества и "дополнить" творчество матери-природы, найти еще более эффективные и удобные для использования простагландины.
В глубинах клетки
Каким путем ухитряется клетка из более простых соединений построить своеобразную молекулу простаглаидина, обладающего мощным биологическим действием, которое не свойственно исходным полупродуктам? Где это все происходит? Давно ли живые организмы "научились" это делать?
Если кормить молодых крысят пищей, в которой отсутствуют некоторые жирные кислоты, то вскоре рост животных замедляется, потом останавливается, у них начинается заболевание кожи. Ни к чему хорошему это не приводит. Биологи такие жирные кислоты называют незаменимыми для организма. Для синтеза простаглаидина Е как раз необходима незаменимая жирная кислота, арахидоновая. Она поступает с растительной пищей, поскольку растения способны синтезировать эти жирные кислоты.
Химические превращения арахидоновой кислоты происходят в полупроницаемых оболочках клетки, или, иными словами, в мембране. Она окружает клетку со всех сторон и отделяет ее от других клеток. Другие мембраны пронизывают клетку и все внутриклеточные образования. Наружные мембраны можно сравнить с наружными стенами современного жилого здания, внутренние — с перегородками между этажами здания и стенками многочисленных квартир.
Мембраны — образования тонкие и весьма сложные. Толщина наружных мембран составляет 60-100 ангстрем. Одна клетка расположена обычно от другой на некотором расстоянии, и это пространство заполнено "средой", имеющей сложный химический состав. Если рассмотреть клеточную мембрану под электронным микроскопом, то можно заметить ее трехслойность. В середине — стройные ряды молекул липидов, снаружи — два слоя белка, каждый из которых имеет толщину белковой молекулы.
У некоторых клеток на поверхности можно увидеть густую щеточку тонких выростов, у основания этих выростов — впячивания внутрь клетки. Часто кусочек оболочки одной клетки как бы внедряется в поверхность другой и образует нечто вроде перемычки. Размеры всех этих образований на поверхности клетки крайне малы, но число их огромно. На одну клетку может приходиться до 3 тысяч тонких выростов, а на 1 квадратный миллиметр поверхности кишечника человека — 200 миллионов!
Наружные мембраны пронизаны маленькими отверстиями — порами. Пора — не просто дырочка на поверхности клетки. Поры могут возникать и исчезать в зависимости от изменений внешней среды, различных сигналов, поступающих от нервной системы. Размеры пор меняются под влиянием гормонов. На некоторых участках поверхности мембраны поры возникают и исчезают непрерывно.
С точки зрения современного биохимика клеточная оболочка — настоящая биохимическая фабрика. В каждом цехе этой фабрики, в каждом определенном месте клеточной оболочки идет определенная химическая реакция.
Уже лет тридцать назад исследователи умели приготовлять из печени обыкновенной лабораторной белой крысы тонко раздробленную кашицу и с помощью центрифугирования выделять из нее клеточные ядра, митохондрии и другие видимые в обычный световой микроскоп частицы. Все, что оставалось от клеток после центрифугирования, условно называли "мелкими частицами", а потом придумали для них специальное название "микросомы". Название это, как ни странно, прижилось, хотя, как выяснилось в последние годы, в микросомы входит целый ряд разнородных компонентов. Одной из составных частей микросом являются, например, внутренние мембраны клетки. Другой — хорошо изученные в последние годы рибосомы. С ними мы познакомились раньше. Именно в них происходит синтез белка. Третья составная часть микросом — содержимое многочисленных пузырьков, которые постоянно видны внутри клетки.
Так вот, дальнейшие превращения уже известной нам арахидоновой кислоты происходят где-то в микросомах. Где точно, никто не знает. Известно только, что для этого необходимы специальные ферменты. Что реакция идет в присутствии кислорода. Что необходимы кое-какие добавки.
Одним словом, знают пока не ахти как много.
Но факт остается фактом, именно в микросомной фракции происходит таинство: молекула жирной кислоты, состоящая из двадцати углеродных атомов, сгибается пополам, химическая связь между восьмым и двенадцатым атомами углерода замыкается, и образуется пятичленный цикл, от которого, как два длинных хвостика, отходят оставшиеся части молекулы жирной кислоты. Рождается молекула простагландина Е.
А действительно, что же происходит с простагландинами внутри клетки? По-видимому, сначала эти биологически очень активные вещества должны выполнить какую-то работу, проявить свое физиологическое действие. Ну а потом? Что произойдет с ними?
С ненужным для клетки простагландином происходят следующие превращения. В процессе окисления от простагландина "откалываются" кусочки, состоящие из двух или четырех углеродных атомов. Постепенно молекула становится короче и короче. Простагландин, когда-то образовавшийся из незаменимой жирной кислоты, снова превращается в кислоту, но уже обладающую иными химическими и биологическими свойствами. Наблюдаются изменения и в пятичленном цикле. Наконец образовавшаяся молекула выводится из организма через почки.
Описанный путь превращений — это, так сказать, "усредненный" путь разрушения молекулы. Исследователи обнаружили любопытную особенность: у различных животных существуют свои биохимические приемы, с помощью которых организм разделывается с ненужной ему молекулой. У лабораторной крысы — один путь превращений, у морской свинки — другой, у человека — третий... И так далее. Но в принципе они схожи.
А теперь настало время ответить на вопрос: давно ли научились млекопитающие делать простагландины?
Вопрос этот далеко не праздный. Он связан с нерешенной проблемой происхождения жизни на нашей планете. Ведь естественно предположение, что все органические соединения на Земле появились не сразу, а постепенно. Следовательно, некоторые из них возрастом постарше, другие помоложе.
Ученые считают, что простагландины — это древние химические вещества, древние в эволюционном смысле. Не исключено, что они встречались в "первичном бульоне" из органических веществ, который существовал в Мировом океане 3 миллиарда лет назад...
Поводом для таких рассуждений послужил установленный учеными факт. В океане живет примитивный коралл морской кнут. Это один из древнейших живых организмов на Земле. Исследователей поразило следующее обстоятельство: в теле морского кнута содержится чудовищное количество простагландина. Свыше полутора процентов от его собственного веса. В то же время в теле высокоорганизованных животных, например крысы, простагландинов ничтожно мало — порядка 0,001 миллиграмма на грамм сырой ткани. Таким образом, сообщение о высоком содержании простагландинов в теле примитивного коралла — интересная информация для серьезных раздумий.
Современное состояние науки и техники позволяет создать в лаборатории условия, которые существуют на Луне, Марсе, некоторых других планетах солнечной системы. Можно воспроизвести и обстановку древней Земли: температуру, состав атмосферы, влажность, радиационный фон и многое другое. Уже доказано, что все основные блоки, из которых строится живая клетка, легко образуются в экспериментах, воспроизводящих условия первобытной Земли. Такими строительными блоками были аминокислоты, простейшие полупродукты для построения нуклеиновых кислот и хорошо знакомые нам жирные кислоты. Более того, все эти химические соединения находят в самых древних горных и осадочных породах, даже в метеоритах. Если же образуются жирные кислоты, то здесь до простагландинов, как говорится, рукой подать.
Ученые высказывают смелую гипотезу, которая подкупает своей логичностью. Они говорят: все существующие на Земле типы биологических молекул — неизбежный результат химической эволюции. В любом месте вселенной, где бы ни возникли условия, сходные с условиями древней Земли, должны образовываться сходные с земными органические вещества. Не исключено, что простагландины есть не только на нашей планете,
Внутриклеточные гормоны
История биологии и медицины знает немало открытий, совершивших за короткий промежуток времени триумфальное шествие по научно-исследовательским центрам во всем мире. Лет двадцать назад достигла своего апогея эпоха антибиотиков. За ней последовала эпоха гормональных препаратов. Не вступаем ли мы сейчас в эпоху простагландинов?
Совсем недавно в одном из солидных академических научно-популярных журналов была напечатана статья с характерным названием "Простагландины — чудо-лекарство семидесятых годов?". Автор статьи как бы предлагал читателям самим ответить на вопрос: смогут ли простагландины стать универсальным лекарством?
Конечно, лекарства от всех болезней не было и быть не может. Однако существуют химические соединения, которые обладают на редкость разнообразными биологическими функциями. Они наделены удивительной способностью согласовывать между собой самые разнообразные процессы у животных, растений и насекомых. Такими универсальными координаторами служат, например, гормоны.
Их необыкновенные способности удобно продемонстрировать в опытах с крупной гусеницей шелкопрядацекропии. Она, как и полагается, через определенное время превращается в куколку, а затем в бабочку. Если взрослую гусеницу разрезать пополам, то, хотя обе половинки способны жить, в куколку может превратиться только одна. Та, что имеет голову.
Если целую гусеницу перевязать ниткой, в результате такой операции разовьется странное существо. Передняя часть гусеницы превратится в бабочку, а задняя останется гусеницей. Наконец, если соединить между собой восемь половинок от восьми обезглавленных гусениц в одну цепочку, а к ней присоединить девятую половинку с головой, получится уродливое существо, способное к дальнейшим преобразованиям.
Значит, в головной части гусеницы вырабатывается какой-то гормон. Ведь гормоны — это регуляторы биологических процессов в масштабах всего организма, которые синтезируются в определенных частях тела и разносятся с током крови или другой жидкости. Гормоны оказывают влияние на деятельность многих органов, удаленных от места их образования.
В последние годы некоторые исследователи стали называть простагландины внутриклеточными гормонами — регуляторами биологических процесов в масштабах не целого организма, а только одной клетки. Можно спорить с авторами о правомочности нового термина, но в одном они правы. Нововведение подчеркивает универсальность, многоплановость действия простагландинов.
Акушеры знают, что при родах в ряде случаев необходимы лекарства, вызывающие стимуляцию родовой деятельности матки. Процесс рождения ребенка — процесс сложный. Так вот, вполне возможно, что простагландины вскоре смогут найти широкое применение в акушерской практике, хотя механизм их возбуждающего действия на матку еще далеко не изучен.
Углубленные исследования в этом направлении идут в Советском Союзе. Вот, например, как проводилась одна из многочисленных серий опытов в работах двух видных советских ученых — академика Л. Персианинова и профессора А. Кудрина.
Матка крольчих по некоторым физиологическим особенностям близка к матке человека. Они одинаково реагируют на некоторые лекарства, гормоны и физиологически активные вещества. Поэтому исследователи проводили опыты на изолированной матке нерожавших, рожавших и беременных крольчих.
Орган помещали в стеклянный стаканчик с физиологическим раствором, к которому добавляли изучаемые вещества и следили за поведением изолированной матки.
Ученые считают, что в сокращении матки большое значение играют специальные воспринимающие участки на поверхности клеток, рецепторы. Лекарство или гормон сначала действует на этот воспринимающий участок клетки, на рецептор. Ответ на воздействие лекарства или гормона передается во внутренние отделы клетки. И уже в глубине ее каким-то образом включаются механизмы, приводящие в конечном итоге к сокращению матки.
Оказалось, что простагландин вызывает сокращение матки и в том случае, когда все известные рецепторы на поверхности клетки "закрыты" с помощью специальных химических веществ. Это позволяет предположить, что простагландины имеют на поверхности клетки свои "персональные" чувствительные участки, свои рецепторы.
Простагландин, который используется для стимулирования родовой деятельности у женщин, можно применять и когда нужно прервать беременность. В ряде случаев к нему прибегают и по медицинским соображениям, особенно когда беременность угрожает жизни матери.
Простагландин F — два альфа обладает одной характерной особенностью. При разных способах введения лекарство способно вызвать сильное сокращение матки практически в любые сроки беременности.
Каждый год приносит новый урожай сведений о биологической активности простагландинов.
Биохимики знали давно: основным "топливом" для большинства организмов служат углеводы. Во время работы мозга практически единственным источником энергии является глюкоза. Однако по самым последним данным, по меньшей мере половина энергии в организме млекопитающих образуется за счет окисления жирных кислот. Их окисление и образование энергии происходят в клетках печени, почек, сердца, скелетных мышцах...
У птиц, совершающих весенние и осенние перелеты на тысячи километров, липиды и жирные кислоты, по существу, единственный источник "топлива". Жир и жирные кислоты поддерживают жизнь животных во время длинной зимней спячки. Из всего этого следует, что в организме животных и птиц должны существовать специальные механизмы, с помощью которых можно включать и выключать биохимическую "машину", нарабатывающую энергию из жирных кислот.
Так вот, оказалось, что простагландин Е тормозит, а в ряде случаев и полностью подавляет поступление жирных кислот из жировой ткани. Стоило его добавить к ткани животных совершенно в ничтожных количествах, как мобилизация жирных кислот резко снижалась. Подумайте сами, одна десятитысячная доля миллиграмма полностью затормаживала этот процесс.
Конечно, простагландин Е только один из "выключателей биохимической машины" работающих на жирных кислотах. В сложном организме млекопитающих наработка энергии находится под контролем нервной и эндокринной систем, зависит от характера пищи и внешних условий окружающей среды.
Существуют болезни века.
В средние века в Европе такими болезнями были чума, холера, оспа... В XIX веке настоящим бичом городских трущоб стал туберкулез. Сейчас эти болезни практически полностью побеждены, во всяком случае, с ними умеют успешно бороться.
В наши дни болезнями века стали сердечно-сосудистые заболевания. К числу их можно отнести гипертоническую болезнь. Поэтому внимание ученых постоянно приковано к исследованиям, направленным на поиски средств от гипертонии.
Врачи и биологи долгое время безуспешно пытались понять, почему удаление почек у экспериментальных животных обязательно приводит к повышению артериального давления. Наконец, американскому исследователю Д. Ли удалось выделить из почек вещество неизвестной химической природы, которое на короткий промежуток времени снижало артериальное давление. Прошло несколько лет упорных поисков, и тот же ученый выяснил, что это простагландин А — два альфа. Тогда Д. Ли высказал предположение: некоторые формы гипертонической болезни вызываются тем, что в почках вырабатывается недостаточно простагландина.
Сообщение, что простагландин снижает давление крови и увеличивает частоту сердечных сокращений, было встречено с огромным интересом. Им заинтересовались и биологи и врачи. И вот было обнаружено: почки выделяют в кровь два противогипертонических простагландина. Они обладают способностью расширять сосуды и увеличивать скорость тока крови в почках. Сегодня лекарства, полностью излечивающего от гипертонии, пока еще не создано. Поиск путей лечения "болезни века" продолжается.
Существует другое серьезное заболевание — астма. При ее тяжелых формах человек испытывает удушье. Долгие годы врачи бьются над решением нелегкой проблемы, как лечить эту болезнь. И вот в исследовательских лабораториях было обнаружено, что некоторые простагландины, а также их предшественнику вызывают отчетливо видимое расслабление гладких мышц бронхов у млекопитающих и человека. Логично было предположить, что эти простагландины можно использовать при лечении бронхиальной астмы.
Вопрос этот, к сожалению, пока еще не решен положительно. Однако уже показано, что вдыхание аэрозоля, содержащего простагландин Е, вызывает расширение бронхов. Его действие в 10-100 раз сильнее, чем у всех известных лекарств, применяемых для этих целей.
Кто не слышал о таком распространенном заболевании, как ядва желудка? Причины его сложны и многообразны. Повышенная секреция желудочного сока ускоряет образование язвы на стенке желудка. И вот в экспериментах на лабораторных животных было обнаружено, что некоторые из простагландинов обладают разнообразным действием на желудочно-кишечный тракт. Простагландины Е и А тормозили секрецию желудочного сока, а простагландин Ё угнетал деятельность поджелудочной железы и вызывал сокращение тонких кишок.
Однако говорить о внедрении простагландинов в лечебную практику преждевременно. Механизм действия простагландинов, их побочное влияние изучены еще недостаточно. Лекарство обладает необыкновенной гибкостью. Одни простагландины, например, способны снижать артериальное давление, другие, наоборот, его повышают. В чем тут дело, еще неизвестно. Более того, даже один и тот же простагландин при введении разными методами и дозировками может вызвать противоположное действие. Не случайно на недавно состоявшейся очередной "простагландиновой" международной конференции ученые из разных стран призывали не торопиться с применением простагландинов в лечебной практике. Необходимо тщательно исследовать возможности побочного действия этой новой группы биологически очень активных веществ.
Ученые говорят...
Любое крупное научное открытие в биологии и медицине вызывает своего рода "взрывную волну" — период повышенного интереса к новому завоеванию науки. Число исследователей, которые начинают заниматься новой проблемой, растет в геометрической прогрессии. В последние годы внимание биохимиков, врачей, фармакологов приковано к "простагландиновой проблеме".
"Простагландиновая лихорадка" продолжается и сегодня, потому что обнаруживаются все новые и новые свойства этих на редкость биологически активных веществ. Широта их действия, способность проявлять свою активность в невесомых количествах, участие в самых разнообразных биохимических процессах, способность быстро отвечать на меняющиеся условия внешней среды — все это позволило некоторым ученым говорить о простагландинах как о внутриклеточных гормонах.
Биохимический механизм действия простагландинов еще далеко не ясен. Есть несколько гипотез. Вот одна из них.
Гормоны (регуляторы жизненных функций в масштабах всего организма) дают "сигнал" в клетку о необходимости синтеза простагландинов (внутриклеточных гормонов). Этот процесс сопровождается превращением энергетического резерва клетки (аденозинтрифосфорной кислоты) в новое соединение — в так называемую циклическую аденозинмонофосфорную кислоту. И вот это новое соединение заставляет клетку отвечать на гормональный "сигнал".
Простагландины никогда не запасаются клеткой впрок, в клетках млекопитающих их всегда ничтожно мало. Это обстоятельство подкрепляет предположение, что "внутриклеточные" гормоны производятся клеткой по мере надобности.
Ни больше и ни меньше, а столько, сколько надо.
Объяснить многообразие действия простагландинов единым механизмом в настоящее время нельзя. Видимо, они влияют на ткани непосредственно, считают одни исследователи.
Пока бесспорно только, что это местные гормоны, действующие на гладкомышечные органы и ткани, говорят другие.
"Простагландины привлекли к себе внимание акушеров-гинекологов сразу же после того, как было обнаружено, что они способны активно стимулировать сократительную деятельность матки. Простагландины — это перспективное средство", — считает академик Л. Персианинов, директор Всесоюзного научно-исследовательского института акушерства и гинекологии.
"Синтез простагландинов — это прекрасная демонстрация возможностей современной химии природных соединений", — пишет химик, профессор Г. Самохвалов.
Сегодня простагландинами занимаются ученые разных специальностей: биологи и медики, химики и физико-химики. И конечно, большой отряд среди этой армии ученых составляют биохимики.
Химики-синтетики в СССР и за рубежом уже готовы к синтезу этих в высшей степени биологически активных соединений. И вот что любопытно. Накопленный опыт показывает, что некоторые производные природных простагландинов биологически даже более активны, чем их родительские формы. Отдельные из вновь синтезированных производных и устойчивее химически и обладают более "нацеленным" на ту или иную физиологическую систему действием.
Пожалуй, в настоящее время биологи и медики в исследовании простагландинов заметно отстают от ушедших вперед химиков. Во всяком случае, пока ни один из простагландинов не рекомендован в качестве медикамента. Но можно с уверенностью сказать, что время, когда простагландины будут служить человеку, не за горами.