Вездесущие гормоны - Игорь Кветной

Голландию недаром зовут страной тюльпанов. Разно-цветные ковры этих дивных цветов устилают площади, скверы, парки Амстердама и других городов этой страны. К нашему рассказу они имеют прямое отношение, потому что, как оказалось, бутоны их способны хранить намять о своем развитии.

На особых сортах королевских тюльпанов, цветы которых развиваются из симметричных семяпочек, провели эксперименты, позволившие установить, что в биохимических механизмах памяти растений участвуют вещества, подобные (по своей активности и биологическим эффектам) гормонам животных.

События, о которых сейчас пойдет речь, тоже развивались в Голландии. Ученые из Амстердамского университета М. Апплезвейг и Ф. Баудри, занимаясь изучением физиологических свойств гипофизарного АКТГ (адренокортикотропного гормона), еще в 1955 году обнаружили, что, помимо своего основного действия - усиления синтеза кортикостероидов (гормонов коры надпочечников), он влияет на процессы обучения. Исследователи установили, что удаление гипофиза резко снижало у животных способность к выработке условного рефлекса. Вначале они предположили, что такое явление может быть обусловлено недостатком многих гормонов гипофиза. Однако дополнительные опыты показали, что именно АКТГ повинен в этом. Введение его животным с удаленным гипофизом полностью восстанавливало их способность к обучению. Дополнительным подтверждением послужил и тот факт, что инъекции АКТГ крысам с неповрежденным гипофизом тоже стимулировали выработку условного рефлекса. Описанные работы явились основополагающими для развития целого научного направления по изучению гормонов гипофиза как регуляторов памяти и поведения.

Продолжая успешно начатые исследования, голландские специалисты установили чрезвычайно интересный факт. Оказалось, что молекула АКТГ неравнозначна по характеру биологического действия своих фрагментов. По своей химической структуре АКТГ - пептид, состоящий из 39 аминокислотных остатков. Так вот, основную функцию АКТГ - стимуляцию выработки гормонов корой надпочечников - несет участок, занимающий в молекуле АКТГ место с 4 по 10 аминокислотные остатки (АКТГ4-10). АКТГ15-24 вообще не обладает гормональным эффектом, но зато он отвечает за связывание гормона с рецепторами тканей, то есть создает условия для реализации биологической активности гормона. А вот влиянием на память и обучение обладает маленький фрагмент АКТГ4-7. Возник вопрос: может быть, влияиие АКТГ на обучение реализуется не им самим, а через активацию коры надпочечников? Проверили - нет. Надпочечники здесь ни при чем. У животных с удаленными надпочечниками АКТГ стимулировал процессы обучения так же, как и у контрольных крыс. Д. де Вида и В. Гиспена, соотечественников Апплезвейга и Баудри. заинтересовали другие гормоны - вазопрессин и окситоцин. Эти вещества, известные еще в первой половине XX века, являются антагонистами. Вазопрессин в малых дозах задерживает выделение воды из организма, а в больших вызывает сокращение кровеносных сосудов, способствуя движению крови по ним. Окситоцин угнетает эффекты вазопрессина и, кроме того, усиливает выделение молока грудными железами и стимулирует во время родов сокращение мускулатуры матки. Как нередко бывает в науке (и мы об этом уже говорили), факт влияния вазопрессина на память был установлен случайно. Де Вид и Гиспен занимались изучением несахарного диабета - болезни, возникающей при недостаточной выработке вазопрессина. Нехватка вазопрессина ведет к усилению выделения воды, что способствует накоплению сахара в организме и развитию соответствующих патологических явлений. Для изучения несахарного диабета была выведена специальная линия крыс, у которых в результате хромосомных нарушений не синтезировался вазопрессин. Проводя основные исследования, ученые вдруг заметили, что у таких крыс условные реакции вырабатываются гораздо медленнее и угасают значительно быстрее, чем у животных с нормальным уровнем синтеза вазопрессина.

Заинтересовавшись этим, решили посмотреть, что произойдет при введении таким крысам экзогенного вазопрессина. Результат оказался впечатляющим - животные обучались так же хорошо, как нормальные крысы. Сделали эксперимент "от противного" - нормальным крысам ввели в мозг сыворотку, содержащую антитела к вазопрессину. Связанный и, следовательно, инактивированный в результате такой процедуры гормон снижал способность крыс к обучению.

Итак, было установлено, что АКТГ и вазопрессин стимулируют память и обучение. Факт требовал объяснения: каков механизм действия фрагментов АКТГ и вазопрессина на эти процессы? Мнения, высказываемые учеными, можно свести к двум точкам зрения. Первая - фрагменты АКТГ и вазопрессин обостряют внимание, улучшают восприятие окружающей обстановки, усиливают влечение к обучению. Сторонники другой гипотезы считают, что гипоталамо-гипофизарные гормоны действуют после восприятия, влияют на переход запечатленного в состояние долговременной памяти.

Окситоцин - антагонист вазопрессина и АКТГ

Сотрудники МГУ имени М. В. Ломоносова А. Каменский и С. Титов установили, что между предложенными гипотезами нет явных противоречий. Их исследования показали, что фрагменты АКТГ и вазопрессин взаимодействуют с клетками многих структур мозга, изменяют обмен нейромедиаторов, увеличивают интенсивность синтеза белков, улучшают нервно-мышечную передачу, замедляют наступление утомления. Кроме того, в мозге существуют особые группы клеток, чувствительные к фрагментам АКТГ. В опытах с мечеными фрагментами АКТГ было обнаружено, что в структурах промежуточного мозга таламусе и гнппокампе, происходит избирательное накопление введенного извне пептида, имеющего радиоактивную метку. И это не случайно. Именно с таламусом нейрофизиологи связывают обработку информации, поступающей от органов чувств в центральную нервную систему, а в гиппокампе осуществляются сложные биохимические процессы, лежащие в основе обучения.

Окситоцин - антагонист вазопрессина и АКТГ. Он угнетает процессы запоминания, что подтверждается экспериментально и клинически. При сотрясении и других травмах головного мозга у больных наступает амнезия (потеря памяти). Они не могут вспомнить события, предшествующие травме. При этом в спинномозговой жидкости находят понижение концентрации вазопрессина и увеличение содержания окситоцина.

Установленные эффекты гипоталамических и гипофи-зарных гормонов уже находят свое применение в медицинской практике. Еще в 1970 году венгерский психоневролог Е. Эндреци описал уменьшение выраженности депрессии у больных при введении им АКТГ 1-10. Позднее в его и других клиниках было установлено, что применение малых доз АКТГ 4-10 усиливает внимание, улучшает использование информации, ускоряет адаптационные реакции у психиатрических больных.

В зарубежных и отечественных клиниках испытывалось действие небольших доз вазопрессина у различных категорий больных. В ряде случаев отмечалось определенное восстановление памяти у пациентов после черепно-мозговых травм, улучшалось состояние больных шизофренией, страдавших нарушением реакции на внешние раздражители, безразличием и неконтактностью.

Ленинградские врачи В. Медведев, Г. Акимов и В. Бахарев в 1980-1981 годах провели на себе любопытные эксперименты. Они закапывали в нос 0,5 миллиграмма АКТГ4-7 и через 45 минут проводили психофизиологическое обследование с применением специальных тестов на запоминание, усвоение, анализ поступившей информации. Разумеется, будучи честными исследователями, они вели и контрольные опыты с введением в нос физиологического раствора. При этом испытуемый не знал, что ему вводили. Оказалось, что исследуемый гормон улучшал кратковременную и ассоциативную память, пространственное восприятие, повышал устойчивость внимания к внешним "шумам", увеличивая объем оперативной памяти. Крайне интересно то, что максимальный эффект наблюдался у лиц с исходно плохой памятью.

Есть все основания надеяться, что дальнейшие углубленные исследования в этом направлении окажутся полезными и в теоретическом и в практическом плане - помогут глубже понять тонкие механизмы деятельности головного мозга и внесут свой вклад в разработку новых эффективных психо- и нейротропных лекарственных препаратов.

Эндокринный мозг

Эндокринный мозг

Лет 20 назад, прочитав название этой главы, биологи в лучшем случае просто недоуменно пожали бы плечами, в худшем - публично обвинили бы автора в ереси и абсурдности суждений.

Сейчас это не только не вызывает удивления, но даже наборот - термин "эндокринный мозг", предложенный Дж. Хыоджесом в 1978 году, достаточно точно отражает существо дела. Открытие в мозге гормонально активных веществ действительно привело, по выражению известного американского нейробиолога Д. Хьюбела, к "подлинному взрыву открытий и прозрений" - выяснению тонких, ранее совершенно неизвестных механизмов деятельности мозга, хранения и переработки информации, памяти, возникновения и развития некоторых заболеваний, к разработке перспективных методов их лечения.