Человеческий мозг. От аксона до нейрона. - Айзек Азимов

Сахарный диабет довольно распространенное заболевание; в западном мире в течение жизни сахарным диабетом заболевает 1 — 2 % населения. Только в Соединенных Штатах насчитывается более миллиона диабетиков. Болезнь с наибольшей частотой поражает людей среднего возраста и чаще встречается при ожирении. Кроме того, это одна из немногих болезней, которые развиваются у женщин чаще, чему мужчин. Болезнь часто поражает членов одной семьи, поэтому родственники больного диабетом имеют больше шансов заболеть, чем люди, у которых в семейном анамнезе нет сахарного диабета. К симптомам этой болезни относятся голод, жажда, даже если человек много ест и пьет. При отсутствии лечения диабетик не в состоянии усвоить пищу, которую он потребляет. Сильно повышено количество выделяемой мочи. Кроме того, больной сильно худеет. Через некоторое время — при отсутствии лечения — он впадает в кому и умирает.

Это заболевание до сих пор остается неизлечимым, в том смысле, что диабетик никогда не станет здоровым человеком после проведенного курса лечения и не перестанет в нем нуждаться. Однако он может, получая поддерживающее пожизненное лечение, вести почти нормальную жизнь (благодаря достижениям XX века), и это достижение ни в коем случае нельзя умалять.

Целое поколение ученых пыталось выделить инсулин из островков Лангерганса.

Успех пришел, наконец, к 30-летнему канадскому врачу Фредерику Гранту Бантингу, который летом 1921 года работал в университете Торонто, стараясь решить эту проблему. Ему помогал 21-летний врач Чарльз Герберт Вест. Бантинг и Бест сделали решающий шаг: они перевязали выводной проток поджелудочной железы у экспериментального животного и выждали семь недель, прежде чем забить его и приступить к экстракции гормона и панкреатической железы.

Предыдущие попытки не имели успеха, потому что гормон инсулин — это белок, а энзимы, содержащиеся в обычных клетках поджелудочной железы, предназначены специально для их разрушения. Эти энзимы разрушали инсулин даже в тех случаях, когда перед экстракцией инсулина ткань железы измельчали до кашицеобразной консистенции. Перевязав проток, Бантинг и Бест добились атрофии ткани железы, и ее обычные клетки утратили свою функцию. Теперь можно было спокойно выделять гормон из живых островков, которым не угрожало действие расщепляющих белки ферментов. Как только метод производства инсулина был разработан, появилась возможность успешно лечить сахарный диабет. За свое открытие Бантинг в 1923 году получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Бантинг предложил назвать гормон илетином (от английского слова islet — «островок»). Однако еще до того, как гормон был выделен в чистом виде, для него уже было предложено название «инсулин» (insulaпа латинском языке означает «остров»), — это латинизированное название и было окончательно принято. Инсулин принадлежит к группе гормонов, которые направляют и координируют тысячи биохимических реакций, протекающих ежесекундно в живых тканях. Все эти реакции связаны между собой сложнейшим образом, при этом любое более или менее значительное изменение скорости одной из них влияет на другие, которые используют в качестве реагентов продукты первой реакции. Эти следующие реакции таким же образом влияют на протекание следующих процессов и так далее1.

1 Именно об этой невероятной по своей сложности упорядоченной совокупности биохимических реакций мы говорим, произнося слово «метаболизм» (от греческого «метаболо» — «бросаю и разные стороны»).

Эта взаимосвязь, эта взаимозависимость настолько велики, что когда блокируется протекание какой-то, пусть одной, но ключевой реакции, то это нарушение может быть фатальным и иногда закапчивается быстрой гибелью организма. Есть яды, которые в ничтожных количествах могут быстро убить человека, потому что обладают способностью останавливать какую-либо ключевую биохимическую реакцию. Все это очень похоже на красиво уложенную пирамиду консервных банок или карточный домик. Вытащите одну банку или одну карту — и вся конструкция немедленно рассыплется. Но если общее устройство метаболизма столь уязвимо по отношению к воздействию крошечной дозы чужеродного яда, то оно может быть столь же уязвимым по отношению к износу под воздействием рутинных событий окружающей среды. Продолжим нашу аналогию. Допустим, что никто не подойдет к пирамидке банок и не вытащит одну из них из нижнего ряда. Но пирамидка может расшататься от сотрясений из-за проехавшего мимо тяжелого грузовика, кто-то может случайно задеть ногой нижний ряд или толкнуть пирамидку. Допустим, далее, что продавцы внимательно следят за состоянием и фамидки и поправляют ее, если какие-то банки смешаются или вся пирамидка опасно теряет равновесие. Было бы еще удобнее, если бы существовал магнитный механизм, который автоматически возвращал бы на место сместившиеся банки.

Наш метаболизм, то есть обмен веществ, организован намного лучше и рациональнее, чем оформление витрины самого шикарного магазина. Давайте рассмотрим это па примере. После еды углеводы, содержащиеся в пище, расщепляются до простых Сахаров, по большей части до глюкозы («сладкий», греч.). Глюкоза проникает сквозь стенку кишки и всасывается в кровь.

Если бы кровь принимала всю всосавшуюся глюкозу и дело на этом заканчивалось бы, то вскоре кровь превратилась бы в густой сироп от всей накопившейся в ней глюкозы. В этом случае сердце, каким бы мощным оно ни было, в конце концов отказалось бы проталкивать по сосудам густую массу и остановилось бы. Но этого, по счастью, не происходит. По короткому сосуду (воротной вене) глюкоза попадает в печень, которая фильтрует глюкозу из крови и превращает в запас нерастворимого, крахмалоподобного вещества, которое называется гликоген («рождающий сахар», греч.)и хранится в печеночных клетках. Кровь, покидающая печень сразу после еды, содержит не более 130 мг% глюкозы1 в результате работы печени. В дальнейшем содержание глюкозы в крови быстро падает до 60 — 90 мг%, что соответствует уровню глюкозы в крови натощак.

1 1 мг% соответствует содержанию 1 мг вещества в 100 мл крови.

Глюкоза является первичным топливом клетки каждая клетка поглощает всю нужную ей глюкозу только из крови, а потом расщепляет ее в своем энергетическом котле в ходе последовательности сложных реакций до углекислого газа и воды. В результате этого процесса высвобождается необходимая клетке энергия. Поскольку каждая клетка зависит от глюкозы, то всей глюкозы, содержащейся в крови, хватило бы на считанные минуты. Но этого не происходит, потому что печень постоянно расщепляет накопленный в ней гликоген на молекулы глюкозы и выбрасывает ее в кровь. При этом количество высвобождаемой из печени глюкозы точно соответствует количеству глюкозы, потребленной клетками.

Итак, получается, что печень вовлекается в поддержание постоянного уровня глюкозы в крови двумя противоположными друг другу путями, которые включают в себя множество сложным образом взаимосвязанных реакций. Когда поступление глюкозы превышает ее расход, как это бывает после еды, глюкоза запасается в печени в виде гликогена. Когда же поступление глюкозы временно становится меньше потребления, как это бывает в промежутках между приемами пищи, то гликоген расщепляется до глюкозы, которая высвобождается в кровеносное русло, восстанавливая равновесие. Конечным результатом является (у здоровых людей) поддержание глюкозы в определенных, довольно узких пределах. Концентрация глюкозы никогда не поднимается до такого опасного уровня, когда повышается вязкость крови и никогда не опускается ниже того уровня, на котором начинается голодание клеток.

Но что именно поддерживает такое равновесие. Еда может быть обильной и скудной, принимать ее можно с разными интервалами. Иногда мы подолгу не принимаем пищу. Физические нагрузки то же могут большими или меньшими, поэтому потребности организма в энергии все время изменяются. Ввиду всех этих непредсказуемых колебаний что заставляет печень поддерживать концентрацию глюкозы в крови с такой удивительном эффективностью?

Это делает, по крайней мере отчасти, инсулин.

Присутствие в крови инсулина приводит к умейшению в ней концентрации глюкозы. Если по какой-либо причине уровень глюкозы в крови неожиданно повышается выше нормы, то этот показатель кропи при ее прохождении через поджелудочную железу стимулирует секрецию дополнительного количества инсулина, и концентрация глюкозы возвращается к обычному уровню. По мере того как содержание глюкозы в крови приходит в норму, снижается и секреция инсулина. По достижении нормального уровня устанавливается равновесие, и секреция инсулина перестает снижаться. Естественно, в крови присутствуют ферменты, которые разрушают инсулин. Эти инсулиназыследят за тем, чтобы не осталось лишнего инсулина, который может снизить концентрацию глюкозы до опасного уровня.