Человеческий мозг. От аксона до нейрона. - Айзек Азимов

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 пересадки вилочковой железы удастся решить проблему пересадки органов и тканей у человека.