Айзек Азимов - Человеческий мозг
В крови содержится 9 - 11 миллиграмм-процентов ионов кальция. Ион кальция жизненно необходим для осуществления процессом свертывании крови и для нормального функционирования нервов и мышц. Для того чтобы нормально поддерживать эти функции, содержание ионов калция должно изменяться в довольно узких пределах. Если концентрация ионов кальция оказывается либо слишком высокой, либо слишком низкой, то расстраивается весь ионный баланс организма, нервы и мышцы перестают работать, и организм умирает. Чтобы этого не случилось, необходима правильная работа наращитовидных желез. Таким образом, общее содержание ионов кальция в крови составляет около 250 мг, в то время как в костях скелета его содержание приближается к 3 кг. Это означает, что и костях кальция содержится приблизительно в 12 000 раз больше, чем в крови, то есть скелет является практически неисчерпаемым резервуаром запасного кальция. Значит, небольшого количества кальция, удаленного из костей, - столь малого, что это не скажется на прочности скелета, - хватит на то, чтобы надолго обеспечить достаточный уровень содержания ионов кальция в крови.
Под действием паратиреоидного гормона активируются клетки, ответственные за растворение костной ткани. Кость начинает рассасываться с несколько большей скоростью, и освобожденные ионы кальция начинают поступать в кровеносное русло. Как только это происходит, в кровь тотчас начинает поступать ион фосфата, который связан с ионом кальция в костях. Ни один из этих ионов не может быть высвобожден без другого. Фосфат не задерживается и крови, а выводится из организма с мочой. Возможно, что наратиреоидный гормон одновременно стимулирует выведение фосфатов с мочой.
Скорость секреции паратиреоидного гормона контролируется уровнем кальция в крови, так же как секреция инсулина находится йод контролем уровня глюкозы крови. Так, если в пищевом рационе содержится мало кальция и существует угроза снижения концентрации иона кальция в крови, то в игру вступает паратиреоидиый гормон, который стимулирует рассасывание костной ткани. Если содержание кальция в пищевом рационе нормальное, то увеличение концентрации кальция в крови подавляет секрецию паратиреоидного гормона и рассасывание костей приостанавливается. В 1963 году в научной печати появилось сообщение о том, что паращитовидная железа продуцирует еще один гормон, кальцитонин, эффект которого противоположен действию паратиреоидного гормона, так же как эффект инсулина противоположен действию глюкагона. Кальцитонин снижает уровень иона кальция в крови. Кроме того, происходят другие процессы (в которых участвует витамин D, но это уже другая история), которые восстанавливают утраченную костную ткань. Весь избыток кальция при этим выводится с мочой.
В некоторых случаях наращитовидные железы продолжают активно функционировать, несмотря на высокий уровень иона кальция в крови. Это происходит, например, при опухолях наращитовидных желез, когда ее клетки бесконтрольно продуцируют гормон. Такое состояние называется гиперпаратирсозом. В этих случаях бесконтрольно происходит и разрушение костей, поскольку под действием гормона происходит постоянное поступление кальция в кровь из костных депо, и избыток кальция для выживания организма безвозвратно теряется, выводясь с мочой. Со временем кости размягчаются настолько, что начинают ломаться от незначительных нагрузок. Такие «беспричинные» переломы часто бывают первыми симптомами развившегося заболевания, на которые обращают внимание больные и врачи.
В 1960 году паратиреоидный гормон был выделен в чистом виде. Это небольшая белковая молекула весом около 9500, цепь которого состоим из 83 аминокислотных остатков. Молекулу можно расщепить па более мелкие фрагменты, и один из них, состоящий из 33 аминокислотных остатков полностью имитирует действие целого гормона. 3;; чем же тогда нужны еще 50 аминокислот? Проще всего предположить, что остальные 50 аминокислотных остатков служат для повышения устойчивости всей молекулы. (По аналогии можно сказать что в ноже важно только лезвие, потому что оно режет, но для того, чтобы ножом можно было пользоваться, необходима и рукоятка.)
Точный порядок расположения аминокислотных остатков в молекуле паратиреоидного гормона пока не выяснен.
ГОРМОНЫ ЗАДНЕЙ ДОЛИ ГИПОФИЗА
Теперь, разобравшись с механизмами действия гормонов, которые (как инсулин и глюкагон) поддерживают на стабильном уровне концентрации органических веществ (глюкозы) в крови, и гормонов, которые (как паратиреоидный гормон) поддерживают на стабильном уровне концентрации неорганических веществ (ионы кальция) в крови, нам стоит рассмотреть гормон, поддерживающий стабильный уровень концентрации в крови воды, в которой растворены органические и неорганические вещества. Вода поступает в организм и выводится из него различными путями. Мы принимаем воду внутрь, когда едим пищу и когда пьем жидкости (часто саму воду). Теряем же мы воду с потом, выдыхаем в виде водяного пара, выводим с фекалиями и мочой. В зависимости от условий потери воды могут становиться то больше, то меньше. Наибольшее количество воды при повышении температуры окружающей среды и при интенсивной физической нагрузке мы теряем с потом. Чтобы восполнить эти потери, мы выпиваем дополнительное количество воды.
Таков грубый контроль. Есть еще и топкий контроль, который позволяет организму постоянно контролировать в узких пределах небольшие колебания и изменения водных потерь. Не будь этого топкого механизма, мы были бы рабски привязаны к водопроводному крану. Тонкую регуляцию водных потерь осуществляют почки. Кровь, проходя через почки, фильтруется. Отходы и вредные вещества покидают кровеносное русло и переходят в почечные канальцы. «Переходят» - это весьма слабое выражение, отходы вымываются в канальцы таким количеством воды, какое мы не можем позволить себе потерять. Мы и не теряем ее. Когда фильтрат попадает в канальцы, большая часть воды всасывается обратно, говоря научным языком, реабсорбируется. В результате в мочевой пузырь вливается относительно немного воды. Если организму не хватает воды, то обратное ее всасывание достигает максимума, моча становится скудной, концентрированной и темной. (У некоторых животных, обитателей пустынь, механизм сохранения воды развит до такой степени, что они выделяют мочу в совершенно ничтожных количествах. Люди, к сожалению, лишены такого таланта.) Если же, напротив, мы выпиваем больше воды, чем требуется организму, то обратное всасывание воды в канальцах подавляется в необходимой степени, и моча становится разведенной, обильной и светлой.
В начале 40-х годов было обнаружено, эта способность контролировать обратное всасывание воды в канальцах для сохранения необходимого организму количества воды определяется гормоном Экстракты задней доли гипофиза, как выяснилось, сильно воздействуют на степень обратного всасывания воды. Эти экстракты, известные под собирательным названием «питуитрин», усиливали обратное всасывание моды и, следовательно, уменьшали количество выводимой мочи. Любой фактор, который увеличивает количество мочи, называется диуретическим («мочегонный», греч.).Экстракт задней доли гипофиза, который оказывал противоположный эффект, по-видимому, содержал антидиуретический гормон, который обозначили аббревиатурой АДГ.
Кроме того, оказалось, что питуитрин обладает еще двумя важными свойствами. Он повышает артериальное давление, потому что вызывает сужение кровеносных сосудов. Такое действие назвали вазопрессорным (по-латыни это означает «сжимающий сосуды»). Но это еще не все. Питуитрин вызывает сокращение мускулатуры беременной матки, когда настает время вытолкнуть на свет божий созревший плод. Это действие назвали окситоцинным («быстрые роды», греч.).Действительно, препараты питуитрина оказались полезными в тех случаях, когда необходимо но медицинским показаниям усилить сокращения маточной мускулатуры, например для стимуляции родовой деятельности. Питуитрин также вызывает сокращение мышечных волокон, окружающих сосок, стимулируя выделение молока. Стимуляция же выработки питуитрина происходит, когда младенец начинает сосать грудь матери.
Американскому биохимику Винсенту дю Виньо с коллегами удалось выделить из задней доли гипофиза два чистых вещества. Одно из них обладало выраженным сосудосуживающим действием и было названо вазопрессином, а другое, вызывающее сокращение маточной мускулатуры, - окситоцином. Искать третий гормон, оказывавший антидиуретическое действие, не пришлось, потому что им сполна обладает вазопрессин. К середине 50-х годов термин «антидиуретический гормон» исчез из медицинского словаря, его вытеснил вполне достаточный термин «вазопрессин».
Дю Виньо открыл, что окситоцин и вазопрессин являются необычно мелкими пептидами с молекулярным весом чуть больше 1000. Было не трудно проанализировать их с помощью метода, разработанного Сэнджером. Дю Виньо нашел, что оба гормона состояли не более чем из восьми аминокислотных остатков. Был найден и порядок их расположения в молекулах.
