Глава 22
Пенициллин и инсулин
Перефразировать приведенное выше высказывание фельдмаршала Монтгомери можно так: «Недостаточно обнаружить врага, нужно еще и уничтожить его». После того как было установлено, что инфекционные заболевания вызываются микроорганизмами, врачи начали искать способы борьбы с ними. Но поиск этот оказался весьма и весьма непростым делом. Чтобы понять, как можно уничтожить тот или иной микроорганизм, нужно разбираться в его физиологии, нужно понимать, куда именно следует наносить удары. Яды, убивающие все клетки подряд, для лечения инфекционных заболеваний не годились, потому что лечение не должно было затрагивать клетки больного организма.
Однажды британский микробиолог Александр Флеминг вернулся в свою лабораторию после длительного отсутствия и стал просматривать чашки с бактериальными культурами. В одной из чашек с культурой стафилококка (так называются круглые бактерии, собирающиеся в структуры, напоминающие виноградную гроздь) Флеминг обнаружил пятна плесени. Его внимание привлекло интересное обстоятельство – вокруг пятен плесени не было стафилококков. Флеминг понял, что плесень действует на бактерии губительным образом, и занялся выделением этого антимикробного вещества. Когда вещество было получено, Флеминг назвал его «пенициллином» в честь «родителя» – грибка из рода Пенициллум.
«Нет такого нового обычая, который не был бы старым», – говорил Джефри Чосер. Если бы Флеминг изучил историю применения плесени, то смог бы сделать свое открытие не в 1928 году, а лет на двадцать раньше.
Давайте прежде всего вспомним папирус Смита, в котором упоминается о лечении загноившихся ран плесенью, счищенной с дерева или хлеба. Упоминание о подобном использовании плесени содержится и в древнекитайских источниках. Но Флемингу не обязательно было забираться так далеко в древность. О губительном действии плесени на микроорганизмы писали в конце XIX века несколько ученых. Русский врач-дерматолог Алексей Полотебнов опубликовал в Петербурге труд о патологическом значении плесени, в котором описал ее лечебное действие на гнойные раны. Итальянец Бартоломео Гозио получил из плесени микофеноловую кислоту, которая губительно действовала на возбудителя сибирской язвы. А французский военный врач Эрнест Дюшен вплотную подошел к открытию пенициллина. Во время службы в Северной Африке Дюшен обратил внимание на то, что арабы соскребают плесень с седел и наносят ее на раны, полученные лошадями. В экспериментах, проводимых на морских свинках, Дюшен установил, что плесень уничтожает бактерию, вызывающую брюшной тиф. Антагонизму между плесенью и микробами Дюшен посвятил свою докторскую диссертацию, которую отправил в Париж, в институт, основанный Пастером (самого Пастера к тому времени уже не было в живых). Никакого отклика на это открытие не последовало. Примерно в одно время с Дюшеном, в начале ХХ века, русский ветеринар Михаил Тартаковский опубликовал сообщение о том, что вещество, выделяемое плесенью, убивает бактерию куриной холеры… И это еще не все, что было опубликовано до открытия Флеминга о действии плесени на микроорганизмы.
У каждого научного открытия или изобретения своя судьба, счастливая или не очень. Одни открытия сразу же получают известность, а другие не привлекают к себе никакого внимания. Иной раз происходит нечто совсем непонятное – человек, открывший или создавший нечто полезное, всячески пытается привлечь внимание общества к тому, что он сделал, но в ответ получает игнорирование или, что еще хуже – насмешки. За примерами далеко ходить не нужно. Достаточно вспомнить хотя бы Игнаца Земмельвейса, безуспешно призывавшего коллег к такому простому действию, как антисептическая обработка рук, или же самого Парацельса, которого оценили по достоинству только после смерти. Кстати говоря, в трудах Парацельса тоже можно встретить упоминание о лечебном действии плесени.
На пенициллине, столь нужном человечеству, словно бы лежало какое-то колдовское проклятие. Его могли открыть еще в восьмидесятых годах XIХ века, но открыли гораздо позднее, а в медицинскую практику внедрили лишь в сороковых годах ХХ века, во время Второй мировой волны. Почему произошла такая задержка? Да потому что химия отставала от микробиологии, не было возможности выделить из культуры плесени чистый пенициллин, пригодный для лечения. В деле получения лекарственных препаратов из биологического сырья вопрос очистки стоит на первом месте. Недаром же химики шутят, что проще синтезировать сто новых препаратов, чем очистить один-единственный.
Массовое производство лекарственного пенициллина началось в Соединенных Штатах и Советском Союзе лишь к концу Второй мировой войны, примерно через восемьдесят лет после того, как человечество познакомилось с микроорганизмами. Все это время люди могли только предохранять себя от заражения или же уничтожать микроорганизмы при помощи средств для наружного применения или для промывания. Противомикробного препарата, который мог бы разноситься по организму с кровью и убивать микробы повсюду, где бы они не находились, не существовало… По сути человечество занимало по отношению к микроорганизмам оборонительную позицию. Люди уже научились защищаться, но не могли побеждать. Лечение инфекционных заболеваний было сугубо симптоматическим.
Обратите внимание на одну весьма примечательную деталь. В литературных произведениях, созданных до начала второй половины ХХ века, часто описываются кризисные моменты инфекционных заболеваний, их напряженное ожидание и чувство облегчения, которое посещает больного человека и его близких после того, как кризис благополучно миновал. В более поздних произведениях такого уже не встретить, потому что больному сразу же назначают антибиотики и до кризиса дело не доходит.
В начале своего применения пенициллин давал настолько замечательные результаты, что казалось, будто бактериальные инфекции скоро будут побеждены полностью и навсегда. Именно бактериальные, поскольку на вирусы антибиотики не действуют. Но впоследствии выяснилось, что сказки не будет. Оказалось, что пенициллин действует не на все бактерии и что бактерии могут вырабатывать к нему устойчивость… В живых организмах постоянно происходят мутации, изменения в генах, некоторые мутации делают бактерии нечувствительными к действию антибиотика. А еще выяснилось, что, несмотря на высокую степень очистки, пенициллин, как и многие другие лекарственные препараты, способен вызывать аллергические реакции. Поэтому пришлось создавать новые антибиотики… На сегодняшний день счет им идет уже не на сотни, а на тысячи, и постоянно создаются новые. Приоритеты изменились – теперь человечеству остро необходимы действенные противовирусные препараты.
Другим «бичом» человечества, не менее страшным, чем инфекционные болезни, был сахарный диабет – заболевание, при котором поджелудочная железа вырабатывает недостаточно гормона инсулина или же у клеток организма снижается чувствительность к этому гормону. Инсулин – очень важный гормон, участвующий в обмене жиров и углеводов. Проблемы с инсулином приводят к расстройству всего обмена веществ.
В древних источниках не раз встречаются упоминания о тяжелой болезни, для которой характерна неутолимая жажда, вызванная большой потерей жидкости. Греческий врач Деметриос Апаманский, живший во II веке до нашей эры, назвал эту болезнь «диабетом» от греческого слова «диабайно», означающего «прохожу насквозь». Так оно и есть – при диабете вода проходит насквозь, не задерживаясь в организме.
«Сахарным» диабет стал в XVII веке, когда английский врач Томас Уиллис, бывший одним из основателей Королевского общества, установил, что при повышенном мочевыделении моча может быть сладкой и несладкой. В XVIII веке другой английский врач Мэтью Добсон писал о том, что кровь диабетиков тоже сладкая на вкус и что причина этого заболевания находится не в почках… Истинная причина сахарного диабета была установлена только ХХ веке. Первым предположил ее известный британский физиолог Эдвард Шарпей-Шефер, считающийся отцом эндокринологии, и он же придумал слово «инсулин».
Справедливости ради нужно заметить, что Шарпей-Шефер был не первым ученым, связавшим сахарный диабет с поджелудочной железой. Первыми сделали это немецкие физиологи Йозеф фон Меринг и Оскар Минковски, которые еще в конце XIX века наблюдали симптомы диабета у собак с удаленной поджелудочной железой.
Что представляет собой инсулин (он является белком) и какова его формула, в начале ХХ века не знали и не могли определить. Но возможности науки позволяли выделять этот гормон из поджелудочной железы, правда, это было очень непростым делом. Очень непростым и очень нужным, ведь никакого специфического лечения сахарного диабета не существовало. Единственным, что могли порекомендовать врачи, была строгая диета с ограничением жиров и углеводов, но она не решала проблемы. На фоне отсутствия лечения у людей, страдающих сахарным диабетом, быстро развивались различные осложнения, и в итоге все заканчивалось фатально. Слова «сахарный диабет» были смертельным приговором.
Задача усложнялась тем, что поджелудочная железа является железой смешанной секреции. Основные ее клетки вырабатывают пищеварительные ферменты, которые по выводным протокам выделяются в двенадцатиперстную кишку. А инсулин образуется в небольших, но многочисленных скоплениях клеток, называемых островками Лангерганса, по имени открывшего их ученого. Островки разбросаны по всей железе в виде вкраплений. Свой продукт они выделяют непосредственно в кровь. Название «инсулин» Эдвард Шарпей-Шефер образовал от латинского слова «инсула», означающего «остров».
Инсулин – это белок, а среди пищеварительных ферментов поджелудочной железы есть и такие, которые расщепляют белки. Нечего даже пытаться выделить инсулин из измельченной железы при помощи каких-то разделяющих на фракции методов, потому что под действием ферментов инсулин сразу же начнет распадаться. Выделение инсулина представляет собой такое же сложное действие, как и поимка группы вражеских шпионов в многолюдном городе.
В двадцатые годы прошлого века канадский врач Фредерик Бантинг, занимавший должность преподавателя кафедры анатомии и физиологии университета Западного Онтарио, заинтересовался получением инсулина и придумал оригинальный план, суть которого заключалась в «выключении» секреции пищеварительных ферментов поджелудочной железы посредством перевязки ее выводных протоков. При этом пищеварительный сок, содержащий агрессивные ферменты, застаивался в железе и вызывал атрофию ее клеток. Попросту говоря, ферменты разрушали клетки поджелудочной железы, которые их вырабатывали, но островки Лангерганса при этом оставались целыми и из них можно было получить экстракт, содержащий инсулин. Бантинг был подлинным энтузиастом от науки. Он продавал свое имущество для того, чтобы получить средства на проведение экспериментов, в которых сначала участвовали собаки, довольно дорогие лабораторные животные, а впоследствии – еще более дорогие быки.
Бантинг быстро добился успеха. Полученный им экстракт поджелудочной железы хорошо действовал на собак, у которых эта железа была удалена. Для того чтобы экстракт можно было вводить людям, потребовалась качественная очистка, которую произвел известный биохимик Джеймс Коллип. Испытав очищенный инсулин на себе, в январе тысяча девятьсот двадцать второго года Бантинг ввел его четырнадцатилетнему добровольцу по имени Леонард Томпсон, страдавшему тяжелой формой сахарного диабета. Инсулин оправдал ожидания и очень скоро стал широко применяться. Годом позже Бантинг и профессор Джон Маклеод, в лаборатории которого проводились эксперименты по получению инсулина, получили Нобелевскую премию.
Вручение премии вызвало довольно громкий скандал. Бантинг был возмущен тем, что вместе с ним был награжден Маклеод, который не принимал участия в исследованиях, а только предоставил для них лабораторию, причем с большой неохотой. Весь вклад Маклеода заключался лишь в том, что тот привлек к очистке инсулина Джеймса Коллипа, но этот вопрос Бантинг мог бы решить и самостоятельно. Был бы пудинг, как говорят англичане, а за едоками дело не станет. В то же время в число лауреатов не был включен ассистент Бантинга Чарльз Бест, выполнивший добрую половину работы по получению инсулина. Коллип тоже выразил недовольство тем, что его обошли, причем весьма обоснованное недовольство, поскольку очистка инсулина была очень трудным делом. В результате Бантинг отдал половину полученной денежной премии Бесту и во всех выступлениях рассказывал о той роли, которую его ассистент сыграл в получении инсулина. Этот благородный жест вынудил Маклеода отдать часть своей премии (но далеко не половину) Коллипу. В результате все остались не очень-то довольными, но это были мелочи. Главное, что медицина получила инсулин – действенное средство для компенсации сахарного диабета. Именно что для компенсации, а не лечения, поскольку инсулин не устраняет диабет, а лишь помогает компенсировать обменные нарушения, вызываемые этим заболеванием.
Сейчас перед учеными стоит другая задача – создать удобную в использовании и недорогую форму инсулина для приема внутрь. Инсулин, как уже было сказано, представляет собой белок, который при приеме внутрь благополучно переваривается в пищеварительном тракте. Нужно создать для инсулина такую оболочку, которая защитит его от переваривания в желудке и верхних отделах кишечника, а также найти вещества, которые будут способствовать быстрому его всасыванию в нижних отделах кишечника. Предполагается, что к две тысячи тридцатому году таблетированный инсулин будет создан, ну а пока диабетикам приходится вводить его инъекционным способом, несколько раз в день.
По данным Всемирной организации здравоохранения, в наше время сахарным диабетом страдают более четырехсот миллионов человек. Значительная часть их получает инсулин, созданный Бантингом и Бестом.
К чести всех причастных к созданию инсулина нужно отметить, что они не стали извлекать выгоду из своего изобретения, а передали права на него Торонтскому университету за символическую плату в один канадский доллар.
Во второй половине ХХ века инсулин принес ученым еще две Нобелевские премии, такой уж это богатый на премии гормон. За определение точной последовательности аминокислот, образующих молекулу инсулина, премию получил британский биолог Фредерик Сенгер. Кстати говоря, инсулин оказался первым белком, структура которого была полностью «расшифрована». А немного позднее британский химик Дороти Кроуфут-Ходжкин определила пространственное строение молекулы инсулина и была награждена за это Нобелевской премией. Не исключено, что создатели таблетированного инсулина тоже могут быть удостоены этой награды. Избавление сотен миллионов людей от необходимости ежедневных инъекций, причем неоднократных, заслуживает всяческих наград.
РЕЗЮМЕ. ПЕНИЦИЛЛИН И ИНСУЛИН – ДВА САМЫХ ВАЖНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТА, ПОЛУЧЕННЫХ В ХХ ВЕКЕ.
