Британские ученые против английской болезни
«Кожный» вопрос интересовал не только антропологов, но и медиков, которые подошли к проблеме с иной стороны.
В 1781 году британский врач Эверард Хоум плыл на корабле в Вест-Индию. Однажды он заснул в полдень на палубе, лежа на спине (в тонких льняных брюках!), и хотя не проспал и получаса, кожа на верхней части его бедер покрылась ожогами, да так, что следы остались на всю жизнь. Что за напасть? Может, покусали насекомые? Или дело в солнечных лучах?
Прошло почти 40 лет, прежде чем Хоум снова задумался над этой загадкой. Что вызвало ожоги — солнечный свет или даваемое им тепло? В поисках ответа врач провел серию опытов. Он подставлял под солнечные лучи свои руки: одну — голую, а другую — накрытую черной тканью и измерял температуру кожи каждой руки термометром. Хоум получил неожиданный результат: кожа под тканью нагрелась сильнее, но ожоги получила открытая рука. Затем такой же опыт исследователь повторил с участием чернокожего человека. После неоднократных экспериментов кожа рук у африканца совсем не пострадала. Были и другие опыты. Хоум прижигал свою кожу с помощью увеличительного стекла. Он опускал руки и лицо (!) в горячую воду и постепенно поднимал температуру, пока можно было терпеть. Это был отчаянный человек, но выводы сделал правильные. Солнечный свет, помимо способности нагревать, обладает некой силой, разрушительной для кожи. Способность солнца обжигать нейтрализуется «черной поверхностью», хотя нагрев в этом случае сильнее вследствие поглощения тепла. «Мудрое провидение снабдило негра таким экстраординарным качеством для защиты его кожи при жизни в тропиках», — заключал Хоум.
Практически в это же время польский врач Анджей Снядецкий написал книгу о детском здоровье, в которой отдельную главу посвятил Английской болезни — рахиту. К этому моменту рахит — недуг, связанный, как мы знаем, с нарушением обеспечения костей кальцием и фосфором, давно стал серьезной проблемой в индустриальных странах Европы.
Рахитичных детей описывали еще античные врачи, а к началу Ренессанса это заболевание так распространилось в Европе, что уберечься от него не могли ни беднейшие слои общества, ни элита. Показательно, как выглядел скелет дона Филиппино, пятилетнего сына герцога Франческо I из клана Медичи, жившего в конце XVI века. Его останки изучили антропологи. Расширенная мозговая часть черепа, искривленные длинные кости, деформированные ребра — все симптомы рахита, поразившего этого ребенка из-за плохого питания женщины, кормившей его грудью, и недостатка солнца. По данным палеопатологов, 60% лондонцев рубежа XVIII–XIX веков в детстве перенесли рахит. Позже, в конце XIX века, от этой напасти страдало уже большинство городских детей в задымленных промышленных городах севера Европы и США. Рахитичный ребенок на искривленных ногах и с деформированной грудной клеткой стал символом тяжелой жизни городских низов.
«На протяжении веков оставалось неизвестно, что вызывает подобное состояние, — пишет о рахите Дженнифер Уорф в знаменитой книге “Вызовите акушерку”. — Кто-то подозревал, что дело в наследственности. Считалось, что ребенок “слаб”, или “болезнен”, или просто ленив, ведь рахитичные дети всегда встают и начинают ходить очень поздно. Их конечности укорочены и утолщены на концах и прогибаются под давлением. Позвоночник деформирован, поскольку многие позвонки повреждены. Грудина изогнута, и грудная клетка раздается в стороны и часто даже искривляется. Голова большая и квадратная, с выступами, нижняя челюсть — сглаженная. Часто выпадают зубы. Словно этих уродств недостаточно, у рахитичных детей всегда пониженный иммунитет, их вечно преследуют бронхит, воспаление легких и гастроэнтерит».
Можно подумать, что рахит — это беда больших городов, т.е. эта болезнь стала серьезной проблемой западной цивилизации совсем недавно. Но у антропологов не так много способов заглядывать в прошлое. По скелету поставить диагноз можно далеко не всегда — порой организм справляется с недугом. Показано, что только у 10–25% людей, перенесших рахит в детстве, костные патологии сохраняются во взрослом возрасте. В 2016 году канадско-французская группа исследователей установила, что признаками рахита могут служить дефекты минерализации дентина в линиях роста зубов. Дентин, в отличие от формы костей, не восстанавливается, поэтому по нему отследить патологию проще. Подобный подход ученые применили для анализа большого количества зубов, оставшихся от людей разных стран и эпох. В числе образцов семь древних (плейстоценовых) зубов из израильских пещер Табун и Схул. Исследователи обратили внимание, что признаки нарушения минерализации есть на четырех из пяти неандертальских зубов из Табуна возрастом более 100 000 лет. «Конечно, — осторожничают ученые, — мы не знаем, как формировались зубы неандертальцев, поэтому с выводами спешить не будем».
Ближе к нам и географически, и хронологически скелет Сунгирь 1 (Владимирская область, 30 000 лет). У этого мощного мужчины искривлены кости конечностей и есть другие признаки перенесенного в детстве рахита.
О случаях рахита в детских погребениях меднокаменного и раннего бронзового веков сообщает антрополог Мария Медникова. Так что рахит, вероятно, стал спутником людей очень давно.
Вернемся в XIX век. Снядецкий рекомендовал родителям, «если бюджет позволяет», вывозить детей за город и держать их как можно дольше на свежем воздухе, а особенно на солнце, «чье прямое воздействие — наиболее эффективный метод лечения» Английской болезни. Польский врач связывал распространение рахита с жизнью в плотно заселенных городах, с их узкими улицами и плохо освещенными домами. Напомню, что дело было в 1821 году.
Увы, книга Снядецкого осталась малоизвестной. Скептически отнеслись медицинские авторитеты и к идее французского врача Пьера Бретонно, в 1827 году предложившего лечить рахит с помощью жира из тресковой печени. Надо было подождать еще лет 90.
В очередной раз результаты, полученные Хоумом, в конце XIX века повторил датчанин Нильс Финзен, автор методики светолечения (удостоенный за это в 1903 году Нобелевской премии). Занимаясь вопросом борьбы с оспой, Финзен знал, что пораженных болезнью стараются поместить в затемненное помещение, поскольку солнечный свет причиняет больным сильные страдания. Исследователь обнаружил, что йод, нанесенный на кожу, защищает ее от раздражающего действия «химических лучей». Такой же эффект давал нитрат серебра, от которого кожа становилась черной. Финзен поставил опыт на себе: покрасил часть руки тушью и три часа держал под лучами солнца. Когда ученый смыл краску, то обнаружил под ней здоровую белую кожу. Остальная часть руки покраснела, опухла и воспалилась. По мысли исследователя, так же должен работать пигмент в коже у африканцев, защищая ее. Финзен даже предположил, что по этой причине негры должны меньше страдать от оспы.
В 1890 году английский медик Теобальд Палм задумался, почему дети в Японии, Индии и некоторых других странах не так подвержены рахиту, как их английские сверстники. С чего бы это? Возможно, дело в нехватке солнечного света? Так родилась идея солнечных ванн, хотя она еще долго пробивала себе дорогу.
В 1918 году рыбий жир возвращается. Британский врач Эдвард Мелланби ставил опыты на собаках: он кормил щенков молоком и хлебом, наблюдая быстрое (за шесть недель) развитие рахита, и выяснил, что ни животный белок, ни растительное масло не спасают от искривления костей. Зато, если давать животным всего 10 г жира тресковой печени, рахит не развивался. Мелланби предположил тогда, что причина в недавно открытом витамине А, содержащемся в жире. Позже американский биохимик Эльмер Макколлум (который за несколько лет до этого описал витамин А) и его коллеги провели аналогичные опыты на крысах, которых сажали на «рахитогенную» диету, состоящую в основном из каши. Перепробовав множество вариантов, Макколлум показал, что жир из печени трески, акулы или налима, если добавлять его в пищу, очень эффективен в борьбе с рахитом. Помогало и коровье масло, правда, требовалась большая доза этого продукта. Затем экспериментаторы повторили опыт, только рыбий жир предварительно кипятился в течение нескольких часов. Такая обработка должна была разрушить весь витамин А, однако жир тресковой печени по-прежнему предотвращал рахит у крыс, хотя и перестал помогать от наступавшей слепоты. Значит, в нормальном развитии костей задействована какая-то иная субстанция, которая содержится в рыбьем жире, — некий фактор отложения кальция, не связанный с витамином А, т.е. «четвертый витамин»! Поскольку первые три буквы алфавита были к этому моменту уже заняты, витамину присвоили букву D.
Примерно в это же время (1919) немецкий педиатр польского происхождения Курт Хулдшинский исследовал целебное действие ртутной кварцевой лампы, с помощью которой ему удавалось за четыре месяца избавлять детей от рахита. Хулдшинский пришел к выводу о полезных свойствах ультрафиолетового излучения (кто-то из читателей наверняка вспомнил сеансы кварцевой лампы в детском саду — развлечение всех советских детей. Автор этих строк помнит). В частности, врач показал, что, если облучать ультрафиолетом только одну руку больного, рахитичные изменения проходили на обеих руках. Хулдшинский предположил, что под действием излучения синтезируется некое химическое соединение, которое затем распространяется по всему организму.
Ультрафиолет — часть электромагнитного излучения, находящаяся за фиолетовым концом видимого спектра, между ним и рентгеновскими лучами. УФ-лучи были открыты в начале XIX века, их тогда часто называли «химическими» из-за способности стимулировать некоторые химические реакции. Биологи делят ультрафиолет на три подгруппы — длинноволновой (А) с длиной волны 400–315 нм, средневолновой (B, 315–280 нм) и коротковолновой (С, 280–100 нм). УФ-излучение C-диапазона поглощается озоновым слоем атмосферы и не достигает поверхности Земли.
Проблема рахита очень беспокоила и американского медика Альфреда Гесса, который знал, что этот недуг особенно распространен среди чернокожих американцев. В то время признаки рахита можно было увидеть у большинства «цветных» грудничков. Исследователи полагали, что причины такой ситуации нужно искать в очень скверных условиях, в которых жили афроамериканцы в больших городах. Детская смертность черных в Нью-Йорке в ту пору была в два раза выше, чем белых горожан (более 200 младенцев на тысячу!). В черных кварталах свирепствовали туберкулез, пневмония и коклюш, а рахит никого не удивлял. Гесс и его коллеги проводили наблюдения за чернокожими детьми, которым в течение нескольких месяцев давали жир тресковой печени, но, несмотря на хорошие результаты, опыты убеждали не всех врачей. Возможно, лучше давать детям молоко, а не какой-то рыбий жир? Может быть, цветные меньше бывают на свежем воздухе и мало двигаются? Дело в скученности их поселений, в скудном питании или в особенностях кулинарии? Нехватке фруктов? Матери слишком часто прибегают к искусственному вскармливанию младенцев?
Гесс обратил внимание, что случаи рахита наиболее часты зимой и весной и почти прекращаются летом. Предположив, что дело в солнечных лучах, Альфред Гесс стал утраивать ежедневные солнечные ванны для детей прямо на крыше нью-йоркского госпиталя, в котором работал. Пациенты загорали от 15 минут до часа, подставляя солнцу руки, а если позволяла погода, то и другие части тела. Чудо: рахит проходил! Тот же результат дали опыты на крысах, но если животных облучали через стеклянную крышку в ящике, то солнечные лучи теряли свою силу. Эффективным оказалось и ежедневное облучение крыс кварцевой лампой.
Похоже, спасение от рахита было найдено: рыбий жир, солнечные ванны или кварцевая лампа. Гесс с коллегами продолжали эксперименты: на этот раз ультрафиолетом облучали две группы крыс — белых и черных. Как вы думаете, каким оказался результат? Белые крысы благополучно избежали рахита, а черным полутора минут кварцевой лампы в день оказалось недостаточно: болезнь взяла свое. Выходит, темный пигмент нейтрализует целебное действие излучения. Вот почему чернокожие дети так подвержены рахиту!
Но самое интересное открытие ожидало впереди. В 1923 году американец Гарри Стенбок показал, что для получения «антирахитного» эффекта достаточно облучать ультрафиолетом продукты питания. Стенбок в течение получаса держал под кварцевой лампой ту самую кашу, которая приводила к рахиту у крыс в опытах Макколлума. Получавшие такую облученную смесь крысы нормально росли. Опыты показали, что целебные свойства обретают сухое молоко, мука и шпинат (с тех пор в США вошла в практику продажа молока, обогащенного витамином D описанным способом). Альфред Гесс пошел дальше: он ежедневно скармливал крысам по 1 г телячьей или — барабанная дробь! — человеческой кожи. Если эту кожу предварительно подвергали кварцеванию, она тоже обретала антирахитные качества. Вероятно, предположил Гесс, содержащийся в коже холестерол «активируется» ультрафиолетом. Так было открыто, что витамин D — необычный витамин, поскольку может синтезироваться в нашей коже под действием солнечных лучей.
Основой для образования витамина D3 служит хорошо вам знакомый холестерин. Его производное — 7-дегидрохолестерол (7-ДГХ, провитамин D) в коже под действием УФ преобразуется в превитамин D3, который при температуре тела меняет конфигурацию до витамина D — холекальциферола. Тот с кровью попадает в печень, где из него образуется 25-гидроксивитамин D [25(OH)2D3], или кальцидиол, главная циркулирующая форма витамина D. Но метаморфозы на этом не заканчиваются — в почках 25-гидроксивитамин превращается, наконец, в активный гормон, 1,25-дигидроксивитамин D [1,25(OH)2D3], или кальцитриол.
Два года спустя другая группа исследователей выяснила, что кролики не заболевают рахитом, если масляный раствор холестерола, предварительно облученный УФ, втирать им в обритую кожу.
Еще один любопытный результат получили значительно позднее, в 1955 году, британские медики: они облучали ультрафиолетом крысиную кожу и обнаружили, что в обритой коже образуется в четыре раза больше витамина D, чем в покрытой шерстью. Значит, шерсть, как и пигмент, задерживает ультрафиолетовые лучи. Нетрудно догадаться, что позже на основании этого результата появилась еще одна гипотеза о причинах исчезновения шерсти у наших предков.
Увы, рахит оставался серьезной проблемой в индустриальных странах в течение многих десятилетий. В США между 1910 и 1961 годом от рахита умерло почти 14 000 детей, из которых большая часть не дожила до года. Еще в 1940 году рахит считался одним из самых обычных заболеваний младенцев. А в 1952 году при исследовании детей Балтимора, умерших на втором году жизни, признаки рахита обнаружили у 45% белых и 72% черных детишек.
Хотя благодаря улучшению питания во второй половине XX века проблема считалась побежденной в западных странах, к концу столетия специалисты с тревогой заговорили о возвращении Английской болезни. Так, врачи двух медицинских центров Северной Каролины сообщали о 30 случаях рахита, зафиксированных в 1990-е годы. Что характерно, все пациенты были афроамериканцами — и в основном младенцами, получавшими грудное молоко. Авторы предполагают, что распространению рахита способствует мода на грудное вскармливание. Само по себе это неплохо, однако только в случае полноценного питания матери. В реальности содержание витамина D в человеческом молоке, а особенно в молоке темнокожих женщин, часто ниже нормы, и специалисты рекомендуют обязательно давать афроамериканским младенцам 400 МЕ витамина D ежедневно.
