Гормон мобилизации: история открытия и синтезирования адреналина

В 1716 году академия наук города Бордо объявила конкурс работ на тему: «Какова на самом деле функция надпочечных желез?» Глава жюри, известный философ Шарль Монтескье был вынужден признать, что ни одна из работ не удовлетворила академиков: «Быть может, случай поможет когда-либо ответить на этот вопрос и обнаружится, что вся наша работа была проделана не зря».

Подходящего случая пришлось ждать более ста лет. В 1836 году немецкий врач по фамилии Нагель впервые описал разделенность надпочечника на внешнюю часть, или кору надпочечника, и внутреннюю часть, или мозговое вещество. Данная терминология сохраняется до сих пор, хотя до середины XIX века многие анатомы были склонны считать две составные части надпочечников двумя разными железами. Функции же надпочечников продолжали оставаться неизвестными. Лишь в 1849 году будущий отец эндокринологии, а пока врач-венеролог и специалист по сифилису Томас Аддисон (1793–1860) представил на суд публики работу «Об анемии: заболевания надпочечниковых капсул», в которой описал связь между анемией и фатальными изменениями в надпочечниках, которые обнаружились при вскрытии тел умерших пациентов. Причем в двух из трех случаев патология надпочечников была единственной из обнаруженных.

В 1855 году Аддисон издал классическую монографию «О конституционных и местных эффектах заболеваний надпочечных капсул», в которой описал «бронзовую болезнь» («болезнь Аддисона») – хроническую недостаточность коры надпочечников, которая приводит к серьезным поражениям внутренних органов и смерти. «Болезнь протекает медленно и постепенно, так что больной с трудом может вспомнить время первого возникновения слабости, которое было так непродолжительно, что не ощущалось… [далее же пациент чувствует] …общую слабость и астению, резкое ослабление сердечной деятельности, повышенную раздражимость желудка и специфическое изменение окраски кожи [бронзовение]».

Уже на следующий год (1856) французский врач Шарль Броун-Секар (1817–1894), замучив десятки морских свинок, доказал, казалось бы, банальную вещь: удаление обоих надпочечников приводит к практически мгновенной смерти. Сердечно-сосудистая система организма буквально выключается, жизнь затухает за 24–36 часов. Удаление же только одного надпочечника оставляет морской свинке шансы на нормальное существование: оставшийся надпочечник гипертрофируется и берет на себя работу удаленной железы. Так была доказана жизненная необходимость функционирования надпочечников в организме. Оставалось ответить на главный один вопрос – почему? Если удаление надпочечников способно «уронить» кровяное давление практически до нуля и привести к смерти подопытного существа, значит верна будет и обратная ситуация: выжимка из надпочечников должна повышать кровяное давление.

Спасибо мяснику

Однажды зубной врач и основатель современной анестезии Генрих Браун (1862–1934) заглянул на бойню и стал свидетелем интересного лайфхака: поранившиеся мясники выжимали на порез надпочечники животных, и даже самое сильное кровотечение быстро останавливалось. Почему так надо делать и кто придумал этот метод – никто не помнил, но им пользовались на протяжении многих поколений. В то же время в английском городке Харрогит, что в Северном Йоркшире, местный мясник снабжал надпочечниками от туш крупного рогатого скота местного врача Джорджа Оливера (1841–1915), который хотел доказать влияние выжимки надпочечной железы на кровяное давление. Для этого Оливер изобрел специальный инструмент измерения толщины лучевой артерии.

Джордж Оливер. Фото: J. Caswall Smith, wellcomecollection.org

Прежде чем перейти к опытам на собаках, врач ставил эксперименты на членах своей семьи. Например, накормив своего младшего сына большой порцией надпочечников, Оливер обнаружил изменения в толщине лучевой артерии ребенка и поспешил с этим открытием в Лондон, к известному физиологу Эдварду Шарпи-Шаферу (1850–1935). Стоит отметить, что Оливер, по всей видимости, стал жертвой случайного совпадения, так как его прибор для измерения артерий был технически несовершенным, а адреналин, поступающий в организм в ходе пищеварения, не усваивается и не способен вызвать рост артериального давления.

Так или иначе, но эксперименты продолжились, и скоро было доказано, что введение в кровь экстракта надпочечника резко повышает давление у подопытных собак. В 1895 году Оливер и Шафер стали готовить водяные, спиртовые и глицериновые экстракты из надпочечников, которые обладали ярко выраженным эффектом стягивания/сужения сосудов и эффектом замедления чистоты сердечных сокращений («прессорный эффект»). Тогда же Оливер и Шафер при помощи своих «выжимок» пытались начать лечение больных аддисоновой болезнью. До открытия адреналина оставался один маленький шаг.

Джокичи Такамине, commons.wikimedia.org

Этот шаг в 1897 году сделал американский биохимик и будущий «отец американской фармакологии» Джон Абель (1857–1938), сообщивший об успешном выделении из надпочечников овец активного вещества, которое он назвал «эпинефрин», от греческого «сверху почки». Вещество быстро и резко повышало артериальное давление и улучшало проходимость дыхательных путей. Стоит отметить, что в 1926 году Абелю удалось выделить в чистом виде еще и инсулин, а позже начать работы по созданию «искусственной почки». Уже через несколько лет американский химик японского происхождения Джокичи Такамине (1854–1922) сумел выделить активное вещество из мозгового слоя надпочечника, очистить его, описать точную химическую формулу и запатентовать под названием «адреналин» (1900 год).

Компания Parke, Davis & Company выпускала Кодренин как «местный анестетик и гемостатик», ubpharm smugmug.com

Далее внедрение адреналина происходит невиданными темпами – немыслимыми в нашу эпоху, когда без длительных клинических испытаний новое вещество в фармакологию попасть никак не может. Уже в 1902 году русский химик и фармацевт Александр Васильевич Пель (1850–1908) впервые получил адреналин в России, а ученик Ивана Сеченова физиолог Иван Тарханов (1829–1905) провел серию опытов по влиянию чистого адреналина на животных. В 1903 году упоминавшийся выше Генрих Браун додумался смешивать адреналин с кокаином при местной анестезии. Это позволило решить главную проблему местной анестезии, которая раньше обеспечивалась сугубо за счет кокаина – увеличить глубину анестезии и ее продолжительность во времени. При этом резко снижался риск смерти от передозировки кокаином (а таких случаев сто лет назад было множество).

Как сосудосуживающее средство адреналин не позволял кокаину быстро всасываться в кровь, тем самым увеличивая временные рамки обезболивания. В этом же году в России была проведена первая хирургическая (Соханский) и первая стоматологическая операция (Таубкин), где в качестве анестезии использовалась смесь кокаина и адреналина. В 1904 году на базе завода по производству красок и красителей «Хёхст» Фридрих Штольц (1860–1936) произвел синтез адреналина. Таким образом, адреналин стал первым в истории человечества гормоном, синтезированным искусственным путем. Препарат получил название «супраренин». Началось промышленное производство адреналина (ведь количество надпочечников для «выжимки» адреналина ограничено), что, в свою очередь, привело к резкому падению цены на конечный продукт. Сегодня ампулу адреналина можно купить по цене от 72 до 99 рублей.

Супраренин, выпускаемый «Хёхст», в таблетках, ампулах и флаконах, 1914 г. critical.ru

Бей или беги

Адреналин – ключевой участник борьбы за выживание человека и многих других биологических организмов. Именно благодаря «гормону страха» человеческое тело мобилизуется для устранения внешней угрозы, именно «гормон тревоги» (его другое имя) является основным участником реализации стратегии «бей или беги», когда мозгу надо оперативно принять решение, какой из двух основных сценариев поведения предоставляет наибольшие шансы для сохранения жизни: 1) нанести удар первым/напасть в ответ и нейтрализовать угрозу или 2) бежать от угрозы. Фактически, «бей или беги» – это разновидность первобытного инстинкта «хищника» или «жертвы». Хищник нападает, жертва убегает.

Иллюстрация: Paloma Callo charlatan.ca

Адреналин представляет собой небольшую молекулу, сфабрикованную организмом на основе тирозиновой аминокислоты. Он не только синтезируется, но и «хранится» в надпочечниках на «случай опасности», и, как только мозг включает «пожарную сигнализацию», гормон большими порциями выбрасывается в кровь. При обнаружении угрозы гипоталамус первым делом посылает сигнал в надпочечники – и уже они запускают процесс «мобилизации организма».

Что происходит? Учащаются сердцебиение и прокачка крови через сердечную мышцу. Поскольку адреналин сужает сосуды, то происходит перераспределение крови от внутренних органов к скелетным мышцам. Расслабляются бронхиальные мышцы, что облегчает процесс дыхания, увеличивает его чистоту, объемы доставки воздуха в легкие и объемы доставки кислорода к тканям. Одновременно замедляются пищеварение и выделение слюны. Энергоресурсы организма «идут в топку»: увеличивается выход глюкозы из «депо» печени, а также выход жирных кислот из жировой ткани, «человек худеет на глазах», идет колоссальный выплеск сахара в кровь.

Повышается температура тела, ускоряются рефлексы, «замедляется время», увеличивается «болевой порог». Человек «бледнеет как полотно», так как организм «отливает кровь» от кожного покрова, ведь в человеческой коже содержится около 1 литра крови и повреждение кожи может вызвать существенную кровопотерю. Для лучшего восприятия информации об угрозе включается «туннельное зрение». На случай травм и заражений – активируется работа иммунной системы.

При этом стоит отметить, что в реакции организма на отражение угрозы участвуют два гормона: помимо адреналина это еще и норадреналин, «предшествующий адреналину». Если первый предписывает скрыться с места событий, то второй наоборот – повышает агрессивность и подталкивает вступить в бой. Поэтому адреналин часто называют «гормоном кролика», а норадреналин – «гормоном льва». Из-за влияния «предшественника адреналина» человек часто сначала бьет, а потом думает.

Так что именно адреналин ответствен за наше выживание в окружающем мире и является подлинным гормоном мобилизации абсолютно всех ресурсов организма с одной лишь целью – сохранить жизнь. Без него она в принципе невозможна, и не важно, кто вы – спортсмен, представитель опасной профессии, «адреналиновый наркоман» или же рядовой обыватель, который не лезет в чужие дела и обходит конфликты стороной. Этот гормон красной нитью проходит через жизнь каждого из нас.