Анатомия жива! Удивительные и важные медицинские открытия XX-XXI веков, которые остались незамеченными

Анатом решил попробовать окрасить нервные клетки по методике 1939 года, разработанной американским гистохимиком Дьёрдем Гёмёри для выявления клеток поджелудочной железы. Такой способ окраски подразумевает использование трех красителей. Сначала срез ткани, которую нужно окрасить – в случае Баргманна это был участок мозга, – окисляют смесью 0,3 %-ных растворов марганцовки и серной кислоты, а потом наносят на него хромгематоксилин. Это вещество, реагируя с образцом ткани и кислым раствором, прокрашивает участки клеток, которые содержат гормоны, в темно-синий цвет. Чтобы окраска была контрастной, препарат докрашивают еще одним красителем – красным флоксином.

К изумлению Баргманна, окраска среза мозга по Гёмёри выявила отчетливые темно-синие секреторные гранулы в телах нейронов. В 1949 году он опубликовал статью об этом в немецком журнале, а в 1950 году получил грант от Фонда Рокфеллера и уехал в США. Там он встретился с доктором Гёмёри, который очень удивился тому, что его окраска способна сделать с мозгом. Также Баргманн возобновил знакомство с Шаррерами. Вместе они наконец-то придумали эксперимент, который доказал существование нейросекреции.

В первом эксперименте они подготовили свежий препарат мозга, разрезали аксоны нейросекретирующих нейронов, подождали некоторые время, покрасили их по Гёмёри и исследовали под микроскопом. Вместо того чтобы накапливаться в заднем гипофизе, нейросекреторные гранулы собрались на конце обрезанного нейрона. Это продемонстрировало, что гранулы – не ошибка окрашивания, а значимые структуры, способные целенаправленно перемещаться по нейронам гипофиза.

Второй эксперимент был сложнее и тоньше. К тому времени уже было известно [41], что антидиуретический гормон способствует сохранению жидкости в организме. Исследователи полагали – как покажет практика, совершенно справедливо, – что этот гормон накапливается в задней доле гипофиза. Как только организм испытывает жажду, гормон должен выделяться в кровь.

Когда ученые брали обычный препарат мозга животного, окрашивание по Гёмёри выявляло гранулы в нейронах в задней доле гипофиза, а когда окрашивали мозг животного с обезвоживанием, они исчезали. Если в ответ на жажду в нейронах исчезают гранулы, значит, содержимое этих гранул уходит в кровь. Получается, что в гранулах действительно содержится антидиуретический гормон, который возникает прямо в мозге!

Сложим открытия в одну корзину

Тот факт, что нейроны гипоталамо-гипофизарной системы могут создавать гормоны, лежит в основе всей современной эндокринологии. В итоге меньше чем за 50 лет, прошедших с момента этого открытия, человечество узнало о нейроэндокринной системе больше, чем за все время существования науки анатомии.

В наши дни уже хорошо известно, что гипоталамус – уникальная структура головного мозга, выполняющая одновременно нервную и эндокринную функции. Нейроны, из которых состоит гипоталамус, способны одновременно передавать электрические сигналы и создавать гормоны.

Уже после смерти мужа Берта Шаррер доказала, что нейросекреторные клетки гипоталамуса устроены так же, как и любые другие нейроны. У них есть тело с отростками-дендритами, которые собирают информацию от соседних нервных клеток, и длинный «хвост» – аксон. Гранулы с гормонами образуются в телах нейронов гипоталамуса, перемещаются в аксон и, как по шлангу, поступают в заднюю долю гипофиза. Получается, что задняя доля гипофиза – продолжение гипоталамуса.

Здесь накапливается тот самый антидиуретический гормон, который препятствует обезвоживанию и управляет работой почек. А еще там копится знаменитый гормон привязанности – окситоцин. Собственных гормонов задняя доля гипофиза не производит. Она только накапливает их, как на складе, и выпускает в кровеносную систему, когда из гипоталамуса приходит приказ, что пора это делать.

Передняя доля гипофиза состоит из эндокринной ткани. Именно здесь образуются гормон роста, тиреотропный гормон, который управляет щитовидной железой, и многие другие важные гормоны. Их высвобождением тоже управляет гипоталамус.

Эндокринная ткань гипофиза развивается из тех же самых клеток, из которых формируется пищеварительный тракт зародыша: в процессе развития ребенка эти клетки уходят из кишечника и перебираются в мозг. В двенадцатиперстной кишке тоже вырабатываются гормоны, они называются энтеринами. Так что у кишечника и мозга довольно много общего.

В 1970-х годах стало известно [42], что гипоталамус и гипофиз связывают не только аксоны нервных клеток, но и сложная сеть кровеносных сосудов. По этой сети небольшое количество гормонов гипоталамуса попадает непосредственно к клеткам-мишеням в передней доле гипофиза, не растворяясь в большом круге кровообращения. Загадка о том, как мозг управляет телом и самим собой, наконец была решена.

Как открытие нейросекреции изменило науку и медицину