Лучший друг человека | Научно-популярный журнал "Химия и Жизнь"

Лучший друг человека
Ястребова С.
(«ХиЖ», 2017, №1)

Когда я приступаю к опыту, связанному в конце с гибелью животного, я испытываю тяжелое чувство сожаления, что прерываю ликующую жизнь, что являюсь палачом живого существа. Когда я режу, разрушаю живое животное, я глушу в себе едкий упрек, что грубой, невежественной рукой ломаю невыразимо художественный механизм. Но переношу это в интересах истины, для пользы людям.

И.П.Павлов о вивисекции


По определению, медицина должна сохранять и укреплять здоровье человека. Тем не менее львиная доля знаний о болезнях Homo sapiens и о том, как их лечить, появилась благодаря исследованиям представителей других видов. Организмы, которые волей-неволей поучаствовали в приумножении медицинского знания, крайне разнообразны: тут и черви, и мухи, и лягушки, и многие другие. Но хочется сосредоточиться на тех, кто и так человеку ближе всех, — на домашних животных. Из них, пожалуй, самые популярные и самые давние наши друзья — собаки. Перечислить все их заслуги перед медициной непросто, поэтому сосредоточимся на самых значительных —и одновременно не каждому известных.


Собачье сердце

pic_2017_01_36.jpg

Бульдог Джимми, на примере которого его хозяин Август Уоллер продемонстрировал принципы электрокардиографии

Сегодня запись электрокардиограммы (ЭКГ) — рутинная процедура, ее хотя бы раз в жизни делают каждому. Человека кладут на кушетку, смазывают ему запястья, лодыжки и участок груди электропроводным гелем и прикрепляют к этим местам разноцветные датчики. Они снимают изменения разности потенциалов, вызванные деятельностью сердца. Информация об этих изменениях идет к преобразователю сигналов, а тот подает команды на самописец, через который проходят катушки специальной миллиметровой бумаги. На этой бумаге появляется линия с «пиками» и «ямками». Все они обозначают конкретные процессы в сердце, и по их форме, величине и взаимному расположению врач может понять, здорово ли сердце или с ним что-то не так, и если да, то где.

Но вероятно, далеко не все помнят, что одним из первых «пациентов», которому записали электрокардиограмму, был английский бульдог по кличке Джимми. Сделал это его владелец, лондонский физиолог Август Уоллер, в 1870-х годах. Две лапы Джимми (одну заднюю и одну переднюю) ставили в банки с соленой водой. Провода, идущие из этих банок, соединялись с капиллярным электрометром, в котором изменение разности потенциалов вызывало движение столбика ртути. Правда, ртуть слишком медленно реагировала на электрические сигналы от сердца, и форма электрокардиограммы была далека от правильной. Уоллер «исправлял» ее, используя хитрые математические алгоритмы. Вероятно, из-за сложности обработки ЭКГ Уоллер считал, что его находка вряд ли будет широко применяться в медицине.

Пишут («QJM: An International Journal of Medicine», 2006, 99, 4, 219—230, doi: 10.1093/qjmed/hcl025, полный текст), что Уоллер нередко демонстрировал, как записывается электрокардиограмма, повторяя опыты с Джимми прямо во время лекций. За это его невзлюбили антививисекторы. Они считали, что снятие ЭКГ причиняет Джимми сильные страдания, что его бьют током, а соль разъедает ему лапы. На это секретарь Лондонского королевского общества, которому британский физиолог проводил демонстрации, отвечал: «Каждый, кто хоть раз купался в море, чувствовал то же, что испытывает бульдог, окуная лапы в банки». По словам Уоллера, он никогда не заставлял Джимми, и, если бы собаке было больно, она бы как-то показала это и хозяин прервал бы эксперимент.

Пусть метод и не был совершенным, он дал возможность электрокардиографии развиваться. Нидерландский физиолог Виллем Эйнтховен, вдохновившись демонстрацией Уоллера и Джимми, сконструировал свой электрокардиограф, сделав его более точным и избавив врачей от необходимости «подгонки» ЭКГ. Фактически за это он и удостоился Нобелевской премии по физиологии или медицине в 1924 году.


Собачья поджелудочная

Сюжет этой истории похож на предыдущий. Фредерик Бантинг и Джон Маклеод стали нобелевскими лауреатами в 1923 году за то, что выявили роль гормона инсулина в развитии сахарного диабета. Но не они первыми показали важность органа, вырабатывающего инсулин, поджелудочной железы. Пионерами были немецкие ученые Йозеф фон Меринг и Оскар Минковски, и в своих экспериментах они использовали собак (von Mering, J., Minkowski, O. «Archiv für experimentelle Pathologie und Pharmakologie», 1889, 26, 371).

Фон Меринг и Минковски начали опыты на собаках в 1889 году, после того как случайно встретились в Страсбургском университете. К тому времени было известно, что прием гликозида флоризина вызывает глюкозурию — попросту говоря, появление сахара в моче, один из верных признаков диабета. Впрочем, встретившись, ученые говорили не о флоризине (он сыграет свою роль чуть позже), а о том, как пищеварительная система обрабатывает жиры. Фон Меринг рассказал Минковски, как он дает своим пациентам, страдающим расстройствами пищеварения, липанин — смесь прованского масла с жирной олеиновой кислотой. Липанин Минковского не заинтересовал, и разговор плавно перетек к возможной роли поджелудочной железы в переваривании жиров.

Собеседники практически сразу же договорились проверить свои предположения и поступили просто: вырезали одной из подопытных собак, содержавшихся в виварии университета, соответствующий орган. После операции животное не погибло, поэтому Минковски стал ежедневно наблюдать за ним, а фон Мерингу вскорости пришлось по семейным обстоятельствам уехать из Страсбурга. Минковски заметил, что собака стала гораздо чаще мочиться, иными словами, у нее развилась полиурия, как при диабете. Кроме того, в моче собаки теперь содержалось до 12% глюкозы, что было верным признаком глюкозурии. В общем, стало ясно, что после удаления поджелудочной железы у животного развился сахарный диабет. А вот про то, как изменился у него обмен жиров, понятно было гораздо меньше. Впрочем, этот вопрос уже не так занимал немецких физиологов.

Как истинный экспериментатор, Минковски решил удостовериться, что в его результаты не закралась ошибка. Он знал, что фон Меринг продолжительное время давал флоризин собаке, которую они прооперировали, и подозревал, что диабет у нее развился не из-за удаления поджелудочной железы, а из-за приема флоризина. Поэтому он сделал аналогичную операцию еще трем собакам, у которых раньше точно не было глюкозы в моче. Результат получился таким же, как ив самом первом случае. Кроме того, позже Минковски пересадил под кожу собак без поджелудочной железы ее фрагменты («World Journal of Diabetes», 2016, 7, 1, 1—7. doi: 10.4239/wjd.v7.i1.1, полный текст): у таких животных содержание глюкозы в моче (и крови) снижалось и оставалось на более низком уровне до тех пор, пока «имплантат» не удаляли или он сам не деградировал.

Таким образом, Минковски и фон Меринг показали, что поджелудочная железа — это орган, неполадки в работе которого вызывают диабет. Именно их работы на собаках подтолкнули Фредерика Бантинга и его коллегу Джона Маклеода к мысли, что вещество, «контролирующее» диабет, содержится в поджелудочной. Эксперименты этих двух канадцев, как известно, привели к открытию инсулина, регулярное введение которого и сейчас помогает сотням тысяч больных сахарным диабетом вести настолько полноценную жизнь, насколько это возможно.


Собачья простата

pic_2017_01_37.jpg

Изоляция протоков мочевого пузыря и простаты для раздельного сбора жидкостей, вырабатываемых этими железами (из Нобелевской лекции Хаггинса). Предстательная железа (в центре) не подписана. Bladder — мочевой пузырь, Ureter — мочеточник, Rectum — прямая кишка, Symph — лобковый симфиз, Testis — семенник

У людей и собак много общего, и одна из их схожих черт со знаком «минус» склонность предстательной железы образовывать доброкачественные и злокачественные опухоли. Проблемы с ней возникают и у кошек, и у некоторых других животных, но все же значительно реже, чем у собак.

Чарльз Брентон Хаггинс, онколог из Галифакса (США), знал это. Именно по этой причине, желая проверить свою гипотезу о влиянии гормонов на развитие новообразований простаты, в 1940-х годах он выбрал собак в качестве объектов для сбора секрета предстательной железы. Поскольку и ее выделения, и моча выходят наружу через половой член, собирать физиологические жидкости разных желез мужчин отдельно вряд ли получилось бы. А у самцов собак можно было перерезать связь мочевого пузыря с членом и вывести наружу отдельный проток для мочи.

Эта методика позволяла постоянно следить за количеством секрета, выделяемого предстательной железой. У половозрелых собак в норме оно практически не меняется, и любые значительные колебания объема этой жидкости свидетельствуют об изменении состояния органа, в частности — его размера.

У тех собак, которым удаляли семенники, объем секрета предстательной железы существенно падал, да и сам орган уменьшался в размерах. При кастрации практически прекращается выработка тестостерона, ведь основные «фабрики» по его производству, клетки Лейдига, расположены в семенниках. Соответственно, если предположение Хаггинса было верным, введение тестостерона кастрированным кобелям должно было усилить секрецию предстательной железы. Эксперименты доказали, что это так.

Похожие опыты Хаггинс провел и на щенках. Подопытным приходилось голодать в течение трех недель, и на протяжении этого времени части из них вводили тестостерон. У таких животных предстательная железа продолжала расти, несмотря на то что все другие органы тела испытывали дефицит питательных веществ и по истечении периода голодания демонстрировали патологические изменения. Это говорило о том, что на работу простаты половые гормоны оказывают сильнейшее воздействие.

После этого стали возможны биохимические эксперименты, в которых задействовали старых собак с новообразованиями в предстательной железе и яичках. Опыты показали, что повышение концентрации кислой фосфатазы (этот фермент работает в основном в предстательной железе), которое наблюдается при раке простаты, вызвано действием тестостерона. Снизив его уровень или повысив уровень женских половых гормонов (эстрогенов), можно улучшить состояние пациентов, в том числе тех, которые уже находятся на самых тяжелых стадиях заболевания. Эта информация очень пригодилась медикам, благодаря ей возник метод гормональной терапии рака простаты. За него Хаггинс и получил в 1966 году Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Но ив этом, и во многих других случаях для тысяч больных не существовало бы шанса на излечение, если бы не собаки.

Еще по теме

prev_2017_02_36.jpg Кто кому нужнее — люди кошкам или кошки людям? Если вспомнить историю медицины, больше похоже на то, что это мы зависим от гуляющих сами по себе, а не они от нас. Анатомия и физиология кошек оказалась настолько близкой к нашей и одновременно удобной для изучения, что вряд ли получится назвать область медицины, которая не извлекла бы пользы из экспериментов с кошками.

>>

prev_2017_03_30.jpg Во многих языках есть выражение, обозначающее подневольное существо, на котором буквально или фигурально ставят опыты. В русском, например, чаще всего можно услышать «лабораторная мышь» или «подопытная крыса». А в англоязычных странах — guinea pig, по-нашему морская свинка. И хотя сейчас исследования по всему миру гораздо чаще проводят на других грызунах, этот домашний любимец вполне заслуженно носит статус главного подопытного.

>>
prev_2017_06_24.jpg

Курица — это не только вкусное мясо или материал для нелестных сравнений вроде «куриные мозги». За последние два века куры принесли наукам о жизни немало новой информации. Именно благодаря этим современным родичам динозавров человек узнал многое о ранних стадиях развития эмбрионов, открыл вызывающие рак вирусы, а также нашел эффективный способ получения ряда вакцин.

>>
prev_2017_07_24.jpg

На сей раз речь пойдет о необычном животном. В отличие от всех предыдущих героев рубрики, дома и в подсобных хозяйствах его не держат. В России и близлежащих странах существо это в принципе встретишь нечасто, разве что в зоопарке. Это девятипоясный броненосец — одно из немногих животных, помимо человека, болеющее проказой.

>>