Одно перечисление энтерогормонов займет много места. Это гастрин, холецистокинин, вазоактивный интестинальный пептид, гастроингибирующий пептид (его еще называют глюкозозависимым инсулинотропным пептидом), энтероглюкагон, панкреатический полипептид, молитин, бомбезин, вещество П. Кроме того, из органов желудочно-кишечного тракта были выделены гормоны, которые впервые были обнаружены в мозге, – эндорфины и энкефалины.
В настоящее время во врачебной практике используется синтетический аналог гормона гастрина – пентагастрин. Вещество обладает способностью стимулировать секрецию желудка и применяется для определения секреторной способности и кислотообразующей функции желудка. Состоит из пяти аминокислот: N-трет-бутилоксикарбонил-β-аланил-L-триптофил-L-метионил-L-аспаргинил-L-фенилаланиламид.
После многочисленных исследований ученым удалось выяснить общие принципы химического строения различных гормонов и создать их классификацию (по В. Розену; приведена на с. 148).
Наиболее известным и наиболее часто применяемым гормоном, вероятно, является инсулин, недостаток которого в организме ведет к возникновению заболевания – сахарного диабета. Эта болезнь была известна еще в глубокой древности. Диабет (от греч. diabetes – истечение) характеризуется обильным выделением мочи, жаждой, сухостью во рту, быстрой утомляемостью. Известный английский врач XVII в. Томас Виллис обнаружил, что моча у больных диабетом имеет сладкий вкус. Через сто лет другой английский врач Добсон установил, что сладость обусловлена большим содержанием глюкозы. Поэтому в последующем такой диабет стали называть сахарным. Взаимосвязь между развитием диабета и функцией поджелудочной железы установили в 1889 г. немецкие ученые И. Меринг и О. Минковский. Изучая роль поджелудочной железы в процессах пищеварения, они удаляли этот орган у собак и наблюдали за их состоянием. Животные очень быстро погибали. Работник, присматривающий за ними, заметил, что на собак после операции садится большое количество мух, которых, как было установлено в последующем, привлекал сахар, выделяемый с мочой.
| Белково-пептидные | Производные аминокислот | Стероидные |
|---|---|---|
| 1. Нейрогипофизарные пептиды: | 1. Тирозиновые гормоны: | 1. С21-стероиды (прегнановые): |
| а) ряд вазопрессина | а) катехоламины | а) кортикостероиды (глюко-кортикоиды, минералкортикоиды) |
| б) ряд окситоцина | б) тиреоидные гормоны | б) прогестины |
| 2. Гипоталамические пептиды (рилизинг-факторы) | 2. Триптофановые гормоны (меланотопин) | 2. C19-стероиды (андростановые): |
| а) андрогены | ||
| 3. Ангиотензины | 3. С18-стероиды (эстрановые): | |
| а) эстрогены | ||
| 4. Олигопептидные гормоны гипофиза типа АКТГ (адрено-кортикотропного гормона) | 4. С27-стероиды (холестановые): | |
| а) 1,25 (ОН)2-Да | ||
| б) экдизоны | ||
| 5. Олигопептидные гормоны типа глюкагона и гормонов желудочно-кишечного тракта: | ||
| а) ряд глюкагона | ||
| б) ряд гастрина | ||
| 6. Инсулин | ||
| 7. Полипептидные гормоны, регулирующие обмен кальция | ||
| 8. Мономерные белки ряда СТГ (соматотропного гормона) | ||
| 9. Димерные гликопротеиновые гормоны |
Какие же нарушения поджелудочной железы могут вызвать диабет? В конце прошлого столетия в связи с развитием учения о внутренней секреции исследователя вспомнили о работе немецкого ученого П. Лангерганса, опубликованной в 1869 г. Он обнаружил, что в толще поджелудочной железы находятся маленькие клеточные скопления, напоминающие островки, которые вошли в научную терминологию как «островки Лангерганса». Было высказано предположение, что именно с этими островками связано возникновение диабета, что они выполняют эндокринную функцию. Окончательно это было доказано в 1902 г. учеником И. П. Павлова физиологом Л. В. Соболевым. Перевязывая у подопытных животных выводной проток поджелудочной железы, он вызывал атрофию органа и тех его элементов, которые вырабатывали пищеварительные соки. Островки Лангерганса при этом не изменялись и диабета у животных не возникало. Л. В. Соболев понял причину неудач своих предшественников, пытавшихся выделить активное вещество, которое разрушалось ферментами поджелудочной железы. Для сохранения активности необходимо было добиться прекращения деятельности основной части этого органа. Он писал: «Ввиду трудности получения в больших количествах таких желез, в которых сохранились лишь островки, возможно заменить их железами новорожденных животных, например телят, у которых островки развиты сравнительно с пищеварительным аппаратом весьма хорошо...»
Однако еще долгие годы попытки выделить гормон поджелудочной железы заканчивались неудачей. Назвали это еще не выделенное вещество инсулином (от лат. insula – остров). Его получение связано с именем канадского физиолога Фредерика Бантинга, у которого от диабета умер отец и который, еще будучи провинциальным врачом, приложил много энергии для раскрытия причины этого заболевания. Он поступил на работу ассистентом в лабораторию Торонского университета, руководимую известным физиологом Дж. Маклеодом. Вместе со своим помощником – студентом Чарльзом Бестом применил метод дегенерации ткани поджелудочной железы, описанный Л. В. Соболевым, с последующей ее экстракцией спиртом. В дальнейшем ученый использовал поджелудочную железу неродившихся телят. Через год упорных работ активное вещество было выделено. Его ввели собакам с удаленной поджелудочной железой. Животные прожили 70 дней, после чего их забили, чтобы удостовериться в том, что поджелудочная железа была удалена полностью. Инъекции этого вещества спасли также тяжелобольного друга Бантинга. Ученому в это время было 30 лет, а его помощнику Ч. Бесту – 22 года. В 1923 г. Бантингу и Маклеоду была присуждена Нобелевская премия.
Через два года после открытия инсулина подобный препарат независимо был получен В. М. Коган-Ясным в Харьковском органотерапевтическом институте.
Всемирная организация здравоохранения в 1971 г. посвятила Всемирный день здоровья пятидесятилетию открытия инсулина.
Через некоторое время после первых работ Бантинга и Беста во многих странах было налажено производство инсулина. Его научились получать из поджелудочных желез убойного скота.
Строение этого гормона было установлено через 30 лет английским биохимиком Фридериком Сенджером. Он разработал простой способ, позволяющий узнавать концевую аминокислоту после расщепления молекулы белка. Проделав большую работу, через десять лет Ф. Сенджер определил последовательность аминокислот в формуле инсулина C254H337N65О75S6. В 1958 г. за эти исследования ученый был удостоен также Нобелевской премии.
Пространственную структуру молекулы инсулина с точностью до 2,8 ангстрем удалось изучить лауреату Нобелевской премии Дороти Кроуфут-Ходжкин. На полученной ею карте распределения электронных плотностей хорошо видны обе полипептидные цепи, а также часть боковых цепей.
Эти исследования послужили толчком для разработки методов синтеза инсулина. Впервые искусственный инсулин получили в ФРГ под руководством Г. Дана. Он состоял из 221 стадии, а выход его был очень малым — всего 1% от теоретического. Самое сложное было расположить дисульфидные мостики. В первом препарате инсулина они занимали случайное положение, поэтому активность гормона была очень низкой.
Американский биохимик Р. Мерифилд синтезировал одну цепь инсулина и соединил ее с цепью натурального инсулина, что позволило значительно увеличить выход чистого вещества.