К "Нобелю" по запаху

4 октября в Стокгольме секретарь Нобелевской академии Ханс Йорнвалл объявил первых лауреатов нынешнего года самой престижной в мире премии: "Нобелевский комитет решил присудить Нобелевскую премию 2004 года по физиологии и медицине Ричарду Акселю и Линде Бак за открытие рецепторов запаха и организации органов обоняния".

Что дали открытия?

Неожиданно ли было решение нобелевского ареопага? Безусловно! Но так же безусловно справедливо. В том беспрецедентное качество комитета, выработанного за более чем столетнюю практику. (Спорными представляются лишь премии по литературе и премии мира, что вполне понятно. Однако и тут оппонентам никогда не удается оспорить выбор, ибо все заведенные формальности всегда безукоризненно соблюдаются.) Премия в области физиологии и медицины присуждается, как и в прежние годы, Нобелевским комитетом при научном центре Королинского института, который является медицинским подразделением Университета Стокгольма. В отличие от предыдущих лет, когда весь профессорско-преподавательский состав небольшого в те годы учебного заведения принимал участие в отборе нобелевских лауреатов, в настоящее время создан комитет по присуждению премий в составе 50 профессоров. Секретарем медицинской секции, а также членом правления фонда является все тот же профессор Ханс Йорнвалл.

На протяжении прошедшего столетия Нобелевской премией в области физиологии и медицины были отмечены истинные открытия, представляющие подлинную ценность для сохранения и улучшения здоровья человечества. Некоторые из них дали быстрые и блестящие результаты в лечении ряда заболеваний (премии за открытие инсулина в 1923 г. или пенициллина в 1945 г., разработку принципов трансплантации органов в 1990 г.). Другие открытия потребовали более длительного времени для достижения клинических результатов (например, выяснение особенностей строения нервной системы - 1906 г., открытие ДНК-структуры - 1962 г., генетического кода - 1968 г., важнейших принципов лекарственной терапии - 1988 г., прионов как нового биологического типа инфекций - 1997 г. Открытия этого ряда представляют собой выдающиеся достижения в области естественных наук, внесшие вклад в развитие новых видов биотехнологий, создание новых направлений фармакотерапии различных заболеваний и, в целом, в развитие мирового научного прогресса. Как этим высоким требованиям отвечают работы нынешних лауреатов?

57-летняя Бак - сотрудница Института изучения рака им. Фреда Хатчинсона в Сиэттле, 58-летний Аксель - сотрудник Колумбийского университета, Медицинского института им. Говарда Хьюга и Центра медицинских наук Хаммера. По словам одного из экспертов Нобелевского комитета профессора Стена Гриллнера, до исследований Бак и Аксель чувство запаха было полной загадкой. Исследования по генетической структуре и природе обоняния можно с полным правом считать пионерскими. Функция эта оставалась вне генетического анализа. Начиная с 1991 г., работая независимо друг от друга, эти исследователи обнаружили гены, которые регулируют и определяют способность особых белков воспринимать запах.

Работая на мышах, у которых намного больше рецепторов обоняния, чем у человека (более тысячи), они определили структуру и функцию генов, которые определяют одну из важнейших функций живого организма - обоняние. Они открыли путь к изменению этой генетической регуляции, лечению ряда болезней и пониманию сути живой материи. Таким образом, критерии, по которым присуждаются научные нобелевские премии, в том числе и в области физиологии и медицины, соблюдены. Вообще-то у комитета нет четких правил по определению лауреата в области медицины или физиологии, а сам Альфред Нобель в свое время лишь заповедал, что лауреат "должен сделать крупное открытие в области физиологии или медицины". И в случае с американскими исследователями Ричардом Акселем и Линдой Бак воля Нобеля не нарушена.

От носа к процессору

В заключении комитета отмечается, что исследования Акселя и Бак "помогают выявить свойства, которые признаются положительными. Хорошее вино или спелая клубника активизируют целый спектр обонятельных рецепторов". Видимо, они отдали дань здоровому юмору в особой скандинавской манере. Члены комитета прекрасно представляли, что новые лауреаты, по сути, открыли дверь в загадочный мир обоняния. Они раскрыли секрет феноменального чутья животных. Оказалось, что имеется несколько сотен генов, каждый из которых связан с обонятельным рецептором. Причем количество таких генов может составлять 5-10% всех генов животного.

Люди давно пытаются использовать это удивительное свойство животных. Например, учат собак не только находить взрывчатку и другие группы веществ, но и диагностировать некоторые заболевания. Правда, пока эти попытки, начавшиеся еще в начале ХХ века, особых результатов не принесли. Но исследования Ричарда Акселя и Линды Бак могут помочь созданию искусственных обонятельных биосенсоров, способных улавливать и регистрировать все, что чует животное. Создание таких приборов ознаменует переворот в медицине.

Оказалось, что молекулы различных веществ, попадая в носоглотку, наталкиваются на тончайшие реснички, являющиеся окончаниями чувствительных нейронов, которые располагаются в верхней части носа. Нейроны затем передают информацию к обонятельным луковицам, которые в свою очередь транслируют полученные сигналы в мозг, в центр обоняния. Рецепторы запахов во многом похожи на известные ученым фоторецепторы, расположенные на глазной сетчатке. И те и другие являются белками, встроенными в нервные клетки. Но в отличие от фоторецепторов они не просто встроены, а еще и обвивают эти клетки. Благодаря этим "виткам" рецепторы могут менять свою форму, а вместе с ней и состояние нейрона. Это и порождает сигнал, передаваемый в мозг. Еще античный поэт и философ Тит Лукреций Кар в книге "О природе вещей" писал, что в носу должны быть поры разной формы, и в каждую из них, как ключ в замок, входят частицы разных веществ. Если вещество подходит к данному рецептору, как ключ к определенному замку, запах распознается. Конечно, сегодня ученые предпочитают говорить не о "ключах и замках", а об иммунных принципах.

Так, Линда Бак считает, что между обонятельной и иммунной системами есть определенное сходство. Если иммунная система в ответ на атаку тех или иных микробов вырабатывает соответствующие антитела, и каждое антитело вцепляется в свой участок на теле врага, то и каждый рецептор обонятельной системы узнает свой участок на молекуле запаха и посылает в мозг соответствующий сигнал. Мозг объединяет частные послания в единое сообщение. Таким образом мы узнаем, чем пахнет. "У нас нет рецепторов, узнающих конкретно запах лимона или розы, - говорит Линда. - На молекулу запаха реагирует целая группа нейронов. Зато таким экспертам ничего не стоит отличить запах настоящего лимона от лимонной эссенции. И это понятно: ведь в комбинации по распознаванию запаха может участвовать до 1023 нейронов..."

Практики опережают теоретиков

Исходя из того, что путь, по которому следуют запахи, гораздо короче зрительных и слуховых путей, мы должны следить за состоянием нашего обоняния не менее серьезно, чем за состоянием зрения и слуха. Практическая медицина усвоила это правило раньше теоретиков. Во всяком случае, так утверждают теоретики ароматерапии. Интерес к ароматерапии, возникший в начале ХХ века, резко возрос ко второй его половине, что во многом можно объяснить нарастающим числом побочных эффектов и аллергических реакций от использования синтетических лекарственных средств. С каждым днем растет понимание того, что от терапии некоторыми лекарственными средствами пора переходить к эффективным и нетоксичным естественным средствам, польза которых проверена веками. В странах Западной Европы, в США, Канаде и Японии действуют сотни кабинетов ароматерапии, опубликовано множество книг и журналов, посвященных ей, действуют научные институты.

Современная ароматерапия - это профилактический, оздоровительный, полностью натуральный способ поддержания хорошей психоэмоциональной и физической формы, терапия, позволяющая снять и разрешить ежедневные стрессы, не допустить развития недугов и придать повседневной жизни красоту ароматов. В основе теории - учение о феромонах. Это - биологически активное вещество, вырабатываемое экзокринными железами или специальными клетками животных. Выделяясь во внешнюю среду одними особями, феромоны оказывают влияние на поведение, а иногда на рост и развитие других особей того же вида. Впервые феромон обнаружили в 1959 г., когда попытались ответить на вопрос, как самцу шелкопряда удается привлекать к себе самку, находящуюся за сотни километров от него. В 60-е годы открытия посыпались как горох: в биохимических лабораториях устанавливают наличие феромонов у насекомых, рептилий, млекопитающих большого и малого размеров. Кузнечики, муравьи, овцы, слоны - все выделяют свой запах. Причем в различных ситуациях животное пахнет по-разному.

Это открытие позволило уже создать новые препараты для борьбы с вредителями. Например, у мыши, вынашивающей детенышей, происходит выкидыш, если ее облить мочой самца, не являющегося отцом ее мышат. Химические вещества, вырабатываемые экзокринными железами, играют очень важную роль в жизни животных. И совершенно естественно, что сегодня возник вопрос о том, что и человек иногда действует под влиянием феромонов. Одним из ответов на этот вопрос послужат исследования нынешних нобелевских лауреатов по медицине.

Юрий БЛИЕВ, обозреватель "МГ".