Текст книги "Нобелевские премии по физиологии или медицине за 100 лет"

В 1902 году Хопкинс стал преподавателем биохимии, а в 1910 году – членом Тринити-колледжа и почетным членом колледжа Эммануэля. В 1914 году он получил место заведующего кафедрой биохимии в Кембриджском университете. Хопкинс начал работу в одной комнате на кафедре физиологии, а в 1925 году перевел разросшуюся кафедру в новый Институт биохимии. С 1930 по 1935 год Хопкинс был президентом Королевского общества. В 1934 году избран иностранным почетным членом АН СССР.

Хопкинс открыл триптофан (Tip) – одну из аминокислот, входящих в состав белков: разработал методику выделения и определил его химическую структуру. Вместе с Уолтером Морли Флетчером (Sir Walter Morley Fletcher, 1873–1933) он исследовал метаболические изменения при мышечных сокращениях и при трупном окоченении. В 1921 году он выделил вещество, которое назвал глутатионом и которое содержится в большом количестве в активно делящихся клетках растений и животных. Позже Хопкинс показал, что это трипептид, состоящий из глутаминовой кислоты, глицина и цистеина (Glu-Gly-Cys). Он также обнаружил ксантиноксидазу – фермент, катализирующий окисление пурина.

В 1925 году Хопкинс был удостоен рыцарского звания, а в 1935 – ордена За заслуги (Order of Merit).

В 1898 году Хопкинс женился на Джесси Энн Стивенс (Jessie Anne Stevens). У них было две дочери и один сын.

Сэр Фредерик умер в Кембридже 16 мая 1947 года в возрасте 86 лет.

ЛИТЕРАТУРА

Работы Эйкмана:

Specifieke Antistoffen. Haarlem, Netherlands, 1901;

Onzichtbare Smetstoffen. Haarlem, 1904;

Hygienische Strijdvragen. Rotterdam, 1907.

О нем:

Baart de la Faille J. M. Christiaan Eijkman // Nederlandsche Helden der Wetenschap / Ed. T.P. Sevensma. Amsterdam, 1946. S. 299–333;

Jansen В. С. P. Het Lewenswerk van Christiaan Eijkman 1858–1930. Haarlem, 1959;

Dictionary of Scientific Biography. V. 4. New York, 1981. P. 310–312.

Работы Хопкинса:

Baldwin E., Needham J. Hopkins and Biochemistry. Cambridge, 1949 (список трудов).

О нем:

Кретович В. Л. Фредерик Гоуленд Гопкинс. К столетию со дня рождения (1861–1947) // Биохимия. 1961. Т. 26.Вып. 6. С. 1118–1121;

Dale H.H. The Dictionary of the National Biography. 1941–1950. Oxford, 1959. P. 406–408;

Baldwin E. Frederick Gowland Hopkins. London, 1961;

Dictionary of Scientific Biography. V. 6. New York, 1981. P. 498–502.

КАРЛ ЛАНДШТЕЙНЕР, Австрия

(KARL LANDSTEINER)

1868–1943

1901

1905

1908

1913

1919

1930

1951

1960

1972

1980

1984

1987

1996

ФОРМУЛИРОВКА НОБЕЛЕВСКОГО КОМИТЕТА: «за открытие групп крови человека».

СУТЬ ОТКРЫТИЯ: открытие групп крови (система АВО), сделавшее переливание крови практически применимым.

ПРЕДЫСТОРИЯ

Медицина древности и Средних веков почти все человеческие недуги связывала с изменениями, которые, как предполагалось, происходят в крови. Идея о том, что чужую здоровую кровь можно перелить больному человеку и тем самым воздействовать на болезнь возникла, наверное, вскоре после открытия кровообращения в 1628 году англичанином Уильямом Гарвеем (William Harvey, 1578–1657). Во всяком случае уже в 1666 году Жан Б. Дени (Jean В. Denis) сделал первую попытку переливания крови. Результат был неудовлетворительным: выбрать для переливания кровь той же группы, что и у пациента, можно было только случайно, а понятия об асептике тогда еще не существовало. Тем не менее идея продолжала жить, и в течение последующих двух столетий то один, то другой энтузиаст пытался проверить ее. Наиболее решительные из них вообще переливали человеку кровь животных, например, барана. Было даже постановление Парижской академии наук, на каждый эксперимент с переливанием крови необходимо было получать особое разрешение академии. Многие считают это решение образцом мудрости: не запретив исследований в принципе, академия оградила здоровье потенциальных жертв от энтузиазма шарлатанов.

В 1890 году шведский химик Ю.Э. Юханссон (J.E. Johansson) по приглашению Альфреда Нобеля (Alfred Nobel) проводил в его лаборатории в Севране под Парижем исследования по переливанию крови.

Решение проблемы стало возможным только после открытий Беринга, Эрлиха и Борде (Нобелевские премии 1901,1908 и 1919 годов, соответственно). Так, Эрлих и Беринг доказали существование антител — защитных белков, синтезируемых организмом в ответ на проникновение в него чужеродных веществ, особенно белков. Борде обнаружил, что переливание животному крови животного другого биологического вида приводит к гемагглютинации — (от греч. haima — кровь и лат. agglutinatio — склеивание) – склеиванию эритроцитов, и объяснил это работой антител. Эрлих и Моргенрот (Morgenroth) в 1900 году наблюдали такую же реакцию при переливании крови внутри одного вида животных.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

В 1900 году Ландштейнер и Самуэл Шатток (Samuel Shattock), работая независимо, сообщили о несовместимости разных типов человеческой крови. Заслуга Ландштейнера состояла в том, что именно он понял, что агглютинация эритроцитов, происходящая при переливании крови, не патологическое, а нормальное явление. Уже в следующем (1901) году он предложил относить кровь каждого человека к одной из трех группА, В или С. (Группа С позднее была переименована в «группу 0».) Различие между группами состояло в том, какие антигены (сложные белки, активирующие иммунную систему) имелись на поверхности эритроцитов данного человека. Эритроциты группы А несли антиген А, эритроциты группы В — антиген В, эритроциты группы 0 не содержали ни того, ни другого антигена. Не менее важным было то, что в крови большинства людей изначально содержатся готовые антитела к антигенам А и В чужих эритроцитов. Поэтому, если перелить человеку кровь иной группы, чем его собственная, возможна встреча антител с соответствующими им антигенами, реакция между ними и как результат – склеивание эритроцитов. Агглютинированные эритроциты закупоривают капилляры и тем самым нарушают кровоток в жизненно важных органах, прежде всего в почках, от чего человек может погибнуть.

ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

В 1902 году сотрудник Ландштейнера А. Штурли (A. Sturli) вместе с А. фон Декастелло (A.von Decastello) существенно уточнили схему, добавив к ней еще одну группу крови – АВ (эритроциты ее обладателей содержат оба антигена). То же сделал в 1907 году чех Ян Янский (Jan Jansky, 1873–1921).

В течение нескольких лет было предложено два усовершенствования, которые сделали переливание крови практически выполнимым. Во-первых, был создан способ определения групп крови. Во-вторых, обнаружено, что цитрат натрия препятствует свертыванию крови, что позволило хранить донорскую кровь в течение хотя бы непродолжительного времени, а не переливать ее непосредственно от донора реципиенту. Первая мировая война показала, насколько своевременным было открытие Ландштейнера, хотя мощные службы переливания крови были созданы по всему миру позднее.

Переливание крови сделало возможными операции на сердце, крупных сосудах, легких. Хирургия в целом смогла перейти к более продолжительным и сложным операциям. Периодическое переливание донорской крови – обязательный компонент лечения анемий, лейкемий и многих других болезней крови и иммунной системы.

Кровь рассматривают как жидкую ткань. Переливание крови – строго говоря, первая успешная пересадка ткани от одного человека к другому. За ней последовали пересадки все более сложных и крупных органов вплоть до трансплантации сердца и даже комплекса «сердце-легкие».

Открытие Ландштейнера имело и другие, по началу неожиданные, последствия: для судебной медицины стало громадным подспорьем определение групповой принадлежности следов крови, находимых на месте преступления.

В 1910 году Эмиль фон Дунгерн (Emil von Dungem) высказал предположение о наследовании групп крови, в 1924–1925 годах математик Ф. Бернштейн (F. Bernstein) проверил эту идею, и она утвердилась среди ученых. Теперь, сравнив группы крови ребенка и предполагаемого отца, можно было прийти к одному из двух заключений: «X может быть отцом К» или «X не может быть отцом Y». (Однако, утверждать «X является отцом У» на основе сравнения групп крови нельзя. Это стало возможным лишь в последние десятилетия XX века в результате развития методов сравнения ДНК, пока еще сложных и очень дорогих.)

Выяснилось, что АВО — не единственная система групп крови человека. Сам Ландштейнер в 1927 году обнаружил антигены Мп N,&b 1940-м он вместе с Александром Соломоном Винером (Alexander Solomon Wiener) и Ф. А. Т. Левином (Ph. A. Th. Levene) описал еще один белок эритроцитов, названный резус-фактором (Rh). Вскоре удалось объяснить многие случаи гемолитической желтухи новорожденных. Если кровь плода содержит резус-белок, а кровь матери – нет, то те небольшие количества белков крови плода, которые проникают сквозь плацентарный барьер в кровоток матери, оказываются достаточными для активации ее иммунной системы. Материнский организм вырабатывает средства защиты от чужеродного белка и они разрушают плод. Прежде такие дети почти всегда погибали, теперь их стали спасать с помощью полного (заместительного) переливания крови. Беременность «Rh-отрицательной» женщины от «Rh-положительного» мужчины стала предметом особой заботы врачей.

В 1937 году У. Бойд (W. Boyd) и Л. Дж. Бойд (L. G. Boyd) обнаружили антигены АиВв тканях мумий. Позднее такие методы были использованы для анализа миграции древних народов. Антропологи получили возможность, сравнивая распространенность различных групп крови среди населения разных стран, судить о перемещениях народов, происходивших в доисторические времена.

В 1950-1960-е годы количество антигенов, открытых в крови нарастало лавинообразно. Были описаны системы Кид, Даффи, Келл-Келлано, Льюис, Лютеран и многие другие. Однако все они, включая MN и Rh имели одно весьма существенное отличие от системы АВО — только к антигенам А и В в крови здорового человека могли изначально присутствовать антитела. Поэтому переливание крови без учета групповой принадлежности в системе АВО часто приводило к тяжелым осложнениям сразу же, в момент трансфузии. Игнорирование всех прочих факторов при первом переливании никак не проявлялось, антитела к чужеродным белкам должны были накопиться в крови реципиента в течение нескольких месяцев. Только повторное переливание той же иногруппной крови могло закончиться трагически.

Возможность многократно производить массивные переливания крови во время хирургических операций позволила создать в 1960-е годы аппараты искусственного кровообращения, заменявшие на время операции сердце и легкие пациента. Стали проводить операции на «сухом» сердце.

Отрицательные последствия увлечения переливаниями крови появились позднее. Даже при постоянном и строгом контроле время от времени переливают кровь, зараженную вирусами гепатитов, СПИДа, реже – возбудителем сифилиса. Это послужило одной из причин разработки искусственных кровезамещающих жидкостей.

БИОГРАФИЯ

Карл Ландштейнер родился в Вене 14 июня 1868 года в семье Леопольда Ландштейнера (Leopold Landsteiner) и Фанни Гесс (Fanny Hess). С 1885 по 1891 год он учился в Венском университете, который закончил с дипломом доктора медицины. Он также заинтересовался химией и изучал ее на протяжении 5 лет в Вюрцбурге, Мюнхене, Цюрихе. Потом Ландштейнер обратился к бактериологии и патологии. В 1896 году он стал ассистентом в Институте гигиены Венского университета, в 1898–1908 годах ассистентом в Институте патологии при том же университете. В 1908–1919 годах стал главным патологоанатомом в Вильгельмине – Венской императорско-королевской больнице. Послевоенная жизнь в побежденной стране была тяжела и Ландштейнер перебрался в Гаагу, где работал патологом с 1919 по 1922 год. В 1922 году он стал сотрудником Рокфеллеровского института в Нью-Йорке, где проработал более 20 лет. В 1939 году, по достижении пенсионного возраста, перешел на статус почетного профессора, но активно продолжал исследования. Ландштейнер – автор сотен работ по химии, патологической анатомии, инфекционным болезням, серологиии, иммунологии. Он внес значительный вклад в изучение сифилиса, одним из первых предположил вирусную природу полиомиелита. Перед самой своей кончиной Ландштейнер успел подготовить новое издание книги “Специфичность серологических реакций”, которая к тому времени уже считалась классической.

В 1916 году Ландштейнер женился на Хелене Влатсо (Helen Wlatso), у них был один сын.

Ландштейнер умер в Нью-Йорке 26 июня 1943 года в возрасте 75 лет.

ЛИТЕРАТУРА

Работы лауреата:

Die Spezifiziat der Serologischen Reactionen. Berlin, 1933;

The Specificity of Serological Reactions. New York, 1962.

О нем:

Degener H. A. I. Unsere Zeitgenossen. Leipzig, 1914; Berlin, 1935;

Spieser P Karl Landsteiner, Entdecker der Blutgruppen. Biographic eines Nobelpreistagers aus der Wiener Medizinischen Schule. Vienna, 1961;

Dictionary of Scientific Biography. V. 7. New York, 1981. P. 622–625.

ОТТО ГЕНРИХ ВАРБУРГ, Германия

(OTTO HEINRICH WARBURG)

1883–1970

1910

1929

1931

1937

1943

1947 (а)

1953

1955

1964

1971

1974

1985

1991

1992

1994

1999

ФОРМУЛИРОВКА НОБЕЛЕВСКОГО КОМИТЕТА: «за открытие природы и механизма действия дыхательного фермента».

СУТЬ ОТКРЫТИЯ: за открытие ферментов и коферментов, с помощью которых в живой клетке осуществляется окисление глюкозы.

ПРЕДЫСТОРИЯ

В 1670 году Джон Майов (John Mayow), которому было тогда менее 30 лет, поджигая различные вещества, в том числе и те, что позднее получили название органических, пришел к выводу о существовании неких «огневоздушных частиц». Он также предположил, что функция дыхания заключается в доставке этих частиц в организм, что и делает возможным процесс внутреннего «горения». Искомой «огневоздушной частицей» Майова был кислород, который еще не был открыт. К сожалению, тридцать лет спустя возникла печально известная «флогистонная теория», согласно которой все горючие вещества содержат особый компонент – флогистон, который во время горения отделяется от остальной массы вещества и растворяется в воздухе. Эта «теория» распространилась подобно эпидемии в научном мире и надолго увела ученых с верного курса, намеченного Майовом. Раскрытие механизма горения было отсрочено более чем на столетие.

В 1774 году англичанин Джозеф Пристли (Joseph Priestley, 1733–1804) и швед К. В. Шееле (К. W. Scheele, 1742–1786) выделили кислород. Наконец, в 1772–1777 годах Антуан Лоран Лавуазье (Antoine Laurent Lavoisier, 1743–1794) описал истинную природу происходящего в живых организмах «внутреннего горения», то есть дыхания.

Поскольку сжигание пищи вне организма в присутствии атмосферного кислорода происходит только при высоких температурах, необходимо было предположить, что во время «горения» в живой клетке происходит нечто, что активирует довольно инертный кислород воздуха, либо пищевые вещества, либо и то, и другое, так что они становятся способны реагировать друг с другом. Следовало найти таинственное вещество, действующее как primus motor (лат. перводвигатель) в процессе внутриклеточного окисления.

Йёнс Якоб Берцелиус (Jons Jakob Berzelius, 1779–1848) и др. показали, что многие металлы обладают способностью инициировать или ускорять, то есть катализировать, различные реакции, в том числе горение.

ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ

В 1913 году Варбург обнаружил в печени частицы, которые позднее были названы митохондриями (см. статью «1974»), и предположил, что в них присутствуют ферменты, необходимые для аэробного дыхания (превращения глюкозы в двуокись углерода и воду). Измерив потребление кислорода здоровыми и раковыми клетками, Варбург пришел к выводу, что последние часто используют анаэробный путь получения энергии (расщепление глюкозы только до стадии молочной кислоты). Он также обнаружил, что цианиды (например, печально известный цианистый калий) полностью нарушают процесс аэробного дыхания.

Основываясь на открытиях Берцелиуса и др., Варбург предположил, что внутриклеточное окисление, или клеточное дыхание, как он назвал этот процесс, может активироваться некоторыми металлсодержащими соединениями.

Выделить катализатор, или дыхательный фермент, обычными химическими методами было невозможно: искомое вещество составляло менее одной миллионной доли массы клетки, кроме того, оно было нестойким и разрушалось при выделении. В конце 1920-х годов Варбург сумел-таки выделить цитохро-моксидазу — фермент, ускоряющий процессы окисления в митохондриях.

К началу 1930-х годов Варбург получил в кристаллической форме уже девять ферментов аэробного окисления. Используя освещение растворов монохроматическим светом, Варбург установил также существование кофермента (дополнительного фактора, обеспечивающего активность фермента) из семейства порфиринов. Атом железа, входящий в состав кофермента, обеспечивал связывание, перенос и передачу кислорода. Так впервые было показано существование в организме эффективного биокатализатора. Окись углерода (СО) нарушала процесс связывания железа с кислородом. Вместе с Фрицем Кубовицем (Fritz Kubowitz) Варбург исследовал влияние света на этот процесс.

В предисловии к своей книге “Простетические группы тяжелых металлов и действие ферментов” Варбург писал: «С тех пор, как стало известно, что клетки дышат, главной проблемой, связанной с дыханием, было определить, которая из частей живой материи способна к самоокислению». Об открытом им железосодержащем Atmungsfermenf q Варбург говорил, что «этот фермент внес больший, чем что-либо другое, вклад в объяснение жизни».

Вместе с коллегами он изолировал коферменты флавинадениндинуклеотид (ФАД, FAD) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ, NADP). Открытие НАДФ, содержащего никотиновую кислоту, показало, что витамины являются коферментами.

ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА

Варбург сделал важный вклад в понимание сложного процесса окислительно-восстановительных механизмов – самой основы жизни. Он был одним из тех кто создал биохимию клетки. Его исследования метаболизма опухолевых тканей способствовали разработке общей концепции злокачественного роста. Его открытие желтых (рибофлавин содержащих) ферментов, коферментной роли никотиновой кислоты и закономерностей фотосинтеза также стали основами биохимии. Методы исследования, разработанные Варбургом, применяются и поныне, и один из них носит его имя – метод Варбурга. Ранее созданный английскими физиологами Джозефом Баркрофтом (Sir Joseph Barcroft, 1872–1947) и Дж. С. Холдейном (J. S. Haldane, 1860–1936) манометрический метод для анализов газов крови, Варбург превратил в инструмент исследования метаболических процессов в живых тканях.

БИОГРАФИЯ

Варбург родился 8 октября 1883 года во Фрейбурге, Германия. Он был единственным сыном из четырех детей Эмиля Габриеля Варбурга (Emil Gabriel Warburg) и Элизабет Гертнер (Elizabeth Gaertner). Его отец был потомком еврейского банкира XVI века. Род Варбургов дал стране ученых, артистов, банкиров и филантропов. Сам Эмиль был физик и музыкант-любитель. Его жена Элизабет происходила из христианского рода чиновников, военных и судей.

Когда Отто было 12 лет, семья переехала в Берлин, где отец стал университетским профессором физики. Отто получил начальное образование в гимназии. В доме Варбургов бывали Планк (Нобелевская премия по физике за 1918 год), Нернст (Нобелевская премия по химии за 1920 год), Эйнштейн (Нобелевская премия по физике за 1921 год) и X. Фишер (Нобелевская премия по химии за 1930 год).

В 1901 году Отто стал студентом Фрейбургского университета, в 1903-м он изучал химию под руководством Фишера и в 1906 году в Берлине получил докторскую степень по химии. Затем он учился у Креля (Krehl) ив 1911 году в Гейдельберге получил докторскую степень по медицине. Во время Первой мировой войны Варбург служил поручиком в прусской кавалерии, был ранен на русском фронте и награжден Железным крестом. В 1918 году, когда поражение Германии стало очевидным, Эйнштейн убедил Варбурга оставить службу и вернуться в лабораторию. В том же году Варбург стал профессором Биологического института кайзера Вильгельма в Берлине, а в 1931 году – директором этого института (позднее – Институт Макса Планка).

Ранние исследования Варбурга, проведенные совместно с Фишером, касались полипептидов. В Гейдельберге он работал над процессами окисления, особо интересуясь поглощением углекислого газа растениями, метаболизмом опухолей и дыхательными ферментами. Варбург изобрел методы измерения в живых тканях следующих параметров: давления газов, скорости биохимических реакций и потребления кислорода.

Варбург никогда не преподавал и был благодарен судьбе за возможность посвятить все свое время научным исследованиям. Его учениками были Мейергоф (Нобелевская премия 1922 года), Теорелль (Нобелевская премия 1955 года) и Ганс Кребс (Нобелевская премия 1953 года), поэтому Варбург говорил, что сделал достаточно для подготовки нового поколения исследователей.

Варбург никогда не состоял в браке. Его самым большим увлечением была верховая езда, и по утрам до начала рабочего дня он совершал прогулки в седле. Он был одним из первых сторонников использования того, что позднее было названо экологически чистыми продуктами питания, и даже выпекал дома хлеб.

Варбург умер в Берлине 1 августа 1970 года в возрасте 86 лет.

ЛИТЕРАТУРА

Работы лауреата:

Uber den Stoffwechsel der Tumoren. Berlin, 1926;

Uber die katalytischen Wirkungen der lebendigen Substanz. Berlin, 1928;

Weiterentwicklung der zellphysiologischen Methoden. Stuttgart-New York, 1962;

The Prime Cause and Prevention of Cancer. Wurzburg, 1969.

О нем:

Biographical Memoirs of the Fellows of the Royal Society. V. 18. London, 1972. P. 629–699;

Krebs H. A. Otto Warburg: Biochemist and Eccentric. New York, 1981.