Учитывая тот факт, что гормоны столь тонко регулируют химические процессы в организме, было бы странно предполагать, что они не участвуют в контроле такого важного процесса, как рост. Есть еще один аспект универсальной природы роста, который говорит о важной роли гормональной регуляции. В процессах роста гормоны играют важную роль даже в царстве растений.
На рост растений природа накладывает гораздо меньшие ограничения, чем на рост животных. У животных ограниченное количество конечностей, они имеют определенную форму и растут только в определенных местах, имея при этом заданные размеры. Напротив, ветви дерева отрастают в относительно неограниченном количестве, их форма и размеры не фиксированы с такой строгостью, как в животном царстве. Но, тем не менее, копт-роль роста необходим и у растений.
Вещества, способные ускорять рост растений, присутствуя в растворах в очень небольших количествах, были впервые выделены в чистом виде в 1935 году. Эти вещества были названы ауксинами («увеличение», греч.). Самым известным и хорошо изученным ауксином является соединение, называемое индолил-3-уксусная кислота (ИУК). Этот гормон является модифицированной аминокислотой. В данном случае модифицированной аминокислотой из которой растение синтезирует (ИУК) является триптофан.
Ауксины образуются в кончиках побегов растений и продвигаются вниз, к основному стволу, и стимулируют не размножение клеток, а их удлинение. Многие движения растений управляются ауксинами. Например, большие количества ауксинов накапливаются в той части ствола растения, которое удалено от солнца. Эта часть растет быстрее, ее клетки удлиняются, и растение изгибается в сторону солнца. Подобным же образом ауксины скапливаются в нижней части лежащего горизонтально стебля, который вследствие этого начинает загибаться кончиком вверх.
Гормоны растений, как и гормоны вообще, могут приводить к заболеваниям, если имеются в избытке. Один из самых мощных ауксинов был открыт именно при исследовании болезней растений Японские крестьяне, выращивая рис, заметили, что иногда растение дает странные побеги, которые вырастают очень высокими, а потом начинают чахнуть и слабеть. Японцы назвали такие побеги «баканеэ», глупыми саженцами. В 1926 году - японские фитопатологи установили, что эти побеги поражаются определенным видом грибка. В 1938 году у этого грибка был выделен фактор роста, который и заставлял глупые побеги вырастать до немыслимой высоты. Этот гриб оказался принадлежащим к роду Gibberella, поэтому новое стимулирующее рост вещество было названо гиббереллином.
Структура гиббереллинов (поскольку существует несколько схожих разновидностей) была установлена только в 1956 году и оказалась весьма сложной. Молекулы этих соединений состоят из пяти колец атомов. Гиббереллины были выделены и из других растений, например из бобовых, что говорит о том, что их можно рассматривать как нормальные ауксины. Гиббереллины, как, впрочем, и ауксины вообще, можно использовать для ускорения прорастания, цветения и плодоношения. Короче говоря, с помощью ауксинов можно заставить растение бежать по жизни бегом, разумеется к нашей выгоде.
Ауксиноподобные соединения могут, конечно, загнать растение до смерти, опять-таки к нашей выгоде. Есть синтетическое вещество, которое называется 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислотой, сокращенно 2,4-D, обладающее ауксиноподобными свойствами. Если опрыскать растение этим соединением, то оно начинает так интенсивно расти, что не выдерживает такого темпа и погибает. Можно считать это состояние индуцированным раком растения. Растения с широкими листьями поглощают гербицид в больших количествах, чем растения с узкими листьями. В результате первые погибают, а последние продолжают нормально расти. Человеку чаще надо культивировать растения с узкими листьями - травы и злаки, в то время как сорняки, забирающие у культурных растений свет, воду и питательные вещества, почти всегда обладают широкими листьями. Поэтому в последние годы 2,4-D завоевало широкую популярность в борьбе с сорняками.
Существуют растительные гормоны, которые стимулируют деление зрелых и в норме неделящихся клеток. Такие соединения оказываются полезными в тех случаях, когда необходимо стимулировать рост массы растения после какого-то внешнего их повреждения. Соединения, которые оказывают такое заживляющее действие, назвали весьма драматически - раневыми гормонами. В качестве примера можно привести вещество, молекула которого содержит цепь из 12 атомов углерода с карбоксильными группами (СООН) на каждом конце и двойной связью между вторым и третьим атомами углерода. Это соединение называется «травматической кислотой».
Что же касается животных, и тем более человека, то у них такой сложный феномен, как рост, нельзя свести к действию какого-то одного гормона. Недостаточность функции любого гормона, участвующего в регуляции биохимических реакций, так или иначе приводит к нарушению роста. Самый разительный пример такого воздействия я уже упоминал. Врожденное отсутствие тиреоидного гормона приводит к карликовости и кретинизму.
Естественно было бы ожидать, что гипофиз, который управляет деятельностью нескольких желез внутренней секреции (из которых мы уже обсудили работу щитовидной железы и надпочечников), участвует и в регуляции процессов роста. Действительно, еще в 1912 году было замечено, что животные, которым удаляли гипофиз, переставали расти. Более того, этот эффект не был всецело обусловлен атрофией других желез, обусловленной отсутствием стимуляции со стороны передней доли гипофиза. В 20-х и 30-х годах были проведены опыты, показавшие, что инъекции экстракта гипофиза растущим
молодым крысам и собакам вызывают продолжение роста после достижения животными нормальных размеров тела. Длительные инъекции приводили у подопытных животных к гигантизму. Более того, действие этих экстрактов на рост продолжалось даже после того, как они были очищены от всяких примесей ТТГ и АКТГ переставали действовать на периферические эндокринные железы. Действие на рост оказалось присущим самому гипофизу.
Очевидно, передняя доля гипофиза вырабатывает гормон, который не действует на другие железы (уникальный в этом плане), а непосредственно влияет на ткани организма, стимулируя их рост. Гормон назвали очень просто и выразительно - гормон роста. Есть у него и более мудреное научное называние - соматотропин или соматотропный гормон, сокращенно СТГ.
О строении гормона роста известно гораздо меньше, чем о строении других гормонов гипофиза. Гормон, выделенный из гипофизов крупного рогатого скота, имеет необычно большой для белковых гормонов молекулярный вес - около 45 000. Представляется, что молекула гормона роста состоит из 370 аминокислотных остатков, организованных в две полипептидные цепи. Обычно белковые гормоны, полученные от разных видов позвоночных, весьма мало отличаются друг от друга и обладают перекрестным действием. Так, инсулин крупного рогатого скота несколько отличается от инсулина свиньи, но оба они проявляют свое специфическое действие у человека и применяются для лечения сахарного диабета. Однако гормон роста, выделенный из гипофизов быков или свиней, не оказывает никакого действия на человека. На рост человека влияет только гормон роста человека и гормоны роста обезьян. Молекулярный вес гормона роста приматов меньше и равен 25 000. Представляется вероятным, что молекулы гормонов роста других биологических видов могут быть расщеплены на фрагменты без существенной утраты физиологической активности.
Гормон роста оказывает многообразное воздействие на обмен веществ (хотя конкретные биохимические механизмы его действия пока неизвестны). Одно из таких воздействий заключается в стимуляции включения аминокислот в белковые цепи в процессе, который совершенно естественным образом сопровождает любой тканевой рост. Кроме того, при введении избыточного количества гормона роста экспериментальным животным у них в крови увеличивается концентрация глюкозы и снижается уровень инсулина. Возможно, это обусловлено тем, что постоянно продолжающийся рост накладывает такие требования па обмен веществ и энергетическое хозяйство организма, что продуцирующие инсулин клетки не выдерживают такой нагрузки и погибают, вследствие чего и развивается сахарный диабет.
Гормон роста стимулирует рост костей во всех направлениях. Секреция гормона роста наиболее интенсивна в детстве и юности, когда организм (ив особенности скелет) активно растет, и подавляется в позднем подростковом периоде, когда, естественно, заканчиваются процессы интенсивного роста. Если секреция гормона роста подавляется в ранней юности, до окончания подросткового периода, то кости формируются раньше срока и рост останавливается. У таких людей, хотя их рост может иногда не превышать трех футов и они могут сохранять детские черты, не развиваются уродства и умственная отсталость. Иногда они даже достигают половой зрелости и представляют собой уменьшенные копии обычных взрослых людей. Самым знаменитым человеком такого рода был Чарльз Стюарт Страттон, которого обессмертил П.Т. Барнум в книге «Мальчик с пальчик». Чарльз имел рост около трех футов, но при этом был сложен абсолютно пропорционально. Умер этот человек в 1883 году в возрасте 45 лет.
Избыточная выработка гормона роста в детском и юношеском возрасте или продолжение секреции после достижения возраста, когда в норме выработка гормона ослабляется, приводит к избыточному росту, или гигантизму. Недавний пример такого рода - Роберт Уодлоу, родившийся в 1918 году в Иллинойсе. Мальчик с детства рос удивительно быстро. Есть фотография, на которой он запечатлен рядом с отцом - мужчиной среднего роста. Роберт, сохранив мальчишеские черты лица, уже тогда был на голову выше своего папы. Роберт умер в возрасте 22 лет, достигнув роста восемь футов и девяти с половиной дюйма.