Нобелевские лауреаты: Отто Леви. Вещий сон и сердце лягушки

Наш нынешний герой прожил долгую, непростую жизнь, прославился одним-единственным экспериментом, к которому очень долго шел и в итоге увидел его во сне. Тем не менее именно ему мы обязаны тем, что знаем, как передается сигнал от нейрона к нейрону. Итак, встречайте первооткрывателя синаптической передачи.

Отто Леви

Родился 3 июня 1873 года, Франкфурт-на-Майне, Германия

Умер 25 декабря 1961 года, в Нью-Йорке, США)

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1936 года (совместно с Генри Дейлом). Формулировка Нобелевского комитета: «За открытия, связанные с химической передачей нервных импульсов».

Кстати, давайте договоримся, что не нужно путать нашего героя с другим немецким нейроученым, тоже эмигрировавшим в США. Наш персонаж — Отто Леви (Лёви, Loewi), но когда вы читаете о деменции с тельцами Леви, эозинофильными внутриклеточными образованиями, то мы вспоминаем современника Леви, Фредерика Генри Леви (Lewy). Пусть в русском языке они отличаются всего двумя точками над «ё», не будем их смешивать.

Итак, Отто Леви. Наш герой родился в семье достаточно богатого торговца вином Якоба Леви и его жены Анны Вильштадтер. Случилось это знаменательное для нейронаук событие в городе Франкфурт-на-Майне 3 июня 1873 года. Сначала все шло, как у других людей — гимназия, оценки. Кстати, в школьные годы Леви был типичным гуманитарием. Латынь, древнегреческий, история культуры… Мальчик хотел стать искусствоведом, и если бы он не был послушным, то и занимался бы до конца жизни Рембрандтом и да Винчи. Но вмешался отец, который хотел более денежную профессию для своего единственного сына.

Медик и научный путешественник

Леви пришлось отправиться в Страсбург. С 1891 года он студент-медик местного университета. И надо сказать, что с преподавателями ему очень и очень повезло. Назвать хотя бы Освальда Шмидеберга (1838-1921), создателя немецкой школы фармакологии, человека, который чуть ли не первым задумался, как структура вещества связана с его фармакологической активностью. У Шмидеберга Леви и сделал свою первую научную работу. Кстати, предметом ее стал объект его будущего самого известного эксперимента, который Леви поставил через целых 40 лет после поступления в мед: изолированное сердце лягушки. Молодой фармаколог изучал, как влияют на это сердце синильная кислота, фосфор, мышьяк. Ничего личного, просто наука.

Леви закончил мед, попутешествовал по Испании, немного поучился в Страсбурге у Франца Хофмайстера, одного из первых исследователей белков (не путать с одноименным композитором, жившим веком ранее!).

Затем Леви пошел работать по специальности — ассистентом в городской больнице во Франкфурте. Впрочем, работать с постоянно умирающими туберкулезными больными и больными пневмонией ему не понравилось, и он ушел из клинической практики в чистую науку.

В 1898 году Леви становится ассистентом фармакологического отделения Марбургского университета и работает у знаменитого Ганса Хорста Майера, которого современные медики помнят по принципу Майера-Овертона («наркоз развивается, когда любое химически инертное вещество накапливается в липидной клеточной мембране в определенной молярной концентрации»).

До озарения

Уже работая у Майера, в новом веке, в 1903 году, Леви совершил важную поездку в Кембридж. Что в ней было важного? Во-первых, именно тогда он встретил человека, с которым через треть века разделит Нобелевскую премию — Генри Дейла. Во-вторых, познакомился с Джоном Ньюпортом Ленгли, учителем Чарльза Шеррингтона. Этот человек в 1901 году высказал предположение, что вещество, вырабатываемое надпочечниками (железами, расположенными над почками) производит такое же воздействие, как и возбуждение некоторых нервов симпатической нервной системы, передаваемое с помощью импульсов. Речь шла, как вы понимаете, об адреналине.

Чуть позже еще один кембриджский ученый, Томас Элиотт, опубликует мнение, что в симпатической нервной системе именно адреналин отвечает за передачу сигнала.

Следующие 18 лет проходят в рутинной научной работе. Изучал блуждающий нерв и диабет, придумал удивительный тест на панкреатит, который хирургам нужно было дифференцировать от карциномы желчных протоков. Оказалось, что если капнуть в глаз раствор адреналина (1:1000), то при панкреатите зрачки расширятся, а при карциноме — нет...

Тем не менее мысли о передаче импульсов от нейрона к нейрону продолжали занимать Леви.

Очередное открытие во сне

Самый главный эксперимент в своей жизни Леви поставил на Пасху 1921 года. К тому моменту давний спор Камилло Гольджи и Сантьяго Рамон-и-Кахаля был уже благополучно разрешен в пользу теории первого: нейроны не плавно перетекают из одного в другой, а разъединены синапсами. Оставался вопрос: как сигнал передается от одного нейрона к другому. Вариантов было два: электричество и химия. Сам Леви давно считал, что все дело в химии, но никак не мог придумать эксперимент, в котором это можно доказать. Пришлось ему идти по стопам Менделеева и Кекуле, ждать ночи и озарения. Дважды.

Впрочем, предоставим слово самому Леви: «…я набросал несколько пометок на клочке тонкой бумаги. Утром я не смог расшифровать свои каракули. На следующую ночь, ровно в три часа, та же мысль вновь осенила меня. Это была схема эксперимента, призванного определить, верна ли гипотеза химической передачи импульса, высказанная мной 17 лет назад. Я тотчас встал с постели, направился в лабораторию и поставил простой эксперимент на сердце лягушки в соответствии с возникшей ночью схемой».

Эксперимент, ради которого расстались с жизнью две лягушки, действительно был очень изящным. Из лягушек были изолированы два бьющихся сердца. В одном из сердец был выделен блуждающий нерв (nervus vagus). Оба сердца омывались раствором Рингера — многокомпонентным физиологическим раствором с точно выдержанными концентрациями солей (NaCl, KCl, CaСl₂). Блуждающий нерв возбуждался электрическим током, и ритм сердца замедлялся (так и должно было быть). Но потом Леви пипеткой брал омывающую первое сердце жидкость и добавлял в жидкость, омывающую второе сердце. Ритм второго сердца тоже замедлялся! Значит, в раствор попало вещество, передающее сигнал от блуждающего нерва к сердечной мышце. Возбуждая другой, симпатический нерв, Леви смог химически передать сигнал об ускорении сердечного ритма.

Vagustoff

Сам Леви назвал полученное вещество Vagustoff (cубстанцией блуждающего нерва) или парасимпатином. «Ускорительное вещество» получило название симпатин. Что такое vagustoff, стало понятно достаточно быстро (ну, как быстро — в течение пяти лет) — это оказался ацетилхолин, открытый еще в начале века сэром Генри Дейлом в экстракте спорыньи. Кстати, еще в 1914 году Дейл опубликовал подробный обзор физиологии ацетилхолина, указав еще там, что его действие на организм очень напоминает электрическую стимуляцию нервов.

Позже сам Леви нашел и химическую структуру симпатина. Им оказался старый знакомый — адреналин.

Удивительно, но на самом деле Леви очень повезло с лягушкой и со временем его озарения. Поясним.

Наш герой, даром, что не француз, использовал в своих экспериментах обыкновенную съедобную лягушку (Rana esculenta), а, как сейчас известно, ее блуждающий нерв, содержит в себе как возбуждающие сердечный ритм волокна, так и замедляющие его. Кроме этого, зимой-ранней весной, когда лягушки еще в спячке, преобладают волокна-ингибиторы — это раз, и активность фермента ацетилхолинэстеразы, разлагающей ацетилхолин, на минимуме. Только эти два условия позволили Дейлу совершить нобелевское открытие. Приснись ему вещий сон не на Пасху, а, скажем, на Троицу — очень сомнительно, что эксперимент бы удался.

Собственно, к 1926 году почти никому не удавалось воспроизвести эксперимент Леви. Может, не в то время, может, не тех лягушек брали. В результате, на XII физиологическом конгрессе в Стокгольме Леви пришлось публично воспроизводить свои ацетилхолиновые штудии. Получилось: 18 раз на одном и том же сердце. Это быт триумф!

Вершина

С 1926 года, после конгресса, наш герой стал всемирно известен. Впрочем, он сам порой еще сомневался в универсальности своего открытия. Например, в 1933 году на Гарвеевской лекции в Нью-Йорке Леви высказал некоторые сомнения насчет того, что в автономной (то бишь, вегетативной) нервной системе существуют химические медиаторы. Снова на помощь пришел Генри Дейл и показал роль адреналина в симпатической нервной системе.

В 1936 году к Леви и Дейлу пришел успех: Нобелевская премия по физиологии и медицине. Надо сказать, что в том году конкуренция была очень сильной: 155 номинаций. Кстати, несколько раз в тот год был номирован и советский медик Алексей Сперанский — за работы в изучении роли нервной системы в различных патологических процессах. Но — не сложилось.

Как мы помним, во время торжественной церемонии вручения Нобелевской премии сначала слово берет представитель шведского Каролинского инстистута. В этот раз нобелиатов приветствовал профессор Горан Лилиестранд из Каролинского института. По его словам, Леви сделал «очень простой, но остроумный эксперимент» и «доказал, что нервный раздражитель может выделять вещества, которые оказывают действие, характерное для нервного возбуждения». «Дальнейшие наблюдения, — продолжал Лилиестранд, — не оставляли никакого сомнения в том, что сам нервный импульс передается к органу химическим путем».

В ответной банкетной речи Леви вспомнил свой первый визит в Стокгольм — десять лет назад, как он стоял на сцене Физиологического конгресса и гадал — получатся ли сейчас те эксперименты, которые в итоге и принесли ему Нобелевскую премию. Кстати, сейчас на сайте Нобелевского комитета есть уникальное видео, на котором мы можем наблюдать Дейла и Леви с супругами, отправляющимися на церемонию.

Прощай, Австрия!

Увы, сама премия чуть было не стала причиной гибели Леви, но потом она же его и спасла. Как мы все помним, в 1938 году весь мир узнал слово «аншлюс». Присоединение, или оккупация, или поглощение нацистской Германией Австрии. У Леви, как у еврея, сразу же начались проблемы. Он и его два сына сразу же попали в тюрьму. Леви даже записал свои последние научные результаты и уговорил охранника отправить их из тюрьмы. Пришлось перевести в «нужный» банк Нобелевскую премию, чтобы ему дали возможность уехать из страны (кстати, говорят, в освобождении Леви большую «закулисную» роль сыграл Генри Дейл). Сначала Бельгия, потом Англия… С 1940 года Леви работает в Нью Йорке. Профессор фармакологии Нью-Йоркского университета, еще 15 лет более-менее активной научной работы и еще шесть лет статей, мемуаров, лекций… 88 лет непростой жизни — достойный итог трудолюбивого ученого, благодаря которому мы знаем, как передается сигнал от нерва к нерву. Даже сейчас, когда вы читаете эту статью.

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.