НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ – 1970 ГОДИНА – ФИЗИОЛОГИЯ ИЛИ МЕДИЦИНА – ДЖУЛИЪС АКСЕЛРОД

Джулиъс Акселрод (Julius Axelrod)

30 май 1912 г. – 29 декември 2004 г.

Нобелова награда за физиология или медицина (заедно с Бернард Кац и Улф фон Ойлер)

(За откритията му в областта на хуморалните медиатори в нервните окончания и механизма за тяхното запазване, освобождаване и инактивиране.)

Американският биохимик и фармаколог Джулиъс Акселрод е роден в Ню Йорк. Негови родители са Моли Акселрод (Лайхтинг) и Айсидор Акселрод. Джулиъс учи в колежа „Сити“ в Ню Йорк и през 1933 г. получава званието бакалавър. Заради ограничения прием на евреи не може да постъпи в медицински колеж, работи отначало като лаборант към катедрата по бактериология в медицинския колеж на Нюйоркския университет, а от 1935 г. като химик в лабораторията за промишлена хигиена и едновременно с това учи медицина. През 1941 г. получава в Нюйоркския университет степента магистър.

По време на лабораторната си работа (когато, между другото, ослепява поради нещастен случай с едното око) ученият се запознава с професора от Нюйоркския университет Бърнард Броди. Изследванията на Броди, посветени на разпадането и превръщането на лекарствените вещества в организма, оказват силно влияние върху съвременната методология за разработване и тестиране на фармакологични средства. През 1946 г. Акселрод се мести в 3-ти изследователски отдел на Нюйоркския университет към болницата „Голдуотър“ и започва да работи там заедно с Броди. След три години двамата изследователи отиват на работа в Националния кардиологичен институт в Бетезда (щат Мериленд). По това време Акселрод напредва много в биохимичните си изследвания, особено в областта на метаболизма на фармакологичните средства, но по-нататъшното му израстване като учен е спъвано от факта, че няма докторска степен. В това отношение му помага много професорът по фармакология в университета „Джордж Вашингтин“ Пол Смит. Той съумява да оцени по същество способностите на учения и прави всичко възможно през 1955 г. Акселрод да получи докторска степен. Непосредствено преди това събитие Акселрод се съгласява да заеме поста завеждащ фармакологичното отделение в лабораторията по клинични дисциплини към току-що създадения Национален институт за психическо здраве (НИПЗ).

В началото на 50-те години Акселрод и Броди се занимават с изучаване на амфетамините – мощни стимулатори, сходни с катехоламините (естествени вещества в организма). От групата на катехоламините първи е открит адреналинът, наричан още епинефрин. През 1946 г. Улф фон Ойлер доказва, че предшественикът на адреналина – норадреналина – играе ролята на медиатор, иначе казано – на химическо вещество, отделяно от нервните клетки, което стимулира или потиска съседните неврони или други клетки. Медиаторите са главните приносители на импулси между клетките на нервната система. Медиатори от катехоламиновата група са адреналинът, норадреналинът и дофаминът, предшественик на норадреналина; към медиаторите от други групи принадлежат ацетилхолинът (първият открит медиатор, от Ото Льови и Хенри Дейл), серотонинът и някои аминокиселини.

При проучването на фармакологичните свойства на амфетамините Акселрод получава богат материал, засягащ разграждането и обмяната на тези вещества в организма. Но заедно с това, както пише по-късно, открива „с удивление колко малко се знае за метаболизма на адреналина и норадреналина“. Именно с това се заема Акселрод след постъпването си в НИПЗ. След няколко години той и неговите сътрудници изолират катехол-О-метилтрансферазата (КОМТ) – един от двата важни фермента, отговарящи за разпадането на катехоламините в организма (другият фермент е моноаминооксидазата, или съкратено – МАО). И макар двата фермента да играят голяма роля за продължителното поддържане на равнищата на катехоламиинте, се оказва, че разрушаването на катехоламините от МАО и КОМТ няма решаващо значение за инактивацията на тези вещества при предаването на нервните възбуди в синапсите. Това е доказано от групата на Акселрод в началото на 60-те години.

Този извод е неочакван, защото изследванията на Дейл установяват, че процесът на предаване на импулси с помощта на ацетилхолина завършва, когато този медиатор в синапса (междуклетъчно съединение, осигуряващо прехода на импулсите от пресинаптичния неврон към постсинаптичния) се разрушава ферментативно. А Акселрод доказва, че краен резултат от предаването на импулсите с помощта на катехоламините е обратното им всмукване в пресинаптичното влакно. При изследването на други видове неврони Бернард Кац открива, че ацетилхолинът се отделя от пресинаптичните окончания на отделни порции, или кванти; Акселрод доказва със сътрудниците си квантовото отделяне и на норадреналина. Днес е общоприето, че подобно квантово отделяне е обусловено от това, че в пресинаптичните клетки медиаторите се съдържа в малки мехурчета – гранули. При това всяко подобно мехурче съдържа определено количество медиатор и цялото това количество се освобождава едновременно.

Извънредно важно е това, че изследванията на Акселрод уточняват механизма на действие на психотропните вещества, открити за първи път през 50-те години и употребявани за лечение на основни психически заболявания: шизофрения, маниакални и депресивни състояния. Въпреки че прилагането на тези вещества предизвиква революция в психиатрията, остават все пак нерешени редица въпроси, свързани с тяхното използване. Ефективността им е много висока, но не е известно нито как действат, нито какви са пътищата им на разлагане в организма, нито как могат да се получат аналогични препарати.

При своите първи изследвания за проучване на метаболизма на норадреналина във вегетативната нервна система (именно там Ойлер доказва медиативната роля на норадреналина) Акселрод открива, че вещества като кокаина и резерпина (препарат, който се използва за намаляване на повишено кръвно налягане) участват в обмяната на катехоламините. Оказва се, че те променят съдържанието на медиатора в мехурчетата, скоростта на неговото отделяне и взаимодействието на медиаторите с пресинаптичните клетки.

Ранните опити на Акселрод за изследване на активността на катехоламините се осъществяват в епруветка или върху структурите на вегетативната нервна система. При това той инжектира на експериментални животни синтетичен норадреналин и адреналин, белязани радиоактивно, и така може да проследи лесно пътищата на преобразуването на тези вещества в организма. Но главният мозък не контактува непосредствено с кръвта: той е отделен от нея с така наречената хематоенцефалическа бариера. Катехоламините, а също така много други вещества, не преминават през тази бариера. През 1964 г. един от колегите на Акселрод, Жак Гловински, разработва метод за „заобикаляне“ на хематоенцефалическата бариера: той въвежда белязани катехоламини направо в мозъчнине вентрикули. Този метод е приложен след това в НИПЗ и други учреждения за проучване на медиаториет на мозъка и на фармакологичните особености на психотропните вещества.

Хормоните и медиаторите са тясно свързани помежду си. И едните, и другите представляват химични вещества, отделяни от едни клетки и влияещи на други. Така адреналинът и норадреналинът могат в едни случаи да бъдат медиатори, а в други – хормони. В края на 60-те години Акселрод съсредоточава основното си внимание върху взаимоотношенията на хормоните с медиаторите и посвещава множество свои изследвания на влиянието на медиаторите върху създаването на хормоните (например в епифизата) и на влиянието на хормоните върху създаването на медиаторите (например в надбъбречните жлези).

Акселрод е удостоен с множество награди и почетни звания, сред които международната награда на фонда „Гарднър“ (1967 г.), наградата за изключителни достижения на университета „Джордж Вашингтон“ (1968 г.), медала Клод Бернар на Монреалския университет (1969 г.), наградата Алберт Айнщайн за изключителни достижения на университета „Йешива“ (1971 г.), наградата Торалд Солмен за фармакология на Американското дружество по фармакология и експериментална терапия (1973 г.) и наградата Пол Хоч на Американската асоциация на психопатолозите (1975 г.). Той е член на Лондонското кралско дружество, на Американската академия на науките и изкуствата, на Американското химично дружество и на американската Национална академия на науките. Присъдени са му почетни степени от Чикагския университет, от медицинския колеж на щата Уисконсин, от Нюйоркския университет, от медицинския колеж на щата Пенсилвания и от университета „Джордж Вашингтон“.

Превод от руски: Павел Б. Николов