На здоровье
С чего начинались и к чему пришли пять современных направлений медицины
В то время как XX век ознаменовался важнейшими открытиями в физике, XXI век называют «веком биологии и медицины» — и, кажется, вполне заслуженно. Тем не менее многие вещи, которые сегодня практически стали рутиной, такие как таблетки для контрацепции или компьютерная томография, были бы невозможны без базиса, заложенного еще в начале прошлого века. В каких отраслях биомедицины со времен миллениума произошел качественный скачок и с чего начиналось их становление? Рассказываем об этом вместе с компанией Bayer, которая была свидетелем, а иногда и участником зарождения многих современных биомедицинских технологий.
Революция в контрацепции
В 1919 году профессор физиологии Университета Инсбрука Людвиг Хаберландт заинтересовался идеей временного прекращения фертильности организма. Он выяснил, что экстракт яичников, содержащий прогестерон, подавляет у крольчих способность забеременеть. Это явление ученый назвал «гормональной стерилизацией». Хаберландт предположил, что его можно использовать в целях гормональной контрацепции у женщин. Однако тогда его идеи не встретили взаимопонимания ни в обществе, ни среди ученых.
Появление на рынке противозачаточных таблеток стало возможным только во второй половине XX века. В продвижении разработки первого в мире препарата, одобренного для предотвращения наступления беременности, приняли непосредственное участие суфражистки Маргарет Сэнгер — она считала, что без женской контрацепции невозможно добиться равенства полов, — и Катарина МакКормик, которая частично профинансировала исследования.
Уже в 1957 году FDA в США одобрила первый комбинированный препарат, содержащий синтетические аналоги гормонов прогестерона и эстрогена, — Enovid. Поначалу препарат позиционировался как лекарство для устранения нарушений цикла, однако из-за широкого применения off-label уже в 1960 году был официально разрешен как средство оральной контрацепции. Тогда же противозачаточная таблетка была одобрена в Англии. 1 июня 1961 года компания Schering AG представила Западной Германии первый в Европе оральный контрацептив — «Ановлар». В дальнейшем компания разработала целый ряд революционных препаратов для контрацепции и сохранения репродуктивного здоровья женщин. В их числе первое контрацептивное средство «длительного действия» — внутриматочная система, содержащая левоноргестрел.
Таблетки первого поколения содержали высокие дозы гормонов. Закономерно, что у них обнаружились и побочные эффекты, такие как повышение артериального давления, сердечные приступы и тромбозы. Как выяснилось впоследствии, причиной тому были высокие дозы эстрогенов. Впрочем, кроме отрицательных побочных эффектов у таблеток оказались и положительные — к примеру, их прием оказался связан со снижением частоты развития рака яичников.
В современных препаратах количество эстрогенного компонента снижено в несколько раз, а сами таблетки применяются в фазном режиме, когда концентрация гормонов изменяется в зависимости от дня менструального цикла, чтобы имитировать естественные колебания гормонов в организме. Благодаря этому частота побочных эффектов значительно снизилась, а список назначений контрацептивов существенно расширился. Сегодня эти препараты применяют не только для планирования семьи, но и для лечения некоторых гинекологических и дерматологических заболеваний.
В начале 2000-х компания Schering AG, которая позже стала частью Bayer, выпустила оральные контрацептивы с прогестинами четвертого поколения. Казалось бы, возможности для развития в области комбинированной гормональной контрацепции близки к своему пределу. Но уже через несколько лет в компании «Байер» разработали новый контрацептив с эстрогеном, идентичным натуральному, и гестагеном, который может положительно влиять на состояние здоровья женщин, уменьшая объем менструальноподобного кровотечения. А спустя совсем непродолжительное время контрацептивные средства перестали быть только таблетками для предотвращения нежелательной беременности. Новый этап наступил с добавлением в состав контрацептива витаминного компонента. Женщины получили возможность не только отложить беременность до оптимального для себя времени, но и подготовить организм к зачатию, ежедневно с контрацептивом получая необходимую суточную дозу фолатов.
Наконец женщины смогли решать, беременеть или нет. Это стало колоссальным импульсом женской эмансипации и радикальным образом изменило отношения полов. Возможность рожать детей в подходящее время позволила оставлять силы на развитие и планирование карьеры и в то же время заботиться о своем репродуктивном здоровье. Гормональные контрацептивные средства постоянно совершенствуются, приобретают новые свойства и качества, но неизменно выполняют свою главную функцию — предохраняют от нежелательной беременности.
От рентгеновской трубки к томографу
После трех сообщений на заседании немецкого Физико-медицинского общества в 1895, 1896 и 1897 годах Вильгельм Рентген разослал ведущим физикам XIX века письмо, к которому помимо текстов докладов прилагалась фотография руки его жены, сделанная при помощи недавно открытых X-лучей, — первый в мире рентгеновский снимок человеческого тела. Благодаря удачному примеру использования открытие быстро нашло применение в медицине.
Принцип обычного рентгена довольно прост: излучение проходит через тело, частично задерживается анатомическими структурами и попадает на чувствительный экран, где фиксируется их суммарная проекция. В этом заключается недостаток метода: наблюдатель видит, условно говоря, общую тень органов и не может различить в ней деталей. Повысить разрешение анализа могло бы получение проекций послойно — именно этот принцип реализован в методе компьютерной томографии, который «вырос» из открытия Рентгена больше чем через полвека, будучи дополненным сложным математическим аппаратом обработки изображений.
В компьютерной томографии рентгеновский луч сканирует объект исследования под разными углами. Послойное изображение объекта формируется не просто путем учета непоглощенного излучения, но и благодаря учету коэффициентов поглощения разными тканями. В результате наблюдатель видит на экране компьютера распределение коэффициентов в пространстве, преобразованное в удобную визуальную форму.
Техника расчета этих коэффициентов была опубликована физиком Аланом Кормаком в 1963 году, и на базе его расчетов британский инженер Годфри Хаунсфилд создал первый томограф. С его изобретением связана курьезная легенда, гласящая, что КТ-сканирование обязано своим появлением группе The Beatles, так как Хаунсфилд был сотрудником корпорации EMI (Electrical and Musical Industries) и первый КТ-скан выпустила именно она.
Вскоре после успеха КТ-сканера на рынке появились томографы, основанные на других физических принципах, — магнито-резонансный (МРТ) и позитронно-эмиссионный (ПЭТ). В первом случае вместо рентгеновских лучей через тело человека пропускают электромагнитное излучение, которое возбуждает протоны, локализованные в тканях. Метод ПЭТ же использует принцип взаимоуничтожения электронов и позитронов, последние из которых требуется ввести в организм в виде радиофармпрепарата. Чаще всего для этого используется фтордезоксиглюкоза с изотопом фтор-18, которая активно поглощается раковыми клетками. Что же касается МРТ, развитие этого метода помогло не только медикам, но и нейробиологам — так называемая функциональная МРТ позволяет исследовать мозговую активность в процессе выполнения разных задач благодаря изменению притока крови к разным отделам мозга. При помощи этого метода ученые, например, выяснили, что способности детей к математике не зависят от пола ребенка.