Dostęp Otwarty

Historia medycyny

Kendall, czyli ucieczka od nudy

Lek. dent. Krzysztof Lipczyński

Pierwszego odkrycia badacz może dokonać sam, lecz im bardziej świat staje się skomplikowany, tym trudniej doprowadzić mu badania do końca bez uciekania się do współpracy z innymi.

Aleksander Fleming

Small kendall postcard opt

Ryc. 1. Edward C. Kendall – uwierzył w siłę kortyzonu.

Edward C. Kendall (ryc. 1) urodził się 8 marca 1886 roku jako trzecie dziecko George’a S. i Evy F. Kendall w południowym Norfalk w stanie Connecticut. Jego rodzina była bardzo pobożna, do tego stopnia, że jak Kendall w swoich wspomnieniach opisał, tylko raz odważył się na głos wypowiedzieć słowa „niech to szlag”. Rodzice przykładali wagę prócz wartości duchowych również do tężyzny fizycznej, toteż Edward od najmłodszych lat uczył się samodyscypliny, gimnastykował się regularnie, a w college’u był wioślarzem szlakowym. Jego ojciec był lekarzem stomatologiem, społecznikiem. Młody Edward kilkakrotnie zmieniał szkołę średnią, aż wreszcie zdecydował się na Stanford High School, ponieważ najlepiej jego zdaniem przygotuje go do studiów. To właśnie w tym czasie objawiły się niespotykane zdolności matematyczne przyszłego noblisty, a nieco później rozwinął swoje chemiczne zainteresowania. Po trosze przyczynił się do tego szwagier swymi opowieściami o pewnym młodym chemiku, który odkrył metodę otrzymywania niezwykle wysokiej jakości papieru.

Odkrycie, które nikogo nie obchodzi

Kendall wstępuje do Columbia University i koncentruje się na chemii. Jako student ostatniego roku pisze pracę dyplomową pod kierunkiem prof. Henry’ego C. Shermana i uzyskuje magisterium w czerwcu 1909 roku. Wkrótce potem staje się pierwszym beneficjentem stypendium Goldschmidta i rozpoczyna prace nad amylazą – enzymem, który wiązano z funkcjami trzustki. Zauważył, że ilość cukru podlegającego rozkładowi przez ten enzym waha się w zależności od obecności i odpowiedniego stężenia pewnego, początkowo nieokreślonego czynnika. Ustalił, że jest nim chlorek sodu, a jego obecność zwiększa kilkukrotnie aktywność amylazy.

Odkrycie opublikował w pierwszej pracy naukowej na łamach „Journal of the American Chemical Society” (współautorem był jego promotor prof. Sherman). W 1910 roku doktoryzował się w swojej macierzystej uczelni i podjął pracę w jednym z laboratoriów. Jego zadaniem było wyizolowanie hormonów tarczycy, jednak już po pięciu miesiącach zrezygnował z pracy. Istotnym powodem była po prostu nuda! Codzienna monotonia – odbijanie karty pracowniczej o tej samej godzinie, brak możliwości pracy z innymi naukowcami i brak naukowego współzawodnictwa zmęczyły i zniechęciły młodego badacza.

Nagle pojawia się kolejna szansa. Kendall akceptuje zaproszenie z St. Luke Hospital do stworzenia od podstaw i objęcia kierownictwa nad nowym laboratorium szpitala. Na początku pracuje, nie oczekując wynagrodzenia, domagając się jedynie funduszy na badania, odczynniki i sprzęt. Po jakimś czasie otrzymuje wreszcie wynagrodzenie, 1200 dol., które nigdy nie zostało podwyższone.

Small eugen baumann opt

Ryc. 2. Eugen Baumann – określił substancję nazwaną jodotyriną.

Kontynuuje badania nad hormonami tarczycy. Tematyka jego prac jest zbieżna z ustaleniami prof. Eugena Baumanna z Uniwersytetu we Freinburgu (ryc. 2), który jeszcze w XIX stuleciu określił substancję wyizolowaną z komórek tarczycy, a zawierającą jod jako pomocną w leczeniu niedoczynności tarczycy. Substancję tę, wstępnie jedynie oczyszczoną, nazywano wówczas jodotyriną. Mające już swoją historię odkrycie Baumanna stało się dla Kendalla punktem wyjścia dla jego własnych badań, w trakcie których w pierwszym rzędzie zadbał, by uzyskać jodotyrinę w niemal czystej postaci. Osiągnąwszy na tym polu znakomite rezultaty, spróbował zainteresować lekarzy w swoim szpitalu możliwościami wprowadzenia tak przygotowanej substancji do leczenia. Jednak postrzegany przez kolegów jako ekscentryk nie wzbudza zaufania klinicystów i mimo pozytywnych efektów terapii w grupie chorych z niedoczynnością tarczycy nie znajduje koniecznego poparcia dla swojego projektu. Można powiedzieć, że nikogo nie obchodzi technika ekstrahowania hormonów w celu ich klinicznego zastosowania. Dochodzi do sytuacji paradoksalnej – ówczesny kierownik administracyjny szpitala przysyła mu paczkę płatków owsianych wraz z krótkim listem, w którym prosi go o zbadanie ich składu chemicznego, tak by stwierdzić, czy spełniają one wymogi dietetyczne w żywieniu pacjentów. Tym bowiem miało się zajmować laboratorium przyszpitalne, a nie uprawianiem własnych programów badawczych. Płatki wraz z listem lądują w koszu na śmieci, a ten incydent skłania go do zmiany instytucji na bardziej naukowo ukierunkowaną.

Odkrycie, które obarczone jest błędem

Pomocną dłoń wyciąga anatom prof. Clarence M. Jackson z Uniwersytetu w Minnesocie. Poleca on Kendallowi udanie się do doktora Louisa B. Wilsona z Mayo Clinic, kierownika tamtejszego laboratorium. Dlaczego akurat tam? W owym czasie pracował w tej instytucji dr Henry S. Plummer, świetny naukowiec, przez niektórych nazywany geniuszem, który ukierunkował swoją aktywność badawczą na leczenie chorób tarczycy. W dodatku założyciele kliniki, doktorzy Will oraz Charlie Mayo również interesowali się możliwością terapii hormonalnej.

Kendall zostaje przyjęty i rozpoczyna pracę 1 lutego 1914 roku. Jego zespół ma dwa cele: wyizolowanie hormonów tarczycy oraz określenie ilości substancji zawartych w tkance tego gruczołu, nieulegającej rozpuszczeniu w kwasie. Przypomina sobie badania Baumanna, który używał do hydrolizy białek 10-proc. kwasu siarkowego. Sam jednak decyduje się na zastosowanie gorących, rozcieńczonych roztworów wodorotlenków sodu i baru, a następnie oddzielenie nierozpuszczalnej w kwasie frakcji. Pod koniec 1914 roku wyodrębniono substancję zawierającą 47 proc. jodu. Badania te były długotrwałe i monotonne nawet dla Kendalla, więc gdy przyszedł do laboratorium 23 grudnia 1914 roku, nic nie zapowiadało przełomu. Przystąpił do wyodrębniania substancji w sposób typowy: rozpuścił ją w odpowiedniej ilości etanolu, włączył palnik, by odparować rozpuszczalnik, i znużony zasnął. Gdy się obudził, spostrzegł, że w centrum szalki jest biała skorupa, otoczona przez żółtą substancję o konsystencji wosku. Dodał więcej etanolu, co spowodowało rozpuszczenie otoczki, lecz nie spowodowało rozpuszczenia substancji krystalicznej. Zawierała ona 60 proc. jodu. Tego dnia kilkukrotnie powtórzył eksperyment, uzyskując większą ilość substancji do dalszych badań. Następnego dnia zdumiony spostrzegł, że w niektórych szalkach z krystaliczną substancją doszło jednak do jej rozpuszczenia pod wpływem etanolu. Okazało się, że zwykła niedbałość, jaką było nie dość staranne wymycie szkła laboratoryjnego, przyczyniła się do wielkiego odkrycia. Kendall zorientował się, że rozpuszczenie substancji w tej mieszaninie nastąpiło tylko w tych naczyniach, które wcześniej zawierały wodorotlenek sodu. Chcąc ponownie uzyskać kryształy, zdecydował się dodać do mieszaniny kwasu octowego. Spostrzegł jednak, że otrzymał substancję o niewyobrażalnej czystości chemicznej. Substancję tę nazwał z angielska thyroxin. Po latach, kiedy okazało się, że jest ona aminokwasem, przyjęto obecną nazwę – tyroksyna (thyroxine).

Kendall był od początku przekonany, że zdołał prawidłowo określić strukturę odkrytej przez siebie molekuły, jednak sprawa okazała się o wiele bardziej skomplikowana. Wielu zaczęło powątpiewać w słuszność jego propozycji, a w miarę upływu czasu stawało się jasne, że podał błędne rozwiązanie. Jednak był on tak uparty, że mimo dowodów, że istotnie się pomylił, obstawał przy swoim. W końcu, gdy większość znawców chemii ostatecznie uznała propozycję za błędną, przyznał im rację.

Odkrycie, które daje Nobla

Nagrodę Nobla otrzymał za inne odkrycie, choć również z dziedziny biochemicznej i równie przełomowe.

Od wczesnych lat 30. XX wieku Edward Kendall wraz z zespołem biochemików z Mayo Clinic prowadzili intensywne badania nad funkcją nadnerczy. Wiedziano już wówczas, że wyciąg z tego narządu przedłuża życie psom po adrenalektomii, lecz nie wiedziano, dlaczego tak się dzieje. Kendall w toku badań określił, że nadnercza nie wydzielają jednej tylko substancji mającej efekt biologiczny, lecz jest ich znacznie więcej. Zaczął więc każdej z nich przyporządkowywać określone litery alfabetu (ciekawe, że podobną metodologię stosowali inni naukowcy, którzy niezależnie od niego prowadzili badania). Czynnikiem A okazał się 11-dehydrokortykosteron, czynnik B to kortykosteron, czynnik E – kortyzon, zaś czynnik F – hydrokortyzon.

Tymczasem zbliżała się druga wojna światowa. W niepewnej sytuacji fundusze na wiele badań naukowych, w tym również i tych Kendalla, zostały poważnie ograniczone. I wówczas ponownie z pomocą przyszedł przypadek. Jak ustalił wojskowy wywiad amerykański, Niemcy skupują duże ilości nadnerczy wołu w celu wytworzenia ekstraktu. Wstępne ustalenia wykazywały jego przydatność w zwalczaniu wstrząsu oraz w warunkach laboratoryjnych wydawał się obniżać wpływ hipoksji, wychodząc naprzeciw rosnącym potrzebom lotnictwa. W tej sytuacji Kendallowi powierzono pracę nad syntezą hormonów nadnerczy w laboratorium. Najprostszy w syntezie był czynnik A (został on również zsyntetyzowany przez prof. Tadeusza Reichsteina, dzięki któremu firma Merck była w stanie wytworzyć pod koniec 1945 roku 100 g tej substancji). Pierwsze testy kliniczne pokazały niewielki wpływ biologiczny, jednak okazało się, że znalazł on zastosowanie w leczeniu choroby Addisona. Najtrudniej było otrzymać czynnik E, nad którym pracował w cieniu osobistej tragedii. Pogłębiająca się choroba psychiczna żony Kendalla, a także rozwój złośliwego nowotworu, który po kilkunastu miesiącach doprowadził do śmierci jego syna, przywiodły go na skraj głębokiej depresji. Na swój sposób ukojenie odnajdował w pracy, doprowadzając w końcu do syntezy czynnika E.

Kortyzon miał nieocenione znaczenie dla współczesnej medycyny. Już za czasów jego odkrywcy zauważono, że u chorych cierpiących na zapalenie stawów zaobserwować można remisję choroby, co prowadziło do konkluzji, że musi działać przeciwzapalnie. Kendall ze zwykłym sobie uporem prowadził badania, chociaż bez pozytywnych rezultatów nad zastosowaniem czynnika E w chorobach umysłowych oraz nowotworowych, w czym widać wpływ traumatycznych przeżyć rodzinnych. On i jego współpracownicy kontynuowali prace, nawet gdy ze względu na skomplikowany proces syntezy większość konkurencyjnych zespołów naukowców się wycofała. Kendall jako jedyny był przekonany o klinicznej aktywności substancji analizowanego przez siebie kortyzonu, podczas gdy nawet grupa Reichsteina uznała tę substancję za biologicznie nieaktywną.

Small philip hench opt

Ryc. 3. Philips Schowalter Hench wraz z Edwardem C. Kendallem i Tadeuszem Reichsteinem otrzymali Nagrodę Nobla.

Tym razem to Kendall miał rację. Za swoje odkrycia i wkład dla medycyny Kendall, Reichstein oraz Philips Schowalter Hench (ryc. 3) otrzymali w 1950 roku Nagrodę Nobla.