Пахучі молекули тварин

Пахучі молекули тварин

З давніх часів в країнах Сходу з лікувальною метою застосовується пахучий секрет специфічних залоз деяких тварин. Кошти, виділені речовини служать для залучення і збудження осіб протилежної статі, а також для мітки належить тварині території. Пахучі залози розташовуються на різних ділянках тіла в залежності від виду ссавця. Наприклад, у оленів і антилоп вони розташовані наперед від внутрішнього краю ока, зазвичай в поглибленні шкіри над відповідною ямкою слізної кістки. У антилопи гарна (Antilope cervicapra) ці залози мають вивідний проток діаметром з вказівний палець, тварина довільно розширює або звужує отвір цієї протоки. Секрет залоз забарвлений в чорний колір, за своєю консистенцією нагадує віск і має сильний характерний запах. Самець постійно завдає «пахучі мітки» при терті розширеного отвори протоки об виступаючі гілки і стебла рослин. Кожен самець таким чином мітить певну територію, яку він захищає від інших самців.

У індійського слона пахучі залози розташовані між оком і вухом; у верблюда - на шиї; у шимпанзе і горили - в пахвових западинах; у лисиці - біля основи хвоста; у собаки - на підошвах; у крокодилів - біля анального отвору, а в період спарювання - на нижній поверхні голови, близько кутів рота; у кіз і сарн - за рогами; у бобра - в препуціального залозах, а у самця кабарги - безпосередньо спереду від складки препуция (крайньої плоті).

Пахучі залози є у статевозрілих особин ссавців обох статей, але, як правило, розвинені у самців набагато сильніше. Специфічні речовини самок, які залучають і збуджують самців, зазвичай виробляються під час тічки. В інші фази статевого циклу їх запах не приваблює самців і не стимулює їх до спаровування.

Існують залози, що виділяють смердючі запахи, службовці захистом. Наприклад, у скунса до складу секрету анальних залоз входить меркаптан, поріг сприйняття якого для людини дуже низький - 4,3x10-11 г / см ^ 3. Вважають, що запах секрету тхорів, норок, борсуків також служить для захисту. Деякі автори вказують, що кайоти, ведмеді і пуми уникають зустрічей з РОССОМАХА, поступаються їй свою здобич, оскільки не переносять запаху її анальних залоз. Цей запах відлякує собак, знижує їх чуття. У лисиці пахучі речовини виконують також відлякує функцію. В останні терміни вагітності у неї в сечі накопичуються хімічні речовини, що мають огидний запах. Поливаючи такий сечею вхід в нору борсука, вона змушує господаря покинути свій будинок. Запах землерийок, як відзначав ще Ч. Дарвін, оберігає їх трупи від з'їдання птахами і хижими тваринами. Є вказівка, що цей запах використовується для відлякування молі. Мускус норок також неприємний комахам.

Секрет пахучих залоз ссавців являє собою мазеподібними масу, що володіє сильним запахом і іноді забарвлену в певний колір. У більшості випадків він є сумішшю ліпідів, що виробляються сальними залозами, і біологічно активних речовин, які є продуктом діяльності специфічних залоз. Часто секрет містить суміш з декількох пахучих речовин.

Типовим, найбільш вивченим прикладом пахучої речовини може служити мускус - червоно-буре речовина зі специфічним запахом. Пахучу основу мускусу (від 0,5 до 2%) становить мускон (метілціклопентадеканон). Це густе масло з температурою кипіння 142 - 143 °, по хімічній структурі - циклічний кетон. Подібно по запаху і за хімічною будовою з мускусом пахуче речовина ондатри, або мускусною щури, - екзальтон (ціклопентадеканон).

Мускон

Екзальтон

У індійської Вівер і тибетської кішки виділили ціветон (ціклогептадецен-9-он).

Ціветон

Дослідження показали, що, незважаючи на однаковий мускусний запах, пахучі секрети різних тварин містять біологічно активні речовини різної хімічної будови. Так, наприклад, секрет препуціального залоз бобра (боброва струмінь), що представляє собою сиропообразную масу, поступово темніють на повітрі, містить щонайменше понад 40 різних речовин.

Пахучі речовини, що виробляються в особливих залозах, з давніх часів привертали увагу лікарів як лікувальний засіб. У країнах Сходу найчастіше використовували секрет мускусної залози кабарги (Moschus moschiferus). У дорослого самця мускусна сумка містить 30 - 50 г мускусу. При висушуванні його сильний і стійкий запах зникає і з'являється знову при зволоженні. Запах мускусу відчувається в концентрації 1: 100000000000. У китайській медицині це лікарський засіб застосовують всередину при недокрів'ї, неврастенічному стані, непритомності, неспокійному сні, істерії і судомах у дітей, а також в якості загальнотонізуючої і тонізуючого серцевий м'яз препарату. Він вважається швидкодіючим ліками. Європейська медицина застосовувала мускус як збудливий засіб при непритомності і як заспокійливий і протисудомну ліки при істерія. Призначали його і в суміші з іншими лікарськими препаратами. У «Солернском кодексі здоров'я» є такі рядки: «Мускус, лаванда, шавлія і фіалка, розквітають першої, крес з Артемізії також - людей паралічних ліки».

Мускус входить в багато прописи ліків, описаних Авиценной. Великі його дози викликають розлад травлення, нудоту, запаморочення. Пахуче початок мускусу з'являється у видихуваному повітрі, поті і сечі. У гомеопатії він застосовувався при різних хворобах з переважанням неврологічних симптомів. Щорічно заради дорогоцінного мускусу в країнах Сходу вбивали тисячі оленів. З кожної сотні убитих тварин добували близько 3,5 кг мускусу, в якому містилося близько 30 г мускона.

Наші пращури на території України використовували з лікувальною метою інше пахуче речовина - бобровий струмінь, яка за старих часів цінувалася в 4 рази дорожчі, ніж шкура бобра. Вважали, що на здоровий організм боброва струмінь діє збудливо у великих дозах і заспокійливо - в малих. Найбільш ефективною вона вважалася при нервових хворобах, серцево-судинних, мігрені, травмах м'яких тканин, нагноєнні шкіри, непритомності. Використовувалася для прискорення пологів. У творі невідомого автора «Про лікування паралічу», написаному на початку літочислення, є рекомендації: «Всякий, хто хоче швидше розправитися з цією недугою, негайно старанно готуй подиву гідне засіб. Щоб справді міг ти недужих дати зцілення. Треба дванадцять сілікв бобровій струменя заготовити, все розтерти і потім відміряти води на два пальця: чашу дістати, щоб мірою надія служила, і після полум'я запалити: але, майстерний, ти повинен і сливи додати: так і допоможе хворим підігріте ці ліки, але не забудь, що його натщесерце краще випити ».

Хімічний склад бобровій струменя описаний В. В. Кріпіцкім в 1954 р Лікарі Б. 3. Голодушко і А. Е. Хруцький повідомили про успішне застосування її для лікування гнійничкових захворювань шкіри. І. К. Смоловик описує застосування бобровій струменя при різних захворюваннях. Спостереження цього автора нечисленні, однак у деяких випадках зазначалося сприятливий вплив застосовуваного засоби. В даний час бобровий струмінь використовують в парфумерії для виготовлення найкращих духів. Розроблено методику прижиттєвого отримання бобровій струменя. Можна сподіватися, що буде розроблений промисловий спосіб виробництва цього фармакологічного препарату.

У маралов, ізюбрів і плямистих оленів на нижньому боці хвоста розташовані пахучі залози, які виділяють секрет під час небезпеки. При тривозі тварини піднімають хвіст вгору, відкриваючи численні протоки залози. Вловлюючи цей запах, інші особини можуть орієнтуватися. Запах секрету хвостовій залози самця кабарги викликає у суперників агресивна поведінка. Використання хвостів оленів з лікувальною метою практикувалося на Сході не одне тисячоліття. Згадка про це можна знайти в книзі тибетського лікаря Уо-Жедшонна. Хвости оленів застосовуються в країнах Південно-Східної Азії і носять назву «лувей». Їх відвари, екстракти, настоянки призначають при недокрів'ї, худосочія, імпотенції. Хвости самок цінуються вище, ніж хвости самців. Тибетські лікарі вважають, що ці ліки більш ефективно, ніж препарати з пантів. Мускус і боброва струмінь в даний час забуті як ліки для широкого застосування. Їм на зміну прийшли сучасні, більш ефективні засоби, Зокрема, дуже схожа за будовою на мускус загальновідома камфора. Її молекула також має циклічну структуру з кетонової групою, проте містить значно меншу кількість вуглецевих атомів.

камфора

У камфори приблизно ті ж свідчення, що і у мускусу. Ймовірно, більшості циклічних кетонів властиві описані вище терапевтичні властивості.

Слід сказати кілька слів про значення пахучих речовин в життєдіяльності самих тварин. Всі клітини тваринного організму знаходяться постійно в процесі передачі хімічної інформації один одному. Гормони (біологічно активні речовини ендокринних органів) впливають на клітини на відстані, а медіатори (речовини, що виробляються нервовими закінченнями) діють безпосередньо на клітинну мембрану. Доведено також хімічне спілкування між дотичними клітинами. Ймовірно, нюх у вигляді хеморецепции виникло у тварин раніше всіх інших почуттів. Уже перші живі організми Світового океану мали реагувати на розчинені у воді речовини. Тепер встановлено, що нюх грає величезну роль в житті багатьох тварин - від комах до ссавців. Лише для людини його значення мало досліджене. Однак, будучи частиною природи, люди не можуть виявитися в стороні від її законів розвитку. Ймовірно, такий спосіб передачі інформації притаманний і людині, тільки здійснюється він неусвідомлено. Одна з найважливіших завдань майбутніх досліджень - вивчити це явище з метою розробки можливості цілеспрямованого впливу на організм.

Для позначення речовин, секретується тваринами в навколишнє середовище і викликають специфічну поведінкову реакцію у особин того ж виду або регулюють процеси розвитку, швейцарським зоологом М. Люшером і німецьким біохіміком П. Карльсоном в 1959 р був запропонований термін «феромони». Він широко застосовується в науковій літературі, незважаючи на те що радянський вчений Я. Д. Киршенблат запропонував для позначення цих же речовин термін «Телергони» ще в 1957 р Вважають, що феромони надають два види впливів: перший - негайне і оборотна зміна в поведінці , пов'язане, ймовірно, з впливом на нервову систему; і другий - повільне, що викликає ланцюг фізіологічних змін у тварин того ж виду.

Величезне значення мають феромони в життєдіяльності комах, проте на цьому ми не будемо детально зупинятися і відсилаємо читача до вже опублікованій книзі Я. Д. Киршенблат [1] . Викладемо лише деякі відомості про значення феромонів для ссавців, в тому числі і для людини.

Незважаючи на те що в механізмі дії специфічних пахучих речовин залишається багато неясного, їх важливе значення для ссавців можна продемонструвати результатами деяких експериментів, проведених на мишах. Якщо містити в кожній клітині по чотири самки, ізольовані від самців, то у них виникає помилкова вагітність, що пов'язано з дією запаху інших самок. Після видалення у мишей нюхових цибулин помилкової вагітності в зазначених умовах не настає. Якщо самок містити великими групами - по 30 в кожній клітині, статеві цикли порушуються і тічка не настає. Однак досить підсадити в клітку статевозрілого самця, щоб нормалізувати статеві цикли.

Цікавими є й інші дослідження, що розкривають значення запаху самця на перебіг вагітності. Якщо самку миші підсадити в клітку до самця, то спарювання відбувається в найближчі п'ять днів і подальше перебування самця не впливає на перебіг вагітності. Однак якщо самку в перші п'ять діб після запліднення пересадити до іншого самця, то вагітність переривається, настає тічка, а потім нове спаровування і запліднення. Припинення вагітності настає при пересадці самок в клітку, в якій незадовго до того містилися чужі самці. Описаний ефектспостерігається у самок мишей після перебування в клітці з іншим самцем від 12 до 48 год. А. Парку і Г. Брюс в 1961 р встановили, що після роздратування нюхових рецепторів настає гальмування вироблення в гіпофізі пролактину, який стимулює секрецію гормону прогестерону. Введення вагітним самкам пролактину або прогестерону запобігає зрив вагітності.

Відомий американський дослідник в галузі хімічної комутації X. Бронсон виявив, що стан готовності самок-мишей до спаровування з самцем (перший еструс) під впливом запаху самця наступало на 15 днів раніше, ніж у самок, які не піддавалися його впливу. При цьому рівень статевих гормонів у них був значно вище, ніж зазвичай. Запах статевозрілих особин тієї ж статі, навпаки, затримував статевий розвиток молодих тварин. Радянські вчені С. Н. Новикова і Е. В. Даеву встановили, що запах дорослих самці мишей придушував сперматогенез у молодих самців і цей ефект можна було за величиною порівняти з дією опромінення.

Слід зазначити, що виділення пахучих секретів визначається вмістом статевих гормонів господаря. Якщо каструвати самок або самців великий мускусною землерийки, то запах секрету глоткових і завушних залоз повністю зникає. Після введення статевих гормонів функціонування пахучих залоз відновлюється через 2 - 4 тижні. Один з пахучих компонентів виділень тупайі - 2,5-діметілпіразін різко зменшується у кастрованих самців майже в 100 разів. Введення тестостерону відновлює вихідну концентрацію цієї речовини.

Детально вивчено і охарактеризований сигнал статевого збудження у кабана. Було встановлено, що запах секрету, виділеного з слинної залози цих тварин, визначать сильним мускусним запахом.

Механізм дії відомих пахучих феромонів - мускона і ціветона, на думку Дж. Харборн, ймовірно, подібний до дії виявлених сполук секрету слинної залози кабана. Якщо їх молекулу зобразити у формі матриці стероїдів, стає очевидним структурний подібність з феромонами кабана.

5

Ціветон

Запаху феромону кабана досить, щоб викликати еструс і готовність до запліднення у 81% самок. Це властивість використовують в тваринництві для виявлення готовності свиней до штучного осіменіння.

Особливий інтерес представляють дані, отримані Клаусом і Хорпеном в 1979 р Застосовуючи методи радіоіммуннохіміческого аналізу, газової хроматографії та мас-спектроскопії, вони виявили пахучий феромон кабана, описаний вище, в коренях пастернаку і стеблах селери. Чи не цим пояснюється те, що ці дві рослини включали в лікарські збори, що впливають на потенцію?

Відомо, що багато фізіологічні процеси у людини подібні до таких у свиней. Якщо підтвердиться значення феромонів слинної залози в статевій поведінці людей, то, ймовірно, можна буде пояснити фізіологічну сторону поцілунку.

Найчастіше речовини, що викликають статеве збудження у самців ссавців, виділяються піхвою і являють собою суміш простих органічних кислот (оцтової, пропіонової, масляної, ізовалеріанової, изокапроновая). У різній концентрації, варіює залежно від стадій менструального циклу, вони виявлені також у виділеннях у жінок, Найвища їх концентрація спостерігається в період максимальної статевої активності.

У різних представників ссавців ці речовини можуть мати різну хімічну природу. Було показано, що якщо нанести виділення піхви на знерухомлених самок золотистих хом'ячків в анеструсе, на приспаних самців або на штучні моделі, то це викликає у багатьох самців статева поведінка. Речовиною, відповідальним за цей ефект, є діметілдісульфід.

Встановлено, що багато пахучі сполуки вагінальної області і препуция - продукти бактеріального окислення. Так, статевий атрактанти самок макак-резус, що складається з п'яти жирних кислот, є результатом діяльності бактерій.

Ще одне пахуче з'єднання було виділено з менструальної крові жінок (і з секрету анальних залоз рудої лисиці) і названо триметиламіну. Воно мало сильний рибний запах. Слід зазначити, що такий же запах має рослина Лобода смердюча, описане і назване ще Линнеем. У присутності його собаки приходять в сильне збудження. Всі любителі собак знають, як привабливий для самців запах самок під час тічки (еструса). Було показано, що підкислення і подщелачивание сечі Естральний собак, т. Е. Зміна рН сечі, зменшує час її обнюхування самцями.

Важліве значення в агресівності самців, ймовірно, ма ють метаболіті чоловічіх статево гормонів. Таке припущені вислови американські досліднікі Р. А. Макфорд и Н. В. Ноуел. Виявилося, що якщо нанести на шкіру кастрованих самців мишей сечу дорослих чоловіків, то це викликає зростання забіякуватості. Сеча хлопчиків і дівчаток не давала такого ефекту, так як не містила метаболітів статевих гормонів.

рекомендувати його до застосування в медичній практиці і синтезувати на його основі ряд похідних.

В даний час встановлено, що груповий запах має важливе значення в підтримці чисельності популяції. Кількість щурів, які містяться в просторому приміщенні, збільшується не нескінченно, а стабілізується на певному рівні. Коли число особин на квадратний метр стає більше, ніж в природних умовах, у тварин спостерігаються ознаки фізичного і нервового стресу, збільшується їх агресивність, порушується діяльність ендокринних залоз і змінюється шлюбна поведінка. Самки втрачають здатність давати приплід, а народили матері не виявляють належної турботи про потомство. Народжуваність падає, смертність новонароджених збільшується. Є всі підстави вважати, що важливу роль в цих змінах відіграють пахучі речовини - феромони.

Значення запахів в житті людей досліджено ще далеко не достатньо, хоча ясно, що вони грають в їх житті певну роль. Уже з двотижневого віку діти дізнаються годуючих матерів. Трьох-п'ятирічні діти також добре по запаху відрізняють матерів, а ті своїх дітей. Можна припускати, що запахи мають значення і в статевій поведінці людей. Так, Дж. Харбор в книзі «Введення в екологічну біохімію» наводить результати реєстрації менструальних циклів у студенток, які проживають в гуртожитку університету. У більшості з них спостерігалися синхронізація циклу і одночасний наступ менструацій. Це узгоджується з результатами експериментів, проведених на мишах. Однак до сих пір молекулярні механізми описаних явищ не вивчені. Складність полягає в тому, що феромони діють в певній низькій концентрації. Наприклад, було показано, що після обнюхування 2,5-діметілпіразіна в концентрації 10-5 у самців тупайі зазначалося добре виражене маркувальне поведінку, в той час як використання більших чи менших концентрацій ефекту не давало.

Ще одна цікава властивість запахів було виявлено групою американських дослідників з Університету імені Вашингтона в штаті Міссурі. Їм вдалося навчити лабораторних щурів відрізняти по запаху шизофреніків від здорових людей. Вчені виділили пахуче речовина з поту шизофреніків, встановили його структуру і синтезували. Воно має наступну назву: транс-3-метил-2-гексеновий кислота (Хімія і життя. 1975. № 6). Описане відкриття продемонструвало можливість використання запахів для діагностики деяких захворювань.

Ймовірно, в майбутньому феромони ссавців, включаючи людину, будуть охарактеризовані і зможуть знайти застосування в медицині і ветеринарії. Практичне значення і перспективність вивчення цієї проблеми є безсумнівні.