Стэнли Росситер Бенедикт (, 17 марта 1884 — 21 декабря 1936) — американский биохимик, физиолог. Известен наряду с Отто Фолином по инновационным работам в области аналитических методов определения низкомолекулярных небелковых веществ, таких как мочевина, мочевая кислота, креатин, креатинин и т. д. в моче и крови человека. Работы Бенедикта дали начало эпохе изучения метаболических процессов организма химическими методами. Помимо этого, методы определения, разработанные и улучшенные Бенедиктом, нашли важное прикладное применение в клинической диагностике многих заболеванийStanley Rossiter Benedict, A Biographical Memoir by Elmer Verner McCollum // National Academy of Sciences, Washington d.c., 1952..
Биография
Детство, семья, школьное образование Стэнли Р. Бенедикт родился в городе Цинциннати, штат Огайо, 17 марта 1884 года в семье профессора Вайланда Ричардсона Бенедикта и Энн Кендрикт Бенедикт. Отец занимал должность профессора философии и психологии в университете Цинциннати. Мать была писательницей и работала учителем. Дед Бенедикта по материнской линии А. С. Кендрик преподавал иврит, санскрит и греческий язык в университете Рочестера.
Бенедикт рос в Цинциннати. В семье было шестеро детей. По воспоминаниям его сестры Мари К. Бенедикт, в доме царила интеллектуальная атмосфера. Отец старался развивать детей, читая им по вечерам поэзию или обсуждая философские учения. Бенедикт получил среднее образование в школах Цинциннати.
Университетское образование Сперва Бенедикт хотел заниматься врачебной практикой, однако будучи студентом университета Цинциннати, заинтересовался научно-исследовательской работой и бросил изучение медицины. Сильное влияние на Бенедикта произвело обучение у доктора Ф. Снелла, который, в свою очередь, ранее работал с доктором Уилбуром, известным своими исследованиями метаболизма человека. Доктор Снелл стал наставником Бенедикта и обучил его основным навыкам работы в лаборатории, что впоследствии склонило Бенедикта поступить в магистратуру Йельского университета. Окончив университет и получив степень бакалавра в 1906 году, он поступил в магистратуру в Йельский университет под руководство Лаффайетта Б. МенделяLafayette Mendel — Wikipedia, the free encyclopedia в лабораторию Расселла Г. ЧиттенденаRussell Henry Chittenden — Wikipedia, the free encyclopedia.
Во время работы в лаборатории Бенедикт освоил и изучил методы экстракции некоторых металлов, таких как барий, стронций и кальций и самостоятельно описал новые способы их разделенияBenedict S.R. Detection of barium, strontium and calcium // J. Am. Chem. Soc., v. 28, p. 1596—1598.. В 1908 году он защитил магистерскую диссертацию под патронажем Лаффайетта Менделя.
Основные научные достижения В 1906 году Отто Фолин опубликовал в «Американском журнале физиологии» работы, принесшие славу своему автору и взбудоражившие все научное сообщество биохимиков того времени. Эти статьи были посвящены новым методам аналитического определения мочевины, аммиака, креатина, креатинина и мочевой кислоты в моче. Старые методы, которые использовались ранее в медицинской практике, были весьма неспецифичны и требовали больших объёмов образцов жидкости. Методы, предложенные Фолином, были лишены этих недостатков, что позволило им в скором времени занять соответствующее место в клинической диагностике.
Сам Фолин решил не останавливаться на достигнутом и продолжил улучшать методики определения этих же веществ в крови. По-видимому, он первым понял, что намного более важно знать, сколько продуктов неправильной метаболической работы почек накапливаются в опасных концентрациях в крови, чем знать, сколько почки смогли переработать правильно, измеряя их концентрации в моче. После защиты кандидатской диссертации Стэнли Бенедикт начал заниматься научно-преподавательской деятельностью. Проработав всего один год в Сиракьюсскиом университете он занял должность заведующего отделом физиологической химии в медицинском колледже Корнелла в Нью-Йорке.
Он начал свою научно-исследовательскую деятельность с улучшения аналитических методов, предложенных Фолином. Критически изучив его работы, Бенедикт пришел к выводу, что описанный метод Фолина по определению мочевины в моче может давать завышенные результаты вследствие разложения до аммиака и углекислого газа не только самой мочевины, но и некоторого количества креатинина. Доработав методику путём использования более щадящих окислительных реагентов, ему удалось нивелировать разложение креатинина и, как следствие, существенно повысить точность определения мочевиныBenedict S.R. The estimation of urea // J. Biol. Chem., v. 8, p. 405—421. Абсолютно все научные публикации Фолина тщательнейшим образом проверялись Бенедиктом, который искал пути их улучшения. Благодаря его трудам, методики определения общего содержания серы, сахара, мочевой кислоты, креатина и креатинина, предложенные ранее Фолином, были существенно улучшены по многим показателям. Но несмотря на критику со стороны Бенедикта, по словам Фолина, они всегда оставались в хороших отношениях. Однажды Фолин даже отдал в распоряжение Бенедикту свою лабораторию на лето, чтобы тот занялся улучшением одной из его аналитических методик.
Одними из самых примечательных работ Бенедикта были исследования, направленные на разработку методов точного определения глюкозы в моче. Проблема этой методики заключалась в том, что помимо глюкозы в крови присутствует большое число других восстановителей, из-за чего получаемые концентрации часто были завышены относительно реальных значений. Задача состояла в том, чтобы нивелировать эти побочные реакции восстановления. Бенедикту удалось это сделать и довести ошибку эксперимента до минимально возможных значений.Benedict S.R. A modification of the Lewis-Benedict method for determination of sugar in blood // J. Biol. Chem., v. 34, p. 203—207
Разработка аналитических методик для определения природных соединений в физиологических жидкостях никогда не была областью абстрактных научных интересов Стэнли Бенедикта. Все методы он старался применять для изучения патологического метаболизма, рака, диабета и т. д. Например, с помощью разработанных методик ему удалось установить нахождение некоего нового серосодержащего соединения в крови человека, которое он назвал тиазином. Впоследствии он понял, что новое соединение — не что иное, как ранее известная аминокислота эрготионеинErgothioneine — Wikipedia, the free encyclopedia, которая до этого была обнаружена только в спорыньеBenedict S.R., Behre J.A. Occurrence and determination of thioneine (ergothioneine) in human blood // J. Biol. Chem., v. 82, p. 11
Бенедикт также установил, что если перед определением мочевой кислоты в крови кипятить исследуемый препарат с соляной кислотой, то в дальнейшем определяемая концентрация мочевой кислоты, в случае говяжьей крови, увеличивается на 800 %, а в случае куриной крови лишь на 20 %. Такого резкого увеличения количества мочевой кислоты не происходило, если предварительно белки крови осаждались солями аммония. Это навело Бенедикта на мысль, что избыток мочевой кислоты находится в клетках крови, которые разрушаются при кипячении с кислотой, что и влечет её резкое увеличение, однако при высаливании белка происходит образование и выпадение в осадок комплекса мочевой кислоты с белком.Benedict S.R. The determination of uric acid in the blood // J. Biol. Chem., v. 64, p. 215—219
Результаты исследований и открытия Бенедикта в области метаболизма мочевой кислоты помимо биохимиков заинтересовали генетиков. Бенедикт долгое время исследовал состав биологических жидкостей собак и пришел к заключению, что, в отличие от человека и обезьян, метаболизм мочевой кислоты у них идет другим путём. У обезьян и человека образуется множество пуриновых оснований как промежуточных соединений разложения нуклеиновых кислот, которые в дальнейшем по метаболическому пути превращаются в мочевую кислоту. Однако у собак конечным продуктом метаболизма пуринов является аллантоин. Аллантоин является производным мочевой кислоты с раскрытым пиримидиновым циклом. Реакцию раскрытия этого цикла катализирует специальный гидролитический фермент. Во время анализа полученных данных Бенедикт заметил, что существуют некоторые особи, у которых вместо аллантоина конечным продуктом метаболизма пуринов была мочевая кислота, как у человека и обезьян. Сопоставив данные, он обнаружил, что все эти особи были породы Далматинец. Таким образом, он установил тот факт, что у собак этой породы отсутствует фермент, катализирующий превращение мочевой кислоты в аллантоин.Benedict S.R., Osterberg E. The influence of feeding upon a cidosis in the phlorhizinized dog // Proc. Soc. Exp. Biol. Med., v. 12, p. 14Benedict S.R., Osterberg E. Sugar determination after subcutaneous injection of glucose in the dog; including a discussion of the paper on observations on carbohydrates by Folin and Berglund // J. Biol. Chem., v.55, p. 769—794
Бенедикт активно занимался проблемами нарушения метаболизма в злокачественных образованиях. По сути, он был в авангарде исследований метаболизма рака. Он и его коллеги экспериментально показывали значимость влияния специфических метаболических нарушений на рост и развитие опухолей. Первые эксперименты проводились на мышах. Животным имплантировались раковые клетки, и на начальных стадиях развития болезни они сажались на безуглеводную диету. В то же время у них индуцировался диабет путём инъекций флоризина. Такой метод лечения привел к остановке и регрессии развития раковых клеток при условии, что в момент начала лечения они были ещё малы.
Бенедикт пытался исследовать влияние различных диет, ограничивающих потребление каких-либо витаминов, на рост и регрессию имплантированных опухолей. Со времени тех исследований Бенедикта этот раздел науки стал развиваться очень быстро в связи с открытием различных видов питательных веществ, необходимых для нормального метаболизма, о существовании которых ещё не было известно в 1917 году.Benedict S.R., Sugiura K. Influence of high-fat diets on the growth of carcinoma and sarcoma in rats // J. Cancer Res., v. 14, p. 311—318
Прочие попытки выявить важные факторы, влияющие на рост и развитие опухолей, заключались в экспериментах по воздействию на них адреналина и различных красителей, а также исключения из диеты витаминов.Benedict S.R., Sugiura K. The influence of adrenaline on the growth of carcinoma, sarcoma and melanoma in animals // J. Cancer Res. v. 14, p. 487—501 Все эксперименты в этой области были достаточно оригинальны для того времени.
Несмотря на интенсивную научно-исследовательскую деятельность и регулярное преподавание биохимии студентам-медикам, Бенедикт успевал заниматься редакционной работой. Начиная с 1912 года и до конца своей жизни он рецензировал секцию биологической химии в журнале «Chemical Abstracts». В 1925 году он работал редактором журнала «Biological Chemistry».
Воспоминания друзей и коллег Большинство современников знали Стэнли Бенедикта лишь по его работам и публикациям, в которых обсуждались слабые места и предлагались улучшения аналитических методов, ранее предложенных Отто Фолином. Из-за частого упоминания Фолина и его критики, многие полагали, что Бенедикт находится с ним в напряженных отношениях. Сам Фолин так не считал.
Считается, что репутацией в глазах других людей Бенедикт дорожил больше, чем своей научной репутацией.