Оживление без сенсаций - Аксельрод Альберт Юльевич (электронная книга txt) 📗
Как пишет В. С. Маркин, она достаточно прочна, но в то же время может переливаться в пространстве из одной формы в другую, сохраняя неизменной свою площадь. И при этом на оболочке эритроцита не возникают складки.
Нелегко себе это представить. Наше воображение протестует против такого сочетания. И тем не менее все верно. Мембрана эритроцита оказалась... жидкой. Поэтому-то она легко деформируется, почти не оказывая сопротивления.
Это и множество других поразительных свойств эритроцита обнаружили члены КККК — Международного европейского клуба красных кровяных клеток. Наверное, эта клетка единственная, которая удостоилась создания международного клуба в ее честь.
Как же загружаются кислородом транспортные контейнеры крови? Если настраиваться на детективный лад, этот процесс можно представить себе как захват кораблей пиратами. Кислородные пираты пробиваются с боем через мембрану альвеолы, потом через стенку капилляра, после чего бросаются в плазменное море и, подплывая к эритроциту, берут его на абордаж. Это значит, что эритроцит получает кислород только через плазму и отдает его тканям, предварительно спихнув кислородные молекулы в ту же плазму, из которой они потом сами пробиваются сквозь стенку капилляра теперь уже в сторону тканевых клеток.
Подчеркнем крайне важное обстоятельство: хотя в плазме растворяется очень мало кислорода, но именно это скудное его количество определяет степень кислородной загрузки эритроцитов! Как только количество кислорода в плазме уменьшается, тут же начинается разгрузка красного контейнера — в плазму спрыгивают все новые и новые кислородные отряды. Медик скажет: «Напряжение растворенного в плазме кислорода определяет насыщение им эритроцита». Инженер скажет: «Между растворенным в жидкости газом и его связанной формой в крови существует динамическое равновесие». Автор научно-популярной книжки опять ухватится за детективные образы: «Чем больше кислородных пиратов бросится в воду и пойдет на абордаж, тем больше кораблей-эритроцитов они захватят. Как только корабли приходят в тканевые капилляры, пираты прыгают в плазму и плывут к тканям, чтобы захватить и их».
Эритроциты живут не более 120 дней. Дело в том, что к старости красные контейнеры грузнеют, увеличиваются в размерах. А в селезенке, через которую периодически проходят все эритроциты, есть контрольно-пропускной пункт — здесь задерживаются клетки с диаметром, превышающим норму. Если ты стар и твой диаметр велик— стой! Как ни грустно, пожалуйста, на переработку. Так в селезенке каждую секунду погибает 10 миллионов эритроцитов из тех 25 триллионов, что циркулируют в криви. Жестокая, беспощадная система... Как тут не вспомнить трагическую новеллу Рея Брэдбери «Пурпурные поля». Действие происходит в XXI веке; каждого, кому исполняется сорок лет, безжалостная молодежь отправляет на пурпурные поля...
Но посмотрим на этот вопрос с оптимистической стороны: да, конечно, каждую секунду в селезенке погибает 10 миллионов красных кровяных шариков, но в эту же секунду столько же новых, полных сил эритроцитов поступает в кровь из костного мозга! И в каждом эритроците размером всего 7 микрон 280 миллионов молекул гемоглобина, «самого удивительного вещества в мире», как назвал его Джозеф Баркрофт — один из основоположников науки о дыхании.
В последние годы интерес к гемоглобину непрерывно растет: примерно каждые два дня в мире выходит новая научная работа, посвященная его свойствам. И тем не менее виднейший советский «гемоглобиновед» профессор Л. И. Иржак пишет: «Несмотря на все достигнутое в изучении гемоглобина, представления о нем можно уподобить огромному портрету, на котором выписаны в совершенстве только глаза и кисть руки, а остальные детали сливаются с фоном».
Известно, что самой большой частью гемоглобина является белок глобин. Он состоит из четырех цепочек, завязанных в сложный узел. И на каждой цепочке глобина торчит, как пуговица, красное кольцо порфирина (от слова «порфирос» — пурпурный). В центре кольца — атом железа. У него шесть рук — координационных связей. Четырьмя связями атом железа держится изнутри за кольцо порфирина, пятой рукой он упирается в цепочку глобина, а шестой шарит в пространстве — ловит кислород. Как только поймает, гемоглобин превращается в оксигемоглобин: теперь он готов путешествовать из легких в ткани, где атом железа отпускает кислород, чтобы продуть им клетки. Оксигемоглобин становится обычным гемоглобином, током крови он возвращается обратно в легкие, размахивая по дороге освободившейся рукой — валентностью: он снова готов ловить кислород.
Как часто нас в природе поражает сочетание великого и малого: в 25 триллионах эритроцитов содержится всего 2,45 грамма железа, благодаря которым мы можем дышать! Маленький железный гвоздик, растворенный в нашей крови, позволяет нам жить! Каждый грамм гемоглобина может' удержать с помощью миллиардов своих железных ловцов 1,34 миллилитра кислорода. А поскольку в 100 миллилитрах нашей крови содержится 15—16 граммов гемоглобина, нетрудно подсчитать, что эти 100 кубиков крови могут принести тканям 20 миллилитров кислорода, т. е. почти в 70 раз больше, чем несла бы кровь («морская вода») без гемоглобина. Вот вам и гвоздик!
Кстати сказать, именно железо придает нашей крови красный цвет: у всех позвоночных животных, а также у дождевого червя, пиявок и некоторых моллюсков в цветных белках крови железо. А вот у скорпионов, пауков и спрутов вместо гемоглобина гемоцианин: в нем не железо, а медь, от которой кровь у них окрашивается в голубой цвет,— факт, вызывающий у биологов непреодолимое желание проводить всякого рода сатирические параллели.
Реаниматологи очень любят гемоглобин. Ведь именно он снабжает кислородом ткани, без его помощи в клетках возникало бы кислородное голодание, с которым врачу приходилось бы вступать в трудную борьбу. Реаниматологи ревностно следят за характером гемоглобина. Дело в том, что у него очень переменчивый характер, во многом зависящий от внешних обстоятельств. Когда кислорода много, а углекислоты мало, он становится жадным, и его железо держится за кислород, как Гобсек. Но зато когда тканям плохо и в них развивается гипоксия и гиперкапния, гемоглобин становится альтруистом и готов поделиться с клетками последним кислородом.
Иногда реаниматологу так и хочется взять фонендоскоп и, наклонясь над молекулой гемоглобина, обратиться к ней с типичной врачебной просьбой: «Дышите!.. Еще! Глубже, пожалуйста... Еще! Глубже вдохните!.. Повернитесь на другой бок!»
Врачу очень хочется выслушать «молекулярное легкое» — от его работы зависит жизнь человека с его легкими, сердцем, а главное, мозгом. Между тем «гемоглобиновое дыхание» и в норме, вне всякой болезни, работает весьма своеобразно.
Как мы помним, в молекуле гемоглобина четыре цепочки глобина, на каждой из которых торчит красная пуговица гема со своим железным центром.
Самое интересное в механизме работы «молекулярного легкого» заключается в том, что все четыре гема, принадлежащие одной молекуле гемоглобина, работают не порознь, а как бы совместно, кооперированно: каждую следующую молекулу кислорода гемоглобин захватывает (и отдает) легче, чем предыдущую. То есть каждый гем каким-то образом знает, присоединили гемы кислород или еще нет. Что-то происходит с громадной молекулой гемоглобина, когда она начинает связываться с кислородом. Лауреат Нобелевской премии Макс Перутц так сформулировал этот вопрос: как крошечная блоха (молекула О2) заставляет подпрыгивать слона (10 тысяч атомов гемоглобина)?
Как же объясняется согласованность в работе четырех субъединиц гемоглобина? Напрасно мы будем искать здесь аналогию с дружеской солидарностью. Каждая свободная субъединица жадно хватает кислород, а в ансамбле ее инициативу сковывают шесть солевых мостиков. Когда эти пути разрываются, присоединить кислород становится легче. Поясним это на простом примере.
«Четыре человека, взявшись за руки, образовали круг. Каждый из них должен поймать мяч, бросаемый извне круга. Человеку, который первым ловит мяч, приходится труднее всего, так как он должен освободить обе руки. Второму сделать это легче, ибо одна его рука свободна. Последний поймает мяч легче, чем все участники игры,— ведь он никак не связан с соседями. Ну и, конечно, когда люди стоят лицом к мячу, им поймать его легче, чем стоя к нему спиной. Первая молекула кислорода присоединяется к гемоглобину труднее всего, затем, по мере насыщения кислородом, солевые мостики между цепями разрываются, и темы получают большую степень свободы, чтобы ловить кислород» *.
