Станислав Зигуненко - Величайшие загадки человека

«Гемоглобин доставляет ценный кислород, — говорил Стамлер. — Если бы вам поручили столь ответственную работу, неужели вы бы не попытались взять в свои руки и контроль над положением дел? Ведь на месте куда виднее, что именно и сколько надо поставлять…»

В основу своего открытия Стамлер положил старое доброе учение о гомеостазе, восходящее к великому французскому физиологу Клоду Бернару. Суть его заключается в том, что, несмотря на внешние перемены, организм всегда стремится сохранить постоянство внутренней среды. Стало чересчур жарко — кожа выделяет пот, испарения которого уносят с собой излишнее тепло. Стало чересчур много сахара в организме — поджелудочная железа увеличивает выработку инсулина, чтобы помочь глюкозе побыстрее попасть в клетки.

На том же принципе построен и механизм регуляции кровообращения, полагает Стамлер. Впрочем, обоснование новой концепции началось не с общей идеи, а с конкретного открытия, о котором Стамлер узнал сравнительно недавно. Оказалось, что окись азота участвует в передаче сигналов организма. Рождающиеся в мозгу перемены в поведении, сокращения сердца, дыхание, расширение и сужение сосудов, перистальтика, движения рук, ритмы иммунной системы — все это и многое другое невозможно без влияния окиси азота.

«А ведь азот, между прочим, в переводе означает «не поддерживающий жизни», — усмехается Стамлер. — Впрочем, в данном случае речь идет об окиси».

В журнале «Нейчур» как‑то писали, что в главных процессах жизнедеятельности задействованы три основных газа — кислород, углекислый газ и окись азота. Они доказали, что особая форма этой окиси, называемая эснитросогемоглобин (SNO), хоть и прячется внутри гемоглобина, но может без труда появиться на поверхности этой белковой молекулы.

Но что SNO делает внутри гемоглобина, путешествуя вместе с ним по организму?

Чем занимается сам гемоглобин, известно многим. Он разносит по тканям кислород и уносит от них углекислоту. Покидая сердце, он движется сначала в большие артерии, а потом во все более и более мелкие, называемые артериолами, пока не достигнет органов и тканей, где освобождается от своей ноши. В этих местах артерии измельчаются до капилляров диаметром около 1/1000 доли волоса. Своими гладкими мышцами, толщиной, наверное, в стотысячную волоса, эти капилляры то сжимаются, то расширяются, от чего и зависит количество крови в данном органе — печени, мышцах и т. д.

Рядом с капиллярами проходят крошечные вены, или венови (т. е. веночки), которые, подобно ручейкам, объединяются во все более крупные транспортные сосуды — несут кровь обратно в легкие. Здесь она отдает углекислоту, запасается новыми молекулами кислорода, и цикл повторяется.

Во время этих путешествий гемоглобин меняет свою форму. Когда он берет полный груз кислорода, то принимает одно обличье — форму А. Когда же освобождается от груза, то принимает другое обличье — форму В, и уже в таком виде забирает с собой углекислоту.

Все это было известно и до исследований Стамлера. Так же как и то, что в стенках артерий и капилляров может вырабатываться окись азота, воздействуя на их диаметр. Большое количество SNO делает сосуды шире. И тут мы подходим к самому главному — загадке, над которой долгое время бился Стамлер и его коллеги.

Откуда берется лишний кислород? Согласно общепринятой модели, покидая сердце, молекула гемоглобина несет дальше 4 молекулы кислорода. В маленьких артериях она оставляет 2 молекулы, а остальные доносит до капилляров. Там она оставляет еще одну молекулу, и остается последняя.

Так получается по арифметике. А вот на практике сплошь и рядом оказывается, что, когда гемоглобин возвращается в легкие, он несет с собой 2—3 молекулы кислорода. Из этого выходит, что общепринятая модель неверна.

Тончайшие измерения, которые провел Стамлер на погруженных в наркоз животных, побудили его построить новую модель, где главное место заняла схема локального контроля над кровотоком. Согласно этой модели, молекула гемоглобина действительно может вернуться в легкие, неся с собой 2—3 молекулы кислорода, но обличье у нее при этом все равно типа В, которая, как известно, свойственна бескислородному гемоглобину, подбирающему углекислый газ. В легких гемоглобин обогащается кислородом и немедленно меняет свое обличье на форму А. При этом он забирает из воздуха немного окиси азота и в виде SNO прячет в свое нутро.

Но для чего молекула N0 превращается в SNO? А для того, чтобы ее не поглотило железо, которым, как известно, богат гемоглобин.

Обогащенный кислородом гемоглобин направляется к сердцу, а оно отправляет его к тканям, которым он необходим. Попадая в них, SNO как бы чувствует, насколько они нуждаются в кислороде. Если уровень кислорода там низок, то гемоглобин меняет форму А на В, вУпускает две молекулы кислорода и расстается с SNO. Это соединение, в свою очередь, дает команду гладким мышцам на увеличение диаметра артерии. Кровоток увеличивается, и количество кислорода в данном органе возрастает.

Но что происходит с гемоглобином после того, как он принесет с собой и выпустит две молекулы кислорода? Он выходит в капилляры и выпускает еще одну молекулу кислорода. Затем переходит в венозную сеть. Вход в нее находится прямо против артериозного капилляра. Там он подбирает одну или две кислородные молекулы, которые отделились от него, когда он менял обличье, и, конечно, углекислоту. Если же уровень кислорода в маленьких артериях высок, гемоглобин обличья не меняет. SNO остается в его структуре, и сосуды не расширяются. Они, напротив, сжимаются, так как находящееся в гемоглобине железо старается поглотить свободную окись азота и уменьшить таким образом наличие кислорода в тканях.

Как говорит Стамлер, в зависимости от спроса на кислород в данный момент гемоглобин самостоятельно определяет, какое регулирующее воздействие применить. И производит необходимую коррекцию куда оперативнее, как если бы сигналы управления проходили через центральную нервную систему.

Прежде чем взять у донора кровь, ее подвергают тестам — отправляют на биохимический анализ, выявляют наличие вируса СПИДа и других болезней. В результате пациент, которому переливают чужую кровь, практически ничем не рискует. Если только ему невзначай не введут кровь неподходящей для него группы.

«Вот тут‑то, — признает Гаролд Клейн, руководитель отдела переливания крови в Национальном институте здоровья США, — бывают ошибки, иногда роковые. Их причиной может стать хаос, царящий в приемном покое, куда привезли, скажем, сразу десятка два жертв серьезной автокатастрофы или пожара…»