С самых древних времен люди знали, что жизнь впрямую зависит от алой жидкости, текущей в наших жилах. Некоторые и сейчас испытывают обморочную дурноту лишь оттого, что слегка поранили себе палец, и не удивительно - это сама жизнь вытекает из нас теплыми и густыми пурпурными каплями. И каждый потерянный грамм - маленький шажок к смерти. Двойственное представление о крови - как об эликсире жизни и символе смерти - оставило в истории человечества множество противоречивых образов. Кровь вызывала ужас и благоговение, ее страшились и чтили как святыню. Многие видели в ней панацею от всех болезней и бед. Ваннами из крови лечили проказу и слепоту. Римский историк Плиний пишет, что, когда египетских фараонов поражала проказа, “трон для исцеления опускали в ванну с теплой человеческой кровью”. Вера в чудодейственную силу крови не гасла и по сей день. В итальянском городе Неаполе на глазах у тысяч верующих становится жидкой запекшаяся кровь святого Януария, которая хранится в стеклянных сосудах. С конца XIV столетия это происходит трижды в год, в определенные дни. Если “неапольское чудо с кровью” не совершается, люди ждут беды. Правда, химики давно уже предполагают, что в святых сосудах находится не что иное, как желеобразное соединение воды, поваренной соли, извести и хлористого железа, которая разжижается при малейшем встряхивании, а потом очень быстро затвердевает снова. Однако церковь не дает согласия на анализ реликвии, полагая, что химическое исследование несовместимо со священным таинством. А между тем, если взглянуть на кровь - этот источник жизни - под микроскопом, обнаружится, что она ведет собственное, сложное и удивительное существование, в котором еще очень много загадочного для науки.
Все в крови обусловлено главным ее свойством: она течет. Здесь царит оживленное движение: защитные клетки беспрестанно рыщут в поисках вирусов, непрерывно курсируют эритроциты, тромбоциты ищут повреждения в стенках сосудов... Первостепенная функция крови - доставка кислорода, в ткани. “Транспортным средством” служит при этом одна из самых удачных комбинаций, выработанных эволюцией, — связка эритроцитов и гемоглобина.
Каждое из красных кровяных телец - эритроцитов - несет на себе до трехсот миллионов молекул гемоглобина, которые связывают кислород и потом, когда нужно, высвобождают его. Вот эритроцит скользит мимо работающей мышцы, которой как раз остро требуется кислород. Сгрузив молекулы O2, кровяная клетка забирает двуокись углерода - выхлопной газ, образующийся при сжигании сахара, — и несет ее в легкие, там разгружается и вновь заправляется кислородом. Принцип работы прост: молекулы кислорода доставляются туда, где в них ощущается нехватка. Эритроциты - самые многочисленные из клеток крови: тридцать триллионов их плывет по жилам взрослого человека. Именно они окрашивают кровь в красный цвет, а нашей коже придают ее розовый оттенок. И только отдав кислород, эритроциты меняют свою окраску - на обратном пути к легким насыщенная углекислотой венозная кровь голубовато просвечивает сквозь кожу.
Перевозчик кислорода
Структура этого крепящегося к эритроцитам белкового клубка столь гениальна, что почти не изменилась за миллионы лет. Гемоглобин есть только у позвоночных – рыб, амфибий, рептилий и млекопитающих.
Именно он придает крови красный цвет. Каждая из его четырех белковых цепей несет по кислородному адаптеру. Кроме того он транспортирует другое важное соединение – окись азота. Без нее кровяное давление подвергалось бы перепадам, как засушливым летом – напор воды в водопроводных трубах. В 1997 году медик из США Джонотан Стэмплер выдвинул версию, что с помощью ькиси азота регулируется количество кислорода, которое должно быть доставлено в мышечную ткань
Первые опыты
Столетия назад, когда наука почти ничего не знала о составе текущей в наших сосудах жидкости, многие медики были увлечены идеей обновления крови. Первую в истории операцию по переливанию крови, согласно легенде, совершил в 1492 году придворный врач папы римского Иннокентия VIII. Три десятилетних мальчика должны были отдать дряхлеющему главе церкви свою жизненную энергию. Медик вскрыл их тела, собрал кровь и влил ее в дряблые вены. Старец ненамного пережил несчастных детей... Тем не менее, еще на протяжении многих столетий экспериментаторы пытались соединять артерии ягненка и человека или заменять кровь красным вином и даже жидким желатином. Сейчас, конечно, медицина распростилась с наивными представлениями, будто в вены можно влить другую жидкость. Отказались от попыток полного копирования крови и пытаются хотя бы найти ее заменитель, который сможет найти кислород.
Группы крови
Есть на мембране эритроцитов и такие молекулы-антигены, которые могут превратить переливаемую кровь в смертельный яд - они определяют групповую принадлежность крови. Допустим, эритроциты содержат групповой антиген А и в крови есть антитела против антигена Б. Если такому человеку перелить кровь группы Б, она мгновенно активирует его иммунную систему, которая начнет войну против перелитой крови: кровяные тельца лопаются, кровь сворачивается, почки и легкие отказывают, кровь бьет ключом из носа, изо рта и ушей... Смерть теперь - дело минуты.
Существует и другая классификация крови - по резус-фактору, еще одной крепящейся к эритроцитам разновидности антигена. Резус-фактор проявляет себя лишь при определенных обстоятельствах. Например, у беременной, на чьих эритроцитах такой молекулы нет (резус-фактор отрицательный), незадолго до родов образуются антитела против крови зародыша, содержащей эти молекулы (резус-фактор положительный). Конфликт становится по-настоящему опасным, если и во время ее второй беременности у плода положительный резус-фактор: ранее накопившиеся в крови женщины антитела выстраиваются в боевые порядки против эритроцитов плода. Последствиями могут стать малокровие, проблемы с сердцем у ребенка. Даже если он рождается живым, спасенным его считать еще рано - в организме младенца накопился билирубин, продукт распада эритроцитов. Это ядовитое вещество наносит ущерб мозгу, может привести к тяжелым расстройствам моторики и даже к смерти.
Около ста двадцати дней кружит в теле каждый эритроцит, после этого он “идет в утиль” и пожирается макрофагом, одним из своих братьев из семейства белых кровяных телец-лейкоцитов. Потерю эритроцитов приходится постоянно восполнять, и при необходимости (ранение, обильное кровотечение из носа, сильная менструация или внезапный дефицит кислорода в воздухе - если, например, житель равнин попал в горы) специальный гормон многократно ускоряет процесс их производства. В обычных же условиях наш костный мозг производит примерно два с половиной миллиона эритроцитов в секунду.
Невидимые герои
Мельчайшие из кровяных клеток - тромбоциты. Они обладают неоценимой способностью - помогают крови свертываться. Если кровеносный сосуд поврежден, кровь входит в контакт со специальным белком, гликопротеином, действующим на кровяные пластинки, как моментальный клей. Одновременно другой белок, так называемый фактор фон Виллебранда, тормозит тромбоциты, проплывающие мимо поврежденного участка. Приклеиваясь, тромбоцит выбрасывает из себя вещество, которое, как аварийная сирена, созывает к месту аварии другие тромбоциты. Вместе с белковым веществом эти малютки латают пробоину и в конце концов погибают: тромбоциты - это спасатели-камикадзе. Их самопожертвование - часть гениальной системы свертываемости крови, в которой предусмотрено все до последней мелочи: “дамбы” из свернувшихся тромбоцитов спасут нас от потери крови, но не перекроют ей путь к сердцу, легким и мозгу. Вещество свертываемости крови называется тромбином. Его нужно произвести на месте повреждения и только там, не слишком много, но и не слишком мало. И главное — вовремя остановиться! Ученые различают от одиннадцати до шестнадцати ферментов, так называемых энзимов, которые обеспечивают этот баланс. Как|только энзимов накапливается в достаточном количестве, он вынуждает особое белковое вещество прясть длинные волокна и ткет из них сеть, которая вместе с кровяными пластинками перекрывает пробоину в сосуде. Через некоторое время после восстановления стенки сосуда пробка на ней рассасывается. Однако происходит это не всегда. Во многих случаях на стенке сосуда начинает оседать известковое вещество, что при инфаркте может привести к закупорке коронарного сосуда.
Смертельно опасным может стать и противоположное явление: когда кровь не свертывается. Миллионы людей страдают от нехватки какого-либо из факторов свертываемости, того же фактора фон Виллебранда. Зачастую это обнаруживается поздно, лишь когда эти люди попадают в серьезную аварию и кровь течет из раны не останавливаясь. Поэтому частые непрекращающиеся кровотечения из носа или “расцветающие” под кожей даже от легчайшего удара о край кровати синяки должны вас насторожить. Наследственная несвертываемость крови - гемофилия - встречается редко; ей страдает примерно один из десяти тысяч человек. Но она - наглядный пример того, как тесно связаны между собой различные функции крови: ничтожный сбой одной из многих регулирующих систем может привести к катастрофе.
Белая армия крови
Плывущие в едином потоке, лейкоциты порой похожи друг на друга не больше, чем байдарка и линкор. Но всех их объединяет великая миссия: они находят, преследуют и уничтожают бактерии, вирусы и вообще все, что кажется им опасным. Кровь - защитный рубеж организма, она держит непрерывную круговую оборону от “пришельцев”, постоянно проникающих в наше тело из воздуха и еды. Но если лишить ее воюющих с вирусами лейкоцитов (что случается у больных раком крови, костный мозг которых не может больше производить белые кровяные тела), даже возбудитель простуды может привести к смерти.
Наряду с лейкоцитами, которые “учатся” распознавать опасные вирусы, кровь располагает еще одним, древним защитным механизмом, который не меняется от рождения до смерти - системой комплемента. Это войско белковых молекул, которые кочуют по сосудам и “налетают” на все без исключения бактерии и вирусы, попадающиеся им на пути. Они приклеиваются и к клеткам нашего собственного организма — маленькие задиры не различают друзей и врагов, но родным клеткам опасность при этом не грозит, а чужие получают пробоину и лопаются. Правда, некоторые вирусы, вроде возбудителя пневмонии, уклоняются от столкновения – они обзавелись скользкой оболочкой, которая делает их невидимыми для комплемента. Тогда на арену выходят макрофаги, еще один вид защитных клеток. Эти голодные великаны вылавливают вирус своими длинными пальцами и пожирают его. Комплемент наносит яростные удары, так сказать, по всемy, что шевелится. Однако вирусы идут в ногу с иммунной системой, а может, и на шаг впереди ее. Они научились ловко проскальзывать мимо сторожей. Поэтому наш организм разработал более хитроумную, нежели у системы комплемента, стратегию приспосабливающейся иммунозащиты. Ее принцип: иммунные клетки крови опознают все постороннее в организме, точно различая “друзей” и “врагов” (или, как формулируют некоторые ученые, “опасное” и “безопасное”). Для этого им даже не нужно “знать врага в лицо” - они реагируют на отдельные молекулы, на те протеиновые клубки, из которых строится все живое. Если какая-либо деталь белка бактерии или вируса отличается от набора протеинов человека - иммунные клетки воспринимают ее как чужеродную. Особенно чувствительны к опасности некоторые типы лимфоцитов и макрофаги. После того, как лимфоцит, снабженный рецепторами на клеточной мембране, обнаружит вирус или другой антиген, а макрофаг разложит его на части, лимфоцитам требуется около пяти дней, чтобы наладить производство антител для борьбы: со встреченным вирусом. На этот краткий срок имунную защиту организма берет на себя система комплемента -именно столько времени мы чувствуем озноб и слабость. При повторном инфицировании тем же самым вирусом — возбудителем гриппа, кори или насморка – человек не заболеет потому, что лимфоциты, помимо плазматических клеток, успеют произвести и так называемые клетки памяти. Так выглядит процесс естественной иммунизации в отличие от искусственной, когда врачи прививают пациенту мертвые и ослабленные возбудители или сразу вводят ему в кровь готовые антитела. Некоторые вирусы прячутся от антител, забираясь во внутренности кровяных клеток. К примеру, туберкулеза – бацилла туберкулеза – гнездится как раз в тех клетках, которые должны уничтожить ее – в макрофагах. Но есть защитная стратегия, которая позволяет обнаружить и это убежище: специальная молекула вылавливает кусочек бактерии и выносит его на поверхность макрофага. Опознает врага Т-лимфоцит – помощник, который передает макрофагу химическое сообщение, что в нем таится антиген. И тогда макрофаг переваривает возбудителя болезни.
Заменима ли кровь?
На сегодня этот вопрос представляется чисто риторическим. Сложнейшие процессы, происходящие в крови, неразрывны с конкретным человеческим организмом, и так же, как нет двух одинаковых людей, не может быть и единого для всех состава крови. Кровь у каждого индивидуальна. Поэтому даже полностью совпадающую по основным группам и факторам донорскую кровь можно рассматривать всего лишь как кровезаменитель. Существует еще один, менее известный метод переливания крови -так называемое криоконсервирование.
Здоровый человек сдает свою кровь на длительное хранение, чтобы в случае необходимости перелить ее себе же. Хранится она в замороженном состоянии в жидком азоте при температуре минус 200°С. Сейчас такую процедуру можно проделать в Москве, правда, за определенную плату. Между прочим, переливание человеку собственной крови оказывает огромное стимулирующее воздействие на все системы организма. Этим пользуются некоторые спортсмены, заранее консервируя свою кровь и переливая ее незадолго до соревнований. Фактически это мощный допинг, неуловимый для любого контроля.
Однако переливание цельной крови требуется далеко не всегда. Зачастую более действенны отдельные ее компоненты. Поэтому при некоторых заболеваниях больным отдельно вводятся эритроциты, тромбоциты, плазма или ее белковые составляющие. Плазмой вообще называется жидкая часть крови, составляющая примерно пять процентов нашего веса. Если очистить ее от клеток крови, плазма окажется прозрачной и желтой, как айва. В этой жидкости, состоящей более чем на девяносто процентов из воды, плавает почти сотня различных белков-протеинов. Самый распространенный из них – альбумин. Он играет важнейшую роль в регулировании количества жидкости, которая поступает наши ткани, и, как губка, втягивает ee обратно в артерии. Понятно поэтому, что во многих случаях именно раствор альбумина может оказаться необходим для эффективного лечения. Растворы отдельных белков плазмы хранятся по несколько лет. Искусственные лекарственные растворы, и конечно, не заменяют кровь, но лишь моделируют ее отдельные биологически свойства. Так, для нормализации кислотно-щелочного баланса при лечении холеры, когда происходит катастрофическое обезвоживание и обессоливание организма, используются растворы солей, соответствующие солевому составу плазмы человеческой крови. Для поддержания артериального давления при большой потере крови применяют так называемые противошоковые кровезаменители на основе растворов синтетических полисахаридов, крахмала, желатина. Молекулы этих веществ, несколько дней оставаясь в кровяном русле, выполняют роль регуляторов давления. За это время организм восполняет потерю крови и сам вступает в борьбу за жизнь. Несомненное достоинство искусственных кровезаменителей - это то, что их легче оградить от возбудителей болезней, таких, как вирус СПИДа, который может превратить консервированную кровь в оружие массового уничтожения. А при стихийных бедствиях, катастрофах, во время военных действий просто невозможно обеспечить всех пострадавших донорской кровью, которая совпадала бы по всем группам и факторам. В таких ситуациях искусственные кровезаменители становятся просто незаменимыми. Особняком стоят препараты, моделирующие одну из основных функций крови – снабжение организма кислородом. Они производятся из отработанной человеческой крови, крови животных и химических веществ - перфторуглеродов, связывающих кислород. Сейчас такие препараты в очень незначительных количествах выпускаются в Японии, Франции, США и России. По цвету они скорее напоминают молоко или клубничный коктейль; отечественный препарат – молочно-голубоватого цвета с матовым отливом. Пока еще эти кровезаменители находятся на стадии доработки; они сложны в приготовлении и потому довольно дороги, плохо хранятся и, вполне прилично связывая кислород, не особенно эффективно отдают его в тканях. Чтобы в точности копировать свойства человеческой крови, ученым еще нужно много узнать о том, как функционируют ее регулирующие системы. Но стоит выпустить кровь из вены, чтобы исследовать ее в комплексе - и она свертывается. Она уклоняется от наблюдения. И нет окончательной уверенности в том, что под микроскопом ученого клетки крови ведут себя так же, как и в человеческом теле. Науке известна лишь умирающая кровь. А тот источник жизни, что течет и пульсирует в наших жилах, во многом остается загадкой.
