Текст книги "Жила-была кровь. Кладезь сведений о нашей наследственности и здоровье"

Кислород должен циркулировать во всех органах – только тогда он будет выполнять роль топлива. Чтобы наши клетки не страдали от недостатка этого газа, в организме постоянно активируются сложнейшие физиологические механизмы. Частота дыхания и пульса, объем крови, выбрасываемой с каждым сокращением сердечной мышцы, количество эритроцитов – все эти показатели могут резко меняться в экстренной ситуации.

Внезапно может возрастать число красных кровяных телец у некоторых животных, например у борзых: когда им надо ускорить бег, их селезенка сжимается и количество эритроцитов значительно увеличивается. Говоря о животных, надо развенчать один стереотип. Со времен Аристотеля, предложившего классификацию живых существ, в основе которой лежит деление на холодных и теплых, различают так называемых теплокровных животных (млекопитающие и птицы) и холоднокровных (все остальные). Не утратило ли такое деление свою актуальность? Во-первых, оно предполагает, что у всех животных есть кровь, однако это не так. Многие примитивные животные ее лишены. Во-вторых, кровь вовсе не влияет на температуру тела, а реагирует на ее изменения, помогает ее поддерживать. Кстати, в царстве животных есть абсолютно разные, порой хитроумные способы сохранять необходимую температуру тела (термогенез): проживание группами (пчелы, императорские пингвины), волосяной покров (белый медведь) или перья, толщина жира, использование солнечного тепла. Ящерицы, сидя на стене под солнечными лучами, добиваются температуры тела в 40 °C и выше, при этом, согласно классификации, они считаются холоднокровными. В завершение экскурса о животных обратим внимание, что живые существа регулируют температуру тела по-разному. У птиц и млекопитающих она не слишком зависит от внешних факторов: благодаря различным тонко настроенным механизмам им удается поддерживать относительно стабильную температуру тела. И в этом процессе участвует не только кровь. Несмотря на очевидные различия между теплокровными и холоднокровными, не стоит забывать, что некоторые впадающие в спячку млекопитающие способны понижать свою температуру для экономии энергии. А у рыб, живущих в очень холодных водах или мигрирующих туда, в разных органах может поддерживаться разная температура.

Вернемся к уровню кислорода в нашем организме. Каким образом он контролируется? Для этого есть особые молекулы, так называемые факторы регуляции: в обычных условиях, когда кислорода достаточно, они разрушаются, а при его нехватке – нет. Создается дисбаланс, который, как ни странно, позволяет клетке приспособиться к условиям недостатка кислорода и уцелеть. Это похоже на движение обратного маятника, который корректирует направление выстрела[12]12
  Обратный, или перевернутый, маятник имеет центр масс выше своей точки опоры, из-за этого в вертикальном положении он всегда нестабилен. Эту трудность приходится преодолевать, к примеру, разработчикам ракет, так как создающие реактивную тягу двигатели располагаются ниже центра масс ракеты, что создает проблемы в ее наведении.


[Закрыть]. Именно таким отклонением объясняется рост концентрации в плазме эритропоэтина – гормона, который контролирует выработку красных кровяных телец при нехватке кислорода. В ответ на низкий уровень этого газа (гипоксию) число эритроцитов увеличивается в разы, что улучшает его транспортировку. Эту особенность организма используют спортсмены мирового уровня: они тренируются на высоте в условиях разреженного воздуха, чтобы увеличить объем циркулирующей крови и повысить способность мышц утилизировать кислород после спуска с высоты.

Фестиваль цвета и запахов

Почему кровь багряного цвета? Из-за гемоглобина, переносчика кислорода. Гемоглобин позвоночных поглощает любые световые волны, кроме самой длинной – красной. Однако у этого основного цвета есть полутона. В сущности, кровь обладает спектром оттенков синего и красного. Внутри тела она меняет свой цвет в зависимости от уровня насыщения кислородом и может быть черной, темно– или светло-синей, ярко-красной. Оттенок зависит от количества эритроцитов в плазме. Кровь выходит из сердца богатая кислородом, красная, а после того, как пройдет по организму и отдаст кислород тканям, она возвращается в сердце темно-синей или черной.

Плазма же обычно желтая, желто-оранжевая, оранжевая или красноватая. При некоторых обстоятельствах у нее бывает необычный цвет: синий, сине-зеленый, зеленый, красный, розовый, черный и даже белый. Такие странные цвета говорят о болезнях или о наличии в плазме красителей, которые вводят, чтобы визуализировать лимфатические сосуды в диагностических целях или проконтролировать прием определенных лекарств[13]13
  Визуализация приема лекарственных средств помогает контролировать их наличие и местоположение в организме, следить за их перемещением или разрушением.


[Закрыть] (и даже продуктов питания). Врачи-трансфузиологи прекрасно знают, что тромбоцитарная масса, взятая у женщин, принимающих оральные контрацептивы, зеленоватого цвета (его придает препарату присутствующая в нем плазма). Такой оттенок концентрата тромбоцитов не раз озадачивал медицинских работников и пугал пациентов, которым заранее не разъясняли, отчего получается такой цвет.

Если кто-нибудь порежется и испачкает кровью пол, вы сразу по цвету и вязкости поймете, что это за пятна. А с закрытыми глазами догадаетесь? Конечно! Ведь у крови характерный запах, который присутствует на скотобойнях и в мясных лавках. Запах крови возбуждает животных: об охотничьих собаках говорят, что они учуяли кровь раненого зверя и не успокоятся, пока его не загонят, к тому же они знают – потом из забитой и выпотрошенной дичи им достанется требуха. Других, например акул, запах крови привлекает. Большая белая акула, если верить распространенному убеждению, может почувствовать каплю крови за сотни метров. Запах крови может одурманивать или, наоборот, вызывать отвращение. Он стойкий и пугающий: животные, которых ведут на бойню, чувствуют и боятся его. А еще этот запах с металлическим оттенком действует на зверей, как призыв к драке.

Не только животные ощущают запах крови. Его прекрасно распознают и медицинские работники! К тому же они легко различают его нюансы. Едва войдя в палату, они понимают, сочится ли у пациента кровь из поврежденной артерии (красная, насыщенная кислородом) или выделяется с калом (черная); специфический запах крови, выходящей со стулом (мелена) или со рвотой, совсем не похож на тот металлический, присущий чистой крови. Стало быть, опытный медик по виду и запаху крови определит, что пошаливает в организме пациента. Надо сказать, у людей, как и у животных, запах крови в какой-то мере ассоциируется со смертью.

Если кровь раздражает обонятельные рецепторы, можно предположить, что она это проделывает и со вкусовыми. У этой жизненно важной жидкости характерный металлический привкус, который каждый знает по собственному опыту, ведь все мы зализывали ранки, прикусывали язык, нам удаляли зубы, у нас шла носом кровь, затекая в горло. Еще не так давно вкус крови помогал ставить диагноз. Сколько же случаев диабета выявили в девятнадцатом и начале двадцатого века по ее сладкому вкусу! Тогда врачам приходилось применять специфические приемы. Стоит отметить, представления о санитарной безопасности с тех пор изменились.

Наверняка вы не раз ели блюда с кровью. Кровь животных, как и наша, имеет особый вкус, и он отличается в зависимости от того, свернувшаяся это кровь в почти сырой отбивной из красного мяса или прошедшая долгую термическую обработку, например, в кровяной колбасе. К блюдам с жареной кровью относятся по-разному: одни любят, другие нет. Отражая наши пищевые привычки, слово «кровь» вошло в кулинарную лексику («утка с кровью», «соус из крови» и т. п.), существуют даже книги рецептов, целиком посвященные блюдам с этим ингредиентом^{I *}.

В древние времена потребление крови принимало ужасающие формы. Во II веке карфагенский богослов Тертуллиан упоминал трапезу со вкушением человеческой крови! У некоторых народов было принято скреплять ею договоры: когда двое намеревались заключить соглашение, они делали надрезы на руках, смешивали свою кровь в одной чаше и по очереди оттуда пригубляли. Отметим и странные обычаи, связанные с гладиаторскими боями: говорят, люди с жадностью поглощали еще теплую кровь, вытекающую из перерезанного горла поверженного бойца, чтобы излечиться от эпилепсии.

Нам вкус человеческой крови не кажется чем-то особенным. А комары и некоторые другие летающие насекомые его обожают. Почему их привлекает именно кровь человека, а не животных? Ученые ведут специальные исследования в попытке найти ответ на этот вопрос. На самом деле, одни насекомые пьют кровь человеческую, другие – кровь животных.

Полезные или вредные?

В результатах анализа крови вы иногда видите два показателя, которые отражают концентрацию в организме клеток с какими-то непонятными названиями: лимфоциты и моноциты. Это стражи иммунной системы, этакие автоинспекторы, которые передвигаются по кровеносным сосудам и выискивают нарушителей дорожного движения. Лимфоциты и моноциты относятся к белым кровяным тельцам. Они составляют еще одну (после эритроцитов и плазмы) важную часть океана крови. Это основные контролеры в иммунной системе, они распознают «свое» и «чужое», защищают от инфекций и выводят вовне раковые клетки, которые регулярно производит организм.

Существуют десятки разновидностей белых кровяных телец, и у каждой свой круг обязанностей, но все они защищают организм от инфекций, вызванных чужеродными или аномальными элементами (бактериями, вирусами, паразитами, грибками, аллергенными белками, раковыми или аутоагрессивными иммунными клетками). Однако при некоторых обстоятельствах белые кровяные тельца обращаются против организма и, если их немедленно не уничтожить, вызывают так называемые аутоиммунные заболевания. Вот такие двуличные клетки: могут защищать, а могут и нападать – зависит от ситуации.

Некоторые белые кровяные тельца участвуют в восстановлении поврежденных тканей, а значит, помогают заживлению ран. Эти клетки общаются друг с другом, обмениваются информацией, перемещаются, меняют место жительства. Для биолога не составляет труда распознать разновидности белых кровяных телец: нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты и лимфоциты; в крови содержатся и другие, но в таких малых количествах, что их можно различить только при помощи мощных приборов. Большинство лейкоцитов пройдут по крови – да и сидят смирно в тканях, а некоторые все время перемещаются из тканей в кровь и обратно, меняя свою форму, функцию и даже название. Например, в крови содержатся моноциты, а в тканях они становятся макрофагами, или базофилы – перейдут из крови в ткани, и вот они уже превратились в мастоциты. Лимфоциты, как и моноциты, несмотря на внешнее сходство, образуют абсолютно разные популяции, и этим обусловлено многообразие их обязанностей. Они влияют на многие аспекты регуляции защитных функций организма, в частности на выведение вирусов, бактерий и паразитов. В наши дни гематологу недостаточно распознать лейкоциты по форме, ему нужно определить их роль, а для этого требуется другой инструментарий. Большее увеличение и дополнительные манипуляции с исследуемым материалом позволяют увидеть детали и выявить клетки, схожие по строению и форме, но различные по функциям, то есть принадлежащие к разным подсемействам.

Настоящая радуга под стеклом!

В лабораториях иногда проводят исследования на предметном стекле: немного крови помещают между двумя прозрачными пластинками и отправляют под объектив микроскопа. Визуально отличить одни гранулоцитарные клетки[14]14
  Гранулоцитарные клетки (гранулоциты, или зернистые лейкоциты) – самая многочисленная подгруппа белых кровяных телец. Обладают крупным ядром и специфическими гранулами в цитоплазме. Гранулоциты делятся на нейтрофилы, эозинофилы и базофилы.


[Закрыть] от других помогают цвета, которые они принимают после процедуры окрашивания. Взгляду лаборанта открывается настоящая радуга: эозинофилы становятся розово-красными, базофилы – темно-синими, а нейтрофилы могут быть разных цветов.

Каким же образом белые кровяные тельца помогают иммунной системе? Как распознают свои мишени? В какой-то степени они научаются это делать: некоторые популяции лимфоцитов обладают памятью. Однажды встретив возбудителя какой-нибудь болезни, они его запоминают и, когда сталкиваются с ним вновь, незамедлительно переходят в атаку. Белые кровяные тельца играют роль воинов, и это делает их жизненно важными. Если их нет или они работают неправильно, то организм становится восприимчивее к инфекциям, при этом он не только теряет способность защищаться от агрессивных болезнетворных агентов, но и больше не может выносить своих привычных постояльцев – непатогенных микробов.

Есть и обратная сторона медали. Чрезмерная реакция лейкоцитов вызывает сильное воспаление, аллергический или аутоиммунный ответ. Многие методы лечения воздействуют на клетки костного мозга, в частности на лейкоциты, поэтому пациентов, которым требуется, например, курс химиотерапии, следует защищать от инфекций антибиотиками или другими средствами, регулирующими работу белых кровяных телец. В некоторых осо-бых обстоятельствах даже назначают переливание лейкоцитов, главным образом это касается детей с ослабленным иммунитетом.

Маленькое чудо коагуляции

Почему, циркулируя по организму, кровь остается жидкой, а вне его сворачивается? Почему, когда образуется сгусток крови и перекрывает сосуд, он там и остается, не проходит дальше? Эта загадка долгие годы занимала врачей. Теперь мы знаем участников этого процесса: эндотелиальные клетки, выстилающие внутреннюю поверхность кровеносных сосудов, тромбоциты (их другое название – кровяные пластинки – отсылает нас к открытию, сделанному в конце XIX века, когда выяснилось, что они склеиваются в маленькие пластины, способные перемещаться), лейкоциты (опять они), эритроциты (неожиданно их встретить в этом перечне), факторы свертывания крови, кальций, факторы стабилизации сгустка и факторы фибринолиза. Фибринолиз – это процесс разрушения или растворения сгустка, который сформировался несколько часов или дней назад. В этом действе три главных исполнителя: тромбоциты, тромбин и фибриноген. Весь же процесс коагуляции от начала до полного уничтожения сгустков крови называют гемостазом.

Для медиков фактор – это всякая молекула, которая способствует некоему процессу, происходящему в клетке. Факторы, влияющие на свертывание, непрерывно циркулируют в крови, но обычно остаются неактивными. Когда потребуется, запускается четко отлаженный механизм, в результате они активируются и начинают трудиться. Если бы они работали все время, наша кровь сворачивалась бы мгновенно.

Как происходит коагуляция, когда повреждается сосуд? Кровь изливается оттуда в окружающую ткань и воздействует на имеющийся в ней коллаген, он заставляет тромбоциты прилипать к поврежденному месту, потом образуется небольшое количество тромбинов, которые, в свою очередь, активируют один за другим факторы свертывания крови. В частности, содержащийся в крови белок фибриноген под воздействием тромбина превращается в нерастворимый фибрин. Никаких общих дел у фибрина с кровью нет, поэтому ему ничего другого не остается, как оседать на стенке сосуда и там накапливаться – так формируется сгусток, который латает рану. Затем излишки тромбина связываются с эндотелиальными клетками, не покрытыми фибрином, и больше не дают последнему вырабатываться. Потом еще один белок стабилизирует сгусток, и тут наступает очередь фермента плазмина, он активируется и постепенно этот сгусток расщепляет.

Участие в коагуляции – не главная роль тромбоцитов. В первую очередь они поддерживают в хорошем состоянии внутренние стенки сосудов, то есть при необходимости их ремонтируют. Кровяные клетки идут под давлением, причем некоторые из них больше диаметра капилляров – под напором они вжимаются в стенки сосудов, отчего изгибаются и проходят дальше. Такое трение изнашивает сосуды. А если их состояние и без того ослаблено неправильным питанием и жировыми отложениями, тромбоциты не смогут нормально циркулировать в крови, сформируется тромб, который закупорит сосуд и спровоцирует острое нарушение кровообращения – оно смертельно опасно, если происходит в сердце, мозге и в некоторых других органах. В свою очередь, отсутствие или низкое количество тромбоцитов значительно увеличивает риск кровотечений, а иногда число тромбоцитов в норме, но они не работают из-за генетического нарушения, что тоже может вызывать сильные кровотечения (у маленьких мальчиков такое нередко обнаруживается при обрезании).

В клинических лабораториях способность крови к свертыванию определяют разными способами. Новые подходы, которые появились в том числе благодаря анестезиологам, позволяют увидеть цельную картину коагуляции, понять, как свертывается кровь, не отделенная от плазмы, а содержащая все свои элементы. Врачам очень полезно знать результаты такого анализа на случай серьезных кровотечений во время хирургических операций, особенно на сердце.

2. Наша кровь живет и умирает

Кровь кажется нам долгой спокойной рекой, всегда одной и той же, неизменной. Но это не так. Как все живое, компоненты крови рождаются и умирают. Ее состав постоянно обновляется, особенно часто это происходит с белкáми. Кровь эмбриона несравнима с кровью взрослого человека, и она продолжает меняться с возрастом. Кроме того, состав крови у людей разных полов, как и у каждого человека в отдельности, имеет свои тонкие, но различимые нюансы, что делает каждого из нас уникальным. Ваша кровь не похожа на кровь другого человека.

Откуда она берется в организме? Основной ее источник – костный мозг, который находится в полостях костей. Он производит гигантское количество красных кровяных телец – по 100 миллиардов в день! Эритроциты недолговечны, они живут до четырех месяцев, быстро стареют, умирают и исчезают, а содержащиеся в них железо и белки перерабатываются. Тромбоциты получаются из фрагментов цитоплазмы мегакариоцитов – крупных клеток, которые находятся только в костном мозге.

На самом деле есть два типа костного мозга (не путайте его со спинным[15]15
  Спинной мозг находится в позвоночном столбе внутри позвоночного канала. Примеч. авторов.


[Закрыть], который проводит нервные импульсы), и они отличаются по цвету: красный и желтый. Первый располагается в плоских костях (тазовые кости, грудина) и на концах трубчатых (бедренная, большая берцовая, локтевая), второй присутствует в основном в средней части трубчатых костей. Красный костный мозг производит кровяные клетки, а желтый[16]16
  Желтый мозг, старея, становится слизистым (слизистый костный мозг). Примеч. авторов.


[Закрыть] в этом почти не участвует, так как состоит преимущественно из жира.

При некоторых заболеваниях крови костный мозг становится фиброзным, кровяные клетки больше не могут там развиваться, и их производство перемещается в печень и селезенку – туда, где этот процесс проходит у эмбриона. Для печени и селезенки это непростое испытание, поэтому они увеличиваются в размерах и вызывают болевые ощущения у человека. Впрочем, какая-то часть клеток, возможно, вырабатывается в легких (речь может идти о тромбоцитах, вероятность этого сейчас исследуют ученые).

Как же появляются компоненты крови? Всему начало – стволовые клетки. Эти незрелые структуры – предшественницы всех остальных клеток. В костном мозге четко выстроены механизмы создания, дифференцировки (специализации), а затем миграции одного за другим всех видов клеток – в этот процесс вовлечены десятки генов. Когда клетка созревает, становится полностью рабочей, напряжение ее мембраны уменьшается, что позволяет ей выйти в кровоток. В этой цепочке событий участвуют десятки гормонов, наиболее известный из них – эритропоэтин. Ученые уже определили ключевые этапы дифференцировки клеток и охарактеризовали некоторые регуляторные механизмы, которые действуют в этом процессе. Такие знания позволяют биологам и врачам предлагать новые терапевтические методы. Анализ явлений, происходящих в клетках благодаря генам (а те, в свою очередь, содержатся в хромосомах этих клеток или их предшественников), помогает обнаружить нарушения, возникшие на этапах образования компонентов крови, и спрогнозировать успешность лечения.

Микроскопический мир, покажись!

Как гематологи определяют, что процесс образования клеток крови нарушен? Особо чувствительных просим не читать этот абзац. Пациент ложится, врач берет толстую иглу, вводит в полость кости и забирает образец жидкой части костного мозга, то есть проводит так называемую аспирацию. Пункция может сопровождаться биопсией – взятием плотной ткани костного мозга, что позволяет определить его структуру. Материал для анализа, как правило, забирают из таза со стороны спины (из заднего гребня подвздошной кости). Эта процедура требует местного обезболивания.

Затем гематолог исследует костный мозг на предметных стеклах (цитологическое исследование), а также изучает тонкие срезы тканей, полученных во время биопсии (гистологическое исследование). Взятые образцы подвергаются разным манипуляциям: обычному или более сложному иммунному окрашиванию, которое выделяет тот или иной элемент клетки. Рассмотреть его подробно помогают микроскопы. Эти приборы бывают разной сложности: например, простой оптический микроскоп (мы все использовали такой на уроках биологии), конфокальный[17]17
  Конфокальный микроскоп позволяет получить изображение с очень высоким разрешением благодаря совмещению оптических и компьютерных технологий: он делает оптические срезы клетки или ткани и после компьютерной обработки выдает их трехмерные изображения. Этот прибор произвел революцию в биологии и материаловедении. Примеч. авторов.


[Закрыть] или сложнейший электронный. Выбор прибора зависит от задач биолога.

Микроскоп дает хорошее изображение трех основных типов клеток крови (эритроциты, лейкоциты и тромбоциты) – и гематологи могут исследовать как размер клетки, так и ядро или окружающую его цитоплазму, они изучают зернистость, контуры, относительные размеры компонентов. Полученные результаты позволяют отличить здоровые клетки от больных и определить стадии их созревания. Гематологи также выявляют относительное количество жира в клетках, отслеживают возможные появления чужеродных клеток (например, раковых) и микроорганизмов (в частности, паразитов) – все то, чего не должно быть в кроветворной ткани. Словом, исследование костного мозга – целое морфологическое путешествие.

В арсенале гематолога есть методы, которые позволяют анализировать клетки по специальным меткам, нанесенным на их поверхность. Один из таких методов называется проточной цитометрией[18]18
  Этот метод совмещает использование антител и флуоресценции. Он позволяет определять количество и качество клеток, оценивая их размер и структуру. Именно такой метод позволяет исследовать мембранные и внутриклеточные белки. Примеч. авторов.


[Закрыть]. Он, кроме прочего, позволяет детально изучить содержание белков или экспрессию генов[19]19
  Экспрессия генов – процесс, в ходе которого наследственная информация гена считывается и преобразуется в РНК или белок. Клетки могут регулировать экспрессию генов на разных стадиях. Благодаря такой регуляции клетки контролируют свою структуру и функцию, и это лежит в основе эволюционных изменений, так как характеристики экспрессии одного гена могут влиять на функции других генов в организме.


[Закрыть] в отдельно взятых клетках. Благодаря средствам молекулярной биологии можно подробно анализировать хромосомы, гены и их варианты в здоровых и больных клетках. Такие молекулярные методы исследования позволяют очень точно ставить диагнозы.

Маршруты кровяных клеток

Как клетки выходят в кровь? В костном мозге они находятся под присмотром особых молекул, они-то и позволяют им выйти, когда приходит время. Попав в кровь, клетки оказываются в разветвленной сети дорог, ведущих к месту их назначения – к той или иной ткани. Кровь циркулирует по сотням километров сосудов, выстланных эндотелием – пластом специальных клеток, которые не позволяют ей свертываться, и нагнетается огромным насосом – сердцем. Оно бьется с частотой в среднем 1,16 удара в секунду: у взрослого это примерно 100 ударов в минуту, то есть более 100 тысяч в день и 36,8 миллиона в год. Получается, что когда человеку исполняется восемьдесят лет, его сердце успевает сделать около трех миллиардов ударов.

Кровь циркулирует непрерывно, сердце ритмично с большой силой выталкивает ее в артериальную систему: ее средняя скорость в аорте человека составляет 50 см/с (70 см/с рядом с сердцем и 20 см/с на отдаленных от него участках). Из аорты кровь, проходя множество перекрестков, направляется в другие крупные артерии, затем в артерии поменьше, потом в артериолы и, наконец, в капилляры. Чтобы пробираться во все более тонкие сосуды, она постепенно замедляется – и в капиллярах ее скорость не превышает 0,5 мм/с.

Кровь продвигается толчками, образуя на своем пути волны. Исследование пульса человека – целое искусство, особое место его изучению отводится в китайской медицине. Восточная медицина тысячи лет при диагностике заболеваний обращает внимание на вид пульса, западная же фокусируется в основном на его частоте – количестве ударов в минуту. Восточный целитель умело распознает совокупность сложных параметров пульсовой волны. Это непростое умение передается от учителя к ученику, и даже сегодня многоопытные аюрведические лекари говорят, что его тонкости они постигали десятки лет.

Для западных медиков скачкообразный пульс свидетельствует о болезнях сердца, например о недостаточности аортального клапана[20]20
  Недостаточность аортального клапана – один из приобретенных пороков сердца, характеризуется обратным током крови из аорты в левый желудочек сердца из-за неправильного закрытия створок аортального клапана.


[Закрыть], по слабому же пульсу можно предположить стеноз этого клапана, другими словами – его сужение.

Эритроциты деформируются, чтобы протиснуться по лабиринту капилляров и выполнить свою задачу – доставить туда кислород. Потом красные кровяные клетки оказываются в венулах, затем проходят по венам, попадают в большие полые вены и по ним возвращаются в сердце, которое отправляет их в легкие, там они избавляются от углекислого газа и насыщаются кислородом. И начинается новый цикл.

Кровь проходит через почки – очистные станции. Они избавляют ее от токсинов, жиров, патогенных антител и т. д. Если почка перестает работать, пациенту может помочь диализ. Существует несколько его разновидностей, самые известные – автоматизированный и ручной перитонеальные диализы. Но применяются и другие, более сложные методы: пациента трубками подключают к аппарату, который фильтрует кровь вне организма, искусственные мембраны удаляют из кровотока нежелательные вещества, такие как токсины и излишки лекарственных средств.

История эволюции

Наверняка вы уже убедились, дочитав до этой главы, что кровообращение – это чудо природы, его механизм гораздо сложнее, изощреннее двигателя болида Формулы-1. Много ли этапов эволюции претерпела система кровообращения, прежде чем достигнуть такого совершенства? У простейших живых организмов, состоящих всего из одной клетки, их так и называют одноклеточными, насыщение кислородом и клеточное питание – основные функции. Вода и простые вещества попадают в них через клеточную стенку. Казалось бы, ничего мудреного, но в природе нет ничего простого. И даже такой механизм сложен.

Еще хитроумнее эти процессы устроены у организмов с несколькими клетками (у многоклеточных): им оказалось недостаточно такой системы поглощения, и природе пришлось выдумать, как обеспечить обмен веществ, или метаболизм, а также газообмен и выделение продуктов жизнедеятельности. У первых метазоа, или многоклеточных, была развита не внутренняя, а внешняя циркуляция жидкостей. Внутрь организма она переместилась в ходе эволюции^I. Беспозвоночные оказались первыми, у кого сокращение мышц стало обеспечивать внутреннюю циркуляцию, а дыхательные пигменты[21]21
  Дыхательные пигменты – окрашенные органические вещества, которые в зависимости от условий могут как связывать, так и освобождать молекулярный кислород. В организме человека или животного они переносят кислород. Кстати, название одного из дыхательных пигментов известно каждому – это гемоглобин.


[Закрыть] – связывать кислород.

В результате у многоклеточных появилась гемолимфа – своего рода кровь, жидкость, до сих пор циркулирующая в организмах насекомых. Ее движение обеспечивается рядом сократительных элементов. У рыб и личинок земноводных обогащенная кислородом кровь проходит по органам и возвращается в жабры благодаря незамысловатому сердцу[22]22
  Сердце у рыб простое, двухкамерное, то есть содержит лишь одно предсердие и желудочек, оно работает только в одном круге кровообращения и перекачивает только венозную кровь.


[Закрыть]: на этом цикл завершается, насыщенная кислородом кровь не смешивается с кровью, наполненной углекислым газом. Сухопутный образ жизни пресмыкающихся и земноводных заставил их обзавестись легкими, пока еще достаточно простыми, и двойным кровообращением: легочным и тканевым. Легкие насыщают кровь кислородом, возвращают ее в сердце, а оттуда она направляется к периферическим органам. Если вам случалось раздавить насекомого, вы наверняка замечали, что его кровь не красная[23]23
  Убив комара, мы можем увидеть красную кровь, вот только она не его, а чужая, это его еда, если он успел уже кого-то укусить и напиться крови. Примеч. авторов.


[Закрыть]. Почему так? Наша кровь красная из-за железа, транспортером же кислорода в гемолимфе выступает медь, которая дает сине-зеленый цвет. В ракообразных циркулирует не красная, а сине-зеленая или синяя жидкость, например, такого цвета она у мечехвоста, которого еще называют крабом голубых кровей.

Кровь эмбриона человека

Первый крик новорожденного очень важен. Именно он показывает, что дыхательная система ребенка работает нормально. До этого легкие малыша были заполнены околоплодными водами, и он получал кислород через пуповину. Когда ее перерезают, начинается обратный отсчет. Теперь малыш должен самостоятельно сделать вдох и избавиться от накопившегося в крови углекислого газа. Ему не хватает жидкости, которая его питала, и в конце концов включается дыхательный рефлекс: легкие расправляются и наполняются воздухом.

Так что кислородный обмен работает с самого рождения. Сначала, в первые недели беременности, клетки крови у плода вырабатываются не в костном мозге, как у взрослого человека, а в печени и селезенке. Малыш не контактирует с воздухом, поэтому получает кислород из материнской крови. Молекулы кислорода проникают через плаценту, и тут-то их забирают эритроциты эмбриона. По мере созревания плода способность его гемоглобина связывать кислород улучшается, благодаря чему материнский кислород всасывается лучше. Наконец, при рождении ребенка его система кровообращения преобразуется, что позволяет ему дышать и получать кислород из воздуха. Кровь человека меняется постоянно, вплоть до конца жизни.

Иногда акушеры-гинекологи прибегают к анализу крови плода. Для этого берут длинную иглу, через брюшную стенку беременной женщины вводят ее в матку и забирают кровь из крупных пупочных сосудов in utero, то есть в утробе, контролируя процесс с помощью УЗИ. Процедура проводится не ранее 18-й недели беременности. Показания к назначению такого анализа бывают разные, но чаще всего его делают при несовместимости крови по эритроцитарным антигенам плода и матери. Вы можете подумать, что отличить кровь матери от крови ребенка трудно, но на самом деле врачу для этого надо просто рассмотреть ту и другую: эритроциты плода значительно крупнее материнских.

Достаточно вспомнить о проблемах, возникающих при пересадке органов, и становится ясно, что клетки двух разных организмов далеко не всегда совместимы друг с другом. Матери и плода это тоже касается. Кровообращение эмбриона подразумевает постоянное поступление крови от матери к нему, но бывает, что клетки крови плода попадают в материнский организм и провоцируют иммунологические реакции, вызванные антигенами (молекулярными маркерами, характерными для индивидуума) эритроцитов, тромбоцитов и даже лейкоцитов. Стало быть, иммунная система женщины и иммунологическая агрессия со стороны нового человечка, который так близок матери, но так от нее отличается, пребывают в очень неустойчивом равновесии. У самого же плода иммунная система еще не развита, поэтому, как правило, не отвергает материнские клетки.

Проблемы иммунологической несовместимости лежат в основе резус-конфликта, который чаще всего дает о себе знать в больших семьях – они ему подвержены сильнее. В нынешнее время риск возникновения резус-конфликта снижается, потому что супружеские пары заводят все меньше детей, а проблема обнаруживается только при второй беременности и усугубляется с каждой последующей. Это нарушение появляется, когда какое-то количество эмбриональной крови проникает в материнскую, например, при отслоении плаценты; иммунная система матери может отреагировать на чужеродные молекулы плода, унаследованные от отца, но отсутствующие в ее собственном геноме (резус-фактор – это группа белков на поверхности эритроцитов; если они у вас есть, то вы резус-положительный, в противоположном случае – резус-отрицательный; проблемы возникают, когда женщина с отрицательным резусом беременна ребенком с положительным).