«Песнь клетки: Медицинские исследования и новый человек»

В XVII веке ученые обнаружили, что ткани животных и растений состоят из клеток. Это открытие стало отправной точкой в развитии клеточной биологии, позволило опровергнуть теории витализмаУбеждение, что живые существа не могут возникать из тех же химических компонентов, из которых состоит весь окружающий мир. и преформизмаИдея о том, что человеческий эмбрион выглядит как миниатюрная копия взрослого человека. и привело к революции в биологии и медицине. В книге «Песнь клетки: Медицинские исследования и новый человек» (издательство «Corpus»), переведенной на русский язык Татьяной Мосоловой, онколог Сиддхартха Мукерджи рассказывает, как появилась и развивалась идея о том, что все организмы состоят из «элементарных частиц», и что мы знаем о клетках сегодня. Предлагаем вам ознакомиться с фрагментом, в котором личный врач Людовика XIV экспериментирует с переливанием крови, а физиологи открывают главную функцию эритроцитов.

***

Профессора на медицинском факультете обучали меня говорить на языке крови, теперь наконец ткани сами заговорили со мной. На самом деле кровь говорит со всеми и обо всем: у человека это главный механизм передачи информации на дальние расстояния. Будь то гормоны, питательные вещества, кислород или отработанные продукты жизнедеятельности — кровь доставляет их куда нужно, связывается («разговаривает») со всеми органами и соединяет их между собой. Она разговаривает даже сама с собой: в частности, три ее клеточных компонента (красные клетки, белые клетки и тромбоциты) связаны сложной системой сигнальной коммуникации. Тромбоциты слипаются, образуя сгустки. Один отдельно взятый тромбоцит не может образовать сгусток, но миллионы тромбоцитов в сочетании с белками крови совместными усилиями запечатывают участок кровотечения. Самая сложная система сигнализации у белых клеток крови: они сообщаются между собой, координируют иммунный ответ, способствуют заживлению ран, уничтожают микробов и отслеживают появление в теле чужеродных частиц, действуя в качестве системы клеток. Кровь — это сеть. Как в случае М. К., молодого человека с воспалением легких на фоне иммунодефицита, разрушение одного элемента может приводить к разрушению всей сети.

Представление о крови как о системе коммуникации между органами имеет долгую историю. Примерно в 150 году греческий хирург Гален из Пергама, лечивший римских гладиаторов, а потом ставший лечащим врачом императора Луция Аврелия Коммода, предположил, что в теле соблюдается равновесие четырех «гуморов»: крови, флегмы, желтой желчи и черной желчи. Гуморальная теория болезней существовала еще до Галена: об этом писал Аристотель, а ведические врачи часто упоминали о взаимосвязи внутренних жидкостей тела. Но Гален оказался самым громким сторонником этой теории. Он считал, что болезнь возникает тогда, когда один из гуморов выходит из состояния равновесия. Пневмония — результат избытка флегмы. Желтуха (гепатит) связана с желтой желчью. Рак считался результатом скопления черной желчи, с которой также связывали меланхолию и депрессию (слово «меланхолия» буквально означает «черная желчь»). Великолепная теория, которая была в одинаковой степени привлекательной в метафорическом плане и ошибочной в механистическом.

Самой понятной из четырех жидкостей была кровь. Она текла из ран гладиаторов, ее легко было добыть для экспериментальных целей и манипуляций из тел забитых животных. И вообще кровь была глубоко закреплена в обычной человеческой речи. Она теплая, живая, поначалу красная, как отмечал Гален, а потом синеет, холодеет и застывает, как и сама жертва кровопотери. Гален связывал нормальную функцию крови с теплом, энергией и питанием. Ее краснота была признаком тепла и здоровья. Гален утверждал, что кровь нужна для доставки питания и тепла к органам тела. По его мнению, сердце было печью тела — производящей тепло плавильной машиной, которую легкие охлаждали, как кузнечные меха. Это было повторением идеи Аристотеля о том, что кровь является вечным «кухонным маслом» тела. Она забирает от сердца нагретую еду и, как машина для доставки пищи, сохраняет ее теплой, пока не донесет до мозга, почек и других органов.

В 1628 году английский физиолог Уильям Гарвей опроверг эту теорию в книге Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus. Первые анатомы полагали, что поток крови является однонаправленным и движется от сердца, скажем, к кишечнику, где заканчивается. Гарвей утверждал, что кровь бесконечно движется по кругу: входит в сердце, выходит из него, а затем, совершив полный круг доставки, вновь возвращается в сердце. Не существует отдельных путей для охлаждения и для нагревания. «Я начал думать, что скорее имеет место некое круговое движение», — писал он. «[Кровь] течет через легкие и сердце и проталкивается по всему телу. Здесь она через поры в плоти проходит в вены, по которым возвращается отовсюду с периферии к центру, из маленьких вен в крупные, наконец возвращаясь [обратно в сердце]». Сердце — не печь или фабрика и не охлаждающий котел для фабричной печи. Сердце — это насос или скорее даже два соединенных друг с другом насоса, которые дают энергию этим двум кругам циркуляции крови (о работе Гарвея мы еще поговорим в последующих главах).

***

Но в чем смысл кругового движения крови? Что за вещество она переносит по телу в своем непрестанном, бесконечном круговом движении?

Конечно же, она переносит клетки, хотя и не только. Красные клетки крови. Левенгук видел, как они плавают в крови. Вот что он записал 14 августа 1675 года: «Эти кроваво-красные шарики [эритроциты] в здоровом теле должны быть очень упругими и эластичными, поскольку проходят через тонкие капилляры вен и артерий и при этом становятся овальными, а округлую форму возвращают себе, когда попадают в более обширное пространство». Это проницательное наблюдение: при прохождении через тонкие капилляры красные клетки крови изменяют свою структуру, а затем возвращаются к округлой дисковидной форме. Итальянский анатом XVII века Марчелло Мальпиги тоже видел эти красные глобулы. Их видел и голландский врач и ученый Ян Сваммердам, который в 1658 году выдавил из брюшка вши капельку только что высосанной человеческой крови. В 1770-е годы британский анатом и физиолог Уильям Хьюсон подробнее исследовал строение красных клеток крови. Он пришел к выводу, что они имеют форму не сферических глобул, а объемных дисков с углублением посредине — как круглая подушка, по которой ударили кулаком.

Хьюсон предположил, что, раз клеток так много, они должны выполнять какую-то функцию. Но тайна красных клеток крови (почему они совершали свое вечное кружение и так целенаправленно стремились проникнуть в капилляры, что даже меняли форму) оставалась неразгаданной. В 1840 году немецкий физиолог Фридрих Хюнефельд обнаружил белок в крови дождевого червя. Хюнефельда удивило обилие белка, но он не понял его назначения. Белок назвали гемоглобином, что просто указывало на его клеточную локализацию — «шарик в крови».

Однако в конце 1880-х годов физиологи начали понимать назначение этого «шарика». Они выяснили, что гемоглобин содержит железо, а железо, в свою очередь, связывает кислород, необходимый для дыхания клеток. Наблюдения Гарвея, Сваммердама, Хюнефельда и Левенгука стали укладываться в единую теорию. Главная функция красных клеток крови заключается в переносе кислорода, связанного с гемоглобином, к тканям всех отделов тела. Эритроциты подхватывают кислород в легких и движутся к сердцу, которое проталкивает их по артериям всего тела *Но почему для переноса кислорода нужны именно клетки? Почему гемоглобин не может перемещаться по телу в плазме в виде свободного белка? Эта загадка все еще остается неразгаданной и имеет отношение к структуре гемоглобина — мы вернемся к этому увлекательнейшему сюжету на последних страницах книги..

Плазма (жидкий компонент крови) переносит не только клетки, но и другие важные для физиологии человека вещества: диоксид углерода, гормоны, метаболиты, отходы жизнедеятельности, питательные вещества, факторы свертывания и химические сигнальные молекулы.

Важнейшее свойство системы циркуляции крови заключается в том, что, как в случае всех круговых процессов, это рекурсивная система. Эритроциты переносят кислород ко всем частям тела, в том числе к сердечной мышце — тому самому органу, который отвечает за прокачивание крови по всему телу. Сердце забирает из эритроцитов кислород, чтобы прокачивать кровь, тем самым направляя клетки на следующий круг, чтобы они принесли новый кислород, и так далее в бесконечной смене циклов. Короче говоря, циркуляция зависит от сердца, функция которого зависит... понятное дело, от циркуляции. Перенос всех веществ в организме и, следовательно, функционирование всех органов зависят от наших самых беспокойных клеток.

***

Но кровь может быть перенесена и иначе: она может быть передана от одного человека другому. Переливание крови — первая форма современной клеточной терапии — заложило основы хирургии, лечения анемии, противораковой химиотерапии, травматологии, пересадки костного мозга, безопасного деторождения и иммунологии будущего.

Зарождение техники переливания крови нельзя назвать светлым и радостным: от описания первых опытов по переливанию крови веет смертельным ужасом и сумасшествием. В 1667 году личный врач короля Франции Людовика XIV Жан-Батист Дени сделал одному мальчику многократное кровопускание при помощи пиявок, а потом попытался перелить ему овечью кровь  *Согласно распространенной версии, мальчик страдал от потери крови, и Дени влил ему овечью кровь, отсосанную пиявками. — Прим. перев.. Каким-то непостижимым образом мальчик выжил, возможно, по той причине, что количество перелитой крови было невелико и она не вызвала аллергической реакции. Позднее в том же году Дени попытался перелить кровь животного психически больному Антуану Моруа. Выбор пал на кровь теленка — животного, известного своим кротким нравом, по-видимому, из тех соображений, что это может сгладить безумие Моруа в соответствии с представлениями Галена о крови как об одном из носителей психики. К сожалению, после трех переливаний Моруа успокоился окончательно: он скончался, а его лицо и тело распухли в результате аллергической реакции. Жена усопшего пыталась обвинить Дени в убийстве, и врач едва избежал тюрьмы. Он прекратил медицинскую практику. Этот случай вызвал во Франции небольшой скандал, и опыты по переливанию людям крови животных были запрещены.

Эксперименты по переливанию крови продолжились в XVII и XVIII веке. Ученые заметили, что переливание крови между двумя животными-близнецами проходило успешно, а вот кровь от братьев или сестер, в том числе и неидентичных близнецов, отторгалась. Это говорило о том, что для успешного переливания крови требуется некоторая генетическая совместимость. Но природа такой совместимости оставалась неизвестной.

Подробнее читайте:
Мукерджи, Сиддхартха. Песнь клетки: Медицинские исследования и новый человек / Сиддхартха Мукерджи; Пер. с англ. Татьяны Мосоловой — Москва: Издательство АСТ: Corpus, 2024. — 528 с.