| Головна » Статті » Ще |
Про те, що знає тільки серце
| На світанку «Четвертого дня землетрусу» бранець, одягнений як бог Сонця Тонатіу, був доставлений на платформу «Календарному каменю». Чотири жерця распластали жертву, а п'ятий ножем з обсидіану розкрив груди і вирвав серце. Культ тремтить серця, принесеного в жертву богу, у ацтеків і друїдів символізував проходить через кожну людину небесний шлях Сонця. З найдавніших часів людина усвідомлював, що в грудях у всіх живих істот б'ється щось таємниче, від чого залежить життя і смерть. Пізніше прийшло розуміння того, що з серцем якось пов'язана і емоційне життя людини. Його наділяли здатністю бути твердим або ніжним, любити або ненавидіти, сумувати чи радіти. Поети складали про серце легенди, скульптори і архітектори зводили в його честь храми. Чи це Справедливо з точки зору сьогоднішніх уявлень? Кожен знає по собі - так. Як і тисячі років тому, ми в гострих життєвих ситуаціях прикладаємо руку до лівої сторони грудей і не так вже рідко приносимо серце в жертву, правда, на відміну від давніх, не ножем з обсидіану, а необережним різким словом, невідповідною навантаженням. А яке навантаження співмірна? Що за таємничі зв'язки тримають серце в полоні емоцій? Як зберегти і зберегти цей всемогутній і настільки вразливий орган, який у сучасної людини все частіше і частіше виходить з ладу і обриває життя у все більш і більш молодому віці. Що ми робимо не так? Серце і емоції. Серце і здоров'я. Як зароджуються і розвиваються ішемічна хвороба, гіпертонія, аритмія, серцева недостатність? Чому існує «раптова смерть? Сотні років задають собі медики ці питання, тисячі дослідників усіх часів намагалися з'ясувати, що ж таке серце, проникнути в таємниці його роботи. Будова серця, схема кровообігу вивчені досить добре. У Франкліновському науково-дослідному інституті у Філадельфії відвідувачі можуть побувати «всередині» серця. Виставлена в інституті модель із пластику, дерева та дроту має 6,4 метра у висоту і 8,4 в ширину. По драбинках можна забратися в передсердя та шлуночки, відчути записані на магнітофонну стрічку биття, подивитися, як замикають отвори клапани, як функціонують стінки і перегородки. Існують десятки способів зняти електро - або фонограму серця, проаналізувати його «мелодію» або «шуми», провідність біоелектричних імпульсів. Знайдено багато хімічних, рослинних і, як ми тепер знаємо, «живих» медикаментозних засобів, які допомагають серцю в скрутну хвилину, полегшують його роботу. Навіть після такої страшної і коли-то, безумовно, смертельної хвороби, як інфаркт, нині 80 відсотків хворих одужують і в нашій країні, наприклад, повертаються до колишньої роботи. Це не перемога? «Все це дуже важливо і добре. Але цього недостатньо,- стверджує Герой Соціалістичної Праці, лауреат Ленінської премії академік Е. І. Чазов. - Число захворювань серця і судин у всьому світі продовжує неухильно рости. За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, смертність від цих хвороб серед людей 35 - 44 років збільшилася останнім часом на 60 відсотків. Якщо раніше сидіти біля ліжка хворого з ліками і кисневою подушкою, це не приведе до розуміння того, як працює система. А без цього далеко не просунешсяМи зобов'язані знайти радикальний шлях не тільки лікування, але і попередження хвороб. Для цього необхідно перш за все досконально дізнатися, що ж таке серце. Дізнатися тонкощі. На рівні молекул та клітин вивчити обмін речовин в серцевому м'язі, способи накопичення і споживання енергії, тонкі механізми розвитку і оновлення тканин...» Отже, вперше по-іншому сформульовано завдання. Не просто - «лікувати серце». Не тільки - «допомогти серцю». Але насамперед запитати у самого серця, а подобається йому, як його лікують? Він хоче, щоб на нього впливали так, як це вміє зараз людина? Різні речі - психологія лікаря і психологія дослідника. Рідко вони поєднуються в одній людині. Рідко поєднується розуміння того, що треба клініці, і передбачення, на яких шляхах це треба шукати. Як, подолавши професійний бар'єр, сказати собі, що медичним дослідним установам звичайного типу не під силу навіть постановка такої задачі, не кажучи вже про її вирішення, що обов'язково потрібна спільна робота лікаря і вченого високої кваліфікації? Мало того.Потрібен комплексний охоплення проблеми різними установами, тому що навіть самий блискуче оснащений інститут не може мати повного комплекту вузьких і різнобічних спеціалістів. А без цього не можна отримати якісно нового знання. Сьогодні, коли Всесоюзний кардіологічний науковий центр (ВКНЦ) вже почав видавати продукцію», все здається само собою зрозумілим. Між тим спочатку не так-то просто було керівнику центру Е. І. Чазову довести своїм колегам-медикам, чому чисто медичному закладу необхідно виділяти більше половини бюджету численним лабораторіям, які не сьогодні і навіть не завтра, нічого, по всій видимості, хворому не дадуть.Чому теоретичне керівництво дослідницькою роботою доцільно доручити не кардіолога, і навіть не медику, а випускнику Ленінградського університету доктору біологічних наук, професору Ст. Н. Смирнову, переконати своїх колег, що він здатний стратегічні ідеї клініциста перевести на конкретний біохімічний мову наукових завдань лабораторії. Чому потрібні були кадри тільки з найкращих університетів, від першокласних вчителів - центр йшли учні академіків С. Северина, А. Спіріна, членів-кореспондентів АНР В. Березина, Ст. Скулачева.І, нарешті, чому Кардіологічному центру, що об'єднує та спрямовує весь багатокомпонентний комплекс теоретичних досліджень серця, яке співпрацює з Інститутом біоорганічної хімії АН, інститутами НДР і Угорщини, Вандербилтским університетом в Нешвіллі (США) та іншими життєво необхідні співпраця з Центральним інститутом удосконалення лікарів і власна клініка, де хворі постійно перед очима, мовчки нагадують і чекають і негайно отримують все, що знайдено. Хворі, у яких і сенс, і кінцева мета всієї глобальної стратегії пошуку. Що ж, Кардіологічний центр - це принципово новий тип організації наукових досліджень в країні, головний установа, відповідальна за наукові програми в області кардіології, за завтрашній день клінічної допомоги. Радикальні зміни завжди потребують певної психологічної перебудови. Зате зараз колектив ВКНЦ - єдиний організм, чітко вирішує поставлені завдання. В ньому створені сильні, професійно підготовлені групи по кожній проблемі, прагнуть знайти «підходи до серця». Серце - надзвичайно складний орган, ідеально сконструйований природою, єдина м'яз, яка ні на секунду не припиняє працювати все життя. Але при всій своїй складності воно виконує єдину функцію - прокачує кров через систему судин. З силою скорочуючи стінки, серце виштовхує і жене кров у найвіддаленіші ділянки тіла, доставляючи їм кисень і поживні речовини. При розслабленні, навпаки, створює негативний тиск у венах, щоб відсмоктати, витягти з тканин відпрацьовану кров, насичену вуглекислим газом і іншими «шлаками» - продуктами життєдіяльності клітин. Кожну хвилину здорове серце викидає 70 хвиль крові - імпульсів життя. Легка фізичне навантаження, наприклад спокійна прогулянка, змушує збільшити число скорочень до 80 - 85. Швидкий біг при тренованому серці піднімає цю величину до 130 - 140. При цьому в судинне русло надходить замість чотирьох - семи до 15 літрів крові. Значить, серце, насамперед, потужний насос. Так, власне, його й вивчали століттями.Але спробуємо разом з вченими подивитися на цю його функцію з точки зору клітинної та молекулярної кардіології, що вивчає процеси обміну речовин у здоровому і ураженому хворобою міокарді. Докладніше познайомимося лише з кількома напрямками фундаментальних досліджень, підказаних спочатку поняттям серце - «насос». - Працювати з людським серцем біохіміку важко,- розповідає академік АМН Ст. Н. Смирнов, заступник генерального директора ВКНЦ експериментальної кардіології, лауреат Ленінської премії.- Ні проникнути в нього, ні взяти пробу не можна. В основному ми ведемо експерименти з лабораторними моделями і препаратами серця тварин - щурів, голубів, жаб... Намітити завдання досліджень нам допомогли клініцисти. Адже якщо серце - насос, можна подивитися, що м'яз серця забирає з крові, що викидає. Так народився задум експериментів з азотистої обміну - один з перших, підказаних Е. І.Чазовым для спільних розробок Відділенням невідкладної кардіології та лабораторією метаболізму міокарда. При кожному скороченні серця його клітини споживають кисень і вивільняють аміак - сильно токсичне з'єднання. Накопичуючись, це з'єднання може зупинити багато обмінні процеси в міокарді. Тому мудра природа передбачила складний механізм нейтралізації аміаку, так звану реакцію трансамінування. Здавалося, це «чиста наука» - вивчення важливою реакції обміну. Однак усяка «чиста наука» часто виявляється досить корисною для практики, причому з найнесподіваніших сторін. Поглиблені аналізи виявили, що обмін аміаку в тканині серця, на відміну від постійних обмінних реакцій, проходить у різних пацієнтів по-різному. У ряду хворих чомусь «скаче» величина необезвреженного аміаку на виході з серця.Тоді вже спеціальними аналізами досліджували кров пацієнтів, страждаючих ішемічною хворобою, і виявили, що не тільки загострення хвороби, але будь-яке невелике порушення серцевої діяльності викликає різкий розлад механізму нейтралізації аміаку. При хворобі серце може нейтралізувати аміак, утворюючи сечовину. Її зміст стає в 5 - 10 раз вище, ніж в тканини нормального серця. Як це відбувається, поки не зовсім ясно. Це завдання подальших досліджень. Дані щодо зміни азотистого обміну серця у хворих на ішемічну хворобу і, зокрема інфаркт міокарда, отримані в Кардіологічному центрі, знайшли підтвердження в клініках країни, так і за кордоном. Дослідження азотистого обміну серця в експерименті та клініці зараз виходять на новий рівень: у спільних роботах ВКНЦ АМН та Інституту біоорганічної хімії імені М. М. Шемякіна АН розпочато вивчення швидкостей окремих реакцій азотистого метаболізму серця з застосуванням нешкідливого важкого ізотопу азоту -15 і складної техніки мас-спектрометрії.Це дозволить оцінювати початок перебудови обміну у хворих ще на таких стадіях захворювання серця, коли хвороба тільки наближається. Для клініки сьогодні порушення азотистого обміну серцевого м'яза - важливий показник хвороботворних проявів, розвитку серцевої недостатності. Для того щоб маленькому - з кулачок - насосу безупинно виконувати величезний обсяг роботи, хитаючи десять тонн крові на добу по малому і великому колі, треба мати безперебійне постачання енергією. Як організовано цю постачання? Що являє собою серце, як мотор, що виробляє енергію? Так народилася завдання, до вирішення якої треба було підходити з трьох сторін - хіміко-кінетичної, електрофізіологічного та біохімічного. Кожна клітина серця виконує свою роботу з максимальною ефективністю. Було відомо, що в складних біохімічних циклах окислюються з участю кисню глюкоза та жирні кислоти, перетворюючись в вуглекислоту. При цьому утворюється енергія у формі специфічних молекул, аденозинтрифосфорної кислоти і креатинфосфату, отримали скорочену назву АТФ і КФ. Ця енергія, зокрема молекули АТФ, утворюється і зберігається, як в акумуляторах, в особливих клітинних утвореннях - мітохондріях, як би в мішку з подвійної мембрани, своєрідному виді - захисному бар'єрі будь-якої клітини.А коли АТФ стає необхідна для скорочення м'язової тканини, вона використовується зовсім в інших утвореннях клітини - міофібрил. Таким чином, усередині клітини місця вироблення, зберігання і використання енергії розділені простором. Як же вони об'єднуються? Хто дає сигнал на подачу енергії для скорочення? Крім АТФ, енергія існує у вигляді КФ, відкритого ще в 1927 році. Вважалося, що КФ - один із способів запасати енергію, якщо виникає її надлишок. Дослідники Кардіологічного центру - група кандидата хімічних наук Ст. Сакса, як фахівця з хімічної кінетики, і доктора біологічних наук. Л. Розенштрауха, як электрофизиолога,- довели, що такі уявлення абсолютно неправильні, і роль креатинфосфату куди більш активна і важлива. Їм вдалося створити і описати кількісну модель перенесення енергії всередині клітин, за якою АТФ - робоча енергія, а КФ - транспортна форма. АТФ, утворюючись в «електростанціях» - мітохондріях, там і буде знаходитися, поки шляхом складних перетворень не прийме форму КФ.У свою чергу КФ, потрапляючи до «споживача», не може самостійно діяти на скорочувальний центр - систему міофібрил, а знову перетворюється в АТФ. З'ясувалася і така цікава і важлива для клініки деталь при захворюванні, коли серце не може скорочуватися в повну силу, в першу чергу падає кількість не «робочої» енергії - АТФ, а зникає ледь не до нуля транспортна форма - креатинфосфат. В цій роботі по спільній програмі брали участь і американські вчені, зокрема доктор Шелл з Лос-Анджелеса і доктор Віале з Балтімора. В. А. Сакс їздив в лабораторію доктора Вільямсона у Філадельфії, де почав роботи, продовжені потім у Москві. Міркуючи теоретично, раз не вистачає саме транспортної форми, тобто споживач не отримує потрібну порцію енергії і це викликає порушення функцій серця, то можна йому цей «пайок» доставити. Причому зовсім не обов'язково доставляти енергію звідти, де вона виробляється. Можна втрутитися десь по дорозі і штучно забезпечити енергією изнемогающее від її нестачі серце. Потрібно втрутитися у перенесення енергії. Тоненька смужка - всього в один міліметр - вирізана з серця жаби. Смужка б'ється, скорочується так само, як ціле, нормальне серце. Раз, два, сорок, сто, п'ятсот разів, 8 годин підряд. Потім починає втомлюватися. Скорочення все повільніше, тихіше, сила їх падає в три рази. Ось-ось настане кінець. При цьому кількість АТФ у смужці майже не змінюється, а креатинфосфат вимивається, і його вміст знижується теж в три рази! Якщо зараз ввести КФ, то сила скорочень відновиться - смужка серця буде працювати в повну силу. Так уперше у світі доктор біологічних наук Л.Розенштраух з співробітниками довели, що сила скорочень серця прямо залежить від внутрішньоклітинного вмісту КФ. Створено нове уявлення про енергетичному обміні серцевого м'яза. Там, де штучно можна доставити енергію, серце буде врятовано. На жаль, поки не можна таким простим і ефективним шляхом врятувати ні людське серце, ні взагалі серце ссавців. Воно має занадто могутній захисний мембранний бар'єр, який не допускає впровадження енергетичних порцій ззовні. А інфаркт - результат дефіциту енергії. Як «перехитрити» тканина серця, не пошкодивши бар'єр,- це теж напрямок сьогоднішніх досліджень Кардіологічного центру. Скільки енергії ні подавай на міофібрили, накопич там скільки хочеш АТФ, вони не скоротяться без спеціальної команди. Таку команду подає кальцій, який проникає в клітину і взаємодіє з скорочувальної системою серця. Серце стислося в грудку, виштовхнувши кров, але ж треба ще й розслабитися, відпочити і засмоктати для очищення венозний потік. Графік робіт бездоганно чоток - за добу приблизно 8 годин серце знаходиться в стані скорочення, 16 - розслаблення. Зауважимо, розслаблення в два рази більше: треба відновити сили. Значить, чіткість цій стадії не менш, а може, й більш важлива, ніж скорочення. Але якщо кальцій, дав команду на скорочення, не видалити від міофібрил, то механізм розслаблення не спрацює. Хто і як його видаляє? Як не дивно, багато дослідників, довгі роки займалися механізмом скорочення, залишали без уваги систему розслаблення.Цим зайнялася група біохіміків Кардіологічного центру під керівництвом кандидата біологічних наук Д. Левицького. Якщо робота кинетиков і электрофизиологов щодо швидка й компетентна, то у біохіміків вона воістину каторжна і невдячна. Яке треба мати наполегливість, володіти яким ентузіазмом, щоб два роки копітко і нудно, 10, 12, 14 годин на добу (експеримент не можна перервати) очищати і виділяти білки мембран - довгі, складно закручені в просторі освіти, втоплені в товщі жироподібних речовин. Але без визначення і виділення білка-ферменту, головного «дійової особи» будь-якого клітинного процесу, немає ні результату, ні завершеної роботи. Головне слово завжди за біохіміками. Тисячі тварин, тисячі голубиних, щурячих, бичачих сердець, принесених в жертву богу науки. Адже треба спочатку підібрати джерело, з якого можна буде витягти потрібний білок. Пекельна праця. Зате коли отримано активний препарат - біохіміки стають потрібні всім. З біохіміками ВКНЦ з великим бажанням співпрацюють не тільки вітчизняні, але й закордонні інституції. Їм вдалося створити нове уявлення, яке полягає в тому, що розслаблення м'яза серця відбувається так само, як і розслаблення скелетних м'язів.Це доведено вперше, адже, на відміну від скелетних, м'яз серця ніколи не буває нерухомою, і передбачалося, що механізм, нею керуючий,- інший. Так і серце саме по собі не просто м'яз - це переплетення судинних, м'язових сполучних клітин і «електростанцій» - мітохондрій, яких, до речі, найбільше. Група біохіміків під керівництвом Д. Левицького не тільки показала, як відсмоктується кальцій під час розслаблення, але і виділила в чистому вигляді і активному стані білки системи кальцієвого насоса, в результаті човникової роботи яких забезпечується ритмічна робота серця. Кальцієвий насос - поняття дуже широке, білковий склад насоса з'ясовано спільно в роботах з вченими ряду країн. З точки зору молекулярної кардіології креатинфосфат і система кальцієвого насоса визначають скорочувальну здатність серця, чіткість його роботи, не дають наступати втоми. А з точки зору просто кардіології та фізіології? Як виявляються ці молекулярні микромеханизмы в макросистемі - загалом серце? Цим проблемам віддав багато років життя професор Ф. Меєрсон з патофізіології Інституту АМН. Він займається тим же обміном речовин - метаболізмом міокарда при приспособившемся, але збільшеному серце і серцевої недостатності. Живий організм володіє високим ступенем пристосування до мінливих умов навколишнього середовища. І серце не виняток. Це дуже консервативна система. Якщо ж серце раптом виявляється не в змозі пристосуватися до перевантаження - значить, щось змінюється в енергетичному забезпеченні або порушуються потоки іонів через мембрани. Як домогтися, щоб серце без зривів виносило перевантаження?І що таке перевантаження - адже відомо, що нетреноване серце при бігу скорочується до 130 - 140 ударів в хвилину, і з 15 літрів крові, проталкиваемых у велике коло судинного русла, лише півлітра надходить в артерії, що живлять міокард. Це голодний пайок для скажено колотящегося насоса, він знемагає, працює на межі. А у біжить спортсмена серце майже не прискорює ритму, але пропускає до 25 - 30 літрів крові на хвилину, залишаючи 0,8 літра для себе. В принципі, будь-яке серце може дуже швидко пристосуватися до будь перевантаження, в 5 - 6 разів піднімаючи тиск в шлуночках. Однак все це дуже ненадовго. Воно може раптово і здати. Крім системи строкової і короткої адаптації, розвиваються ще й тривалі пристосувальні механізми. Вдалося показати, що, коли навантаження велика і довга (наприклад, при пороці клапанів), серце починає рости. В лабораторії створювали на тварин моделі, де ускладнювалося нормальне надходження крові з аорти в серце. Стягували устя аорти у кролів в 4 рази і спостерігали, що відбувається через різні проміжки часу. І ось з'ясувалося, що в основі зростання серця лежить підвищення активної вироблення нуклеїнових кислот і білків. Серце може зростати, збільшуючи свою масу майже вдвічі. Воно зростає до тих пір, поки навантаження на 1 грам ваги не знизиться до рівня нормальної. Таким чином зміна структури тканин забезпечує функціональну діяльність.Виявилося, що така взагалі основа забезпечення більшості довготривалих пристосувальних систем організму. Генетичний апарат клітин серця відповідає на сигнал тривоги, проте не рівномірним збільшенням маси. В основному «виготовляються» мітохондрії. Ми пам'ятаємо, що це электрофабрики, де створюється паливо клітини - АТФ. Коли при перевантаженнях виникає дефіцит енергії, серце розгортає додаткову мережу електричних фабрик-станцій. Це вже не просто зв'язок: функція - структура, а гнучка, оперативна зворотний зв'язок. В першу чергу нарощуються короткоживучі структури: мітохондрії живуть 5 днів, а міофібрили - 12 днів. Ф. Меєрсон виділяє на цій основі три типи серця. Це серце спортсмена - треноване, в міру збільшене, з помітним підвищенням функціональних здібностей на кожен грам ваги. Серце хворого збільшена до межі, іноді 700 - 900 грам замість 300, але з протилежним спортивного зміною ключових структур; кожен грам такого серця ледве-ледве справляється із забезпеченням елементарних життєвих потреб, перевантаження йому витримувати важко, а іноді і неможливо. І серце ледаря.Воно невелике, власне, нормальний за розміром - 300 - 500 грам, але функціонально майже не відрізняється від гіпертрофованого серця хворого. Єдиний механізм адаптації визначає всі три стани. Як ці уявлення можна використовувати для запобігання захворювань? Що лежить в основі механізму адаптації? Вдалося довести, що поступове періодичне дію висотного кисневого голодування в умовах барокамери різко підвищує опірність до основних захворювань серця та мозку, а також системи кровообігу. Саме такий різносторонній підхід і з точки зору молекули і клітини, і з боку цілого серця - дозволив, як ми бачимо, пролити світло на багато таємниць, відомі до цих пір тільки самого серця. Хочеться сказати і про деяких більш пізніх і тому нові результати. З'ясувалося, наприклад, що кожне серце має індивідуальні пристосувальні механізми до перевантаження. Що одному під силу, для іншого - зрив і хвороба. І що хто-то набагато гірше пристосовується навіть при наполегливій тренуванні, а хтось- краще. Не виключено, що незабаром з'явиться можливість заздалегідь визначити ту межу, ту межу, за якою може відбутися зрив. Це дуже важливо для людей, чиє життя постійно пов'язана з перевантаженнями, - для спортсменів, льотчиків, водіїв та, звичайно, космонавтів. Маленький клубочок в нашій грудей, зосередження багатьох таємниць життя, дуже повільно і дуже поступово відкриває свої секрети людям. - Не випадково, мабуть, ацтеки в биениях серця, в рухах крові «по колам життя» передбачали якусь причетність до одвічних круговращениям Сонця - життєдайного світила, що дарує свою щедру міць рослин і бактерій, Землі й людини. Подчиняющему музиці своїх сфер, своєму магічному биття всі ритми життя... Про це - заключний нарис. | |
| Переглядів: 456 | |
