Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий

Азимов Айзек

Из-за того что это необычный изотоп, мы можем проследить за его переходом из одного вещества в другое, мы в состоянии определить его местонахождение и степень включения в те или иные вещества во время их химических превращений в живых тканях. Такие изотопы можно сравнить с ярким ярлычком, который позволяет нам легко отличить свою сумку или чемодан среди чужих вещей в багажном отделении, когда мы путешествуем по железной дороге. По этой причине вещества, содержащие различные изотопы, называются мечеными.

Теперь давайте выясним, как меченый глицин помогает определить срок жизни красной клетки. Допустим, в течение двух дней

человек получает его с обычной пищей. У испытуемого через определенные промежутки берут анализ крови и проверяют гемоглобин на содержание азота ¹⁵. Экскременты также анализируют на содержание этого изотопа. В течение недель в гемоглобине повышается содержание азота ¹⁵, так как глицин медленно включается в молекулы гемоглобина. Причина такой медлительности кроется в том, что значительная часть глицина сначала попадает в другие белки и только после этого в гемоглобин.

После первых двух недель содержание азота ¹⁵в гемоглобине достигает своей высшей точки, после чего в течение трех месяцев или более остается неизменным. В то же время уровень азота ¹⁵в экскрементах остается стабильно низким. Это показывает, что красные клетки не расщепляются случайно, поскольку если бы это было так, то азот ¹⁵начал бы выводиться из организма сразу же после достижения пика своего содержания. Кроме того, в желчных пигментах накапливалось бы все больше и больше азота ¹⁵, поскольку эти пигменты представляют собой расщепленные гемы. Они бы выводились из организма, и в экскрементах наблюдалось бы повышенное содержание азота ¹⁵.

Однако ничего этого не происходит. Наоборот, после примерно ста двадцати дней стабильности наблюдается внезапное уменьшение содержания азота ¹⁵в гемоглобине и одновременно резкое увеличение его выделения из организма. Очевидно, прожив около четырех месяцев, красные клетки, образовавшиеся в то время, когда в организм вводили меченый глицин, начинают расщепляться более или менее одновременно.

Этот эксперимент позволил ученым сделать вывод, что средняя продолжительность жизни человеческой красной клетки равняется примерно ста двадцати пяти дням. Некоторые живут немного дольше, некоторые меньше, так же как и средняя продолжительность жизни людей равна семидесяти годам, но одни умирают молодыми, а другие живут до глубокой старости. Результаты, полученные при помощи изотопов, подтверждаются более ранними опытами с использованием менее точных методов. Научные выводы всегда бывают основательнее, если сделаны на основании независимых исследований. Конечно, некоторые красные клетки образуются каждую секунду, а некоторые каждую секунду достигают своей зрелости и погибают.

Если в организме взрослого человека в среднем находится 25 000 000 000 000 (25 триллионов) красных клеток и каждый день разрушается 0,8 % из них, значит, каждый день гибнут 200 000 000 000 (200 миллиардов) клеток, а в секунду — 2 300 000. Само собой, это не должно вас волновать. Организм способен заменять погибшие клетки сразу же после их гибели.

Красные клетки в организме других животных не обязательно живут такое же время, как и в организме человека. Красные клетки собак живут всего около 107 дней, а у кошек и кроликов только 68 дней.

В экспериментах над животными можно использовать радиоактивные изотопы, которые обычно не существуют в природе, их получают в лабораторных условиях. Радиоактивные изотопы неустойчивы и постоянно расщепляются, освобождая обладающие высокой энергией субатомные частицы, которые можно легко заметить с помощью специальных приборов — счетчиков. Наиболее известным из них является счетчик Гейгера.

Радиоактивные изотопы легко определить количественно, и для анализа их нужно совсем немного. Определение не требует наличия дорогого и громоздкого масс-спектрометра. Поэтому большинство экспериментов проводятся с радиоактивными изотопами, а не с необычными, но безвредными, как, например, азот ¹⁵. К тому же одним из величайших преимуществ атомных исследований является то, что ядерные реакторы способны производить радиоактивные изотопы в таких количествах, что вещества, в состав которых они входят, можно купить по сравнительно невысокой цене.

Радиоактивные изотопы людям не вводят, кроме особых случаев. Излучение субатомных частиц, высвобождаемых при расщеплении изотопов, может повреждать ткани и вызывать лучевую болезнь, если его доза слишком высока. Ученые, работающие с радиоактивными изотопами, должны следить, чтобы уровень радиации никогда не превышал безопасных для жизни значений. Эта работа не опаснее, чем работа бактериолога, принимающего все меры, чтобы не заразиться патогенными бактериями, которые он изучает, или мясника, которому следует беречь пальцы от своего топора.

Если организму достаточно запасенного впрок железа, а к тому же еще и с пищей поступает небольшое количество этого элемента, то зачем беспокоиться об анемии? Взрослому мужчине обычно это делать и не приходится. Создав в организме достаточный запас железа, можно не беспокоиться о будущем, все должно идти гладко.

В случае чрезвычайной ситуации, если человек получил травму и у него развилось кровотечение, бывает необходимым возместить потерянную кровь и все содержащиеся в ней элементы, в том числе атомы железа. Тогда-то и пригодятся атомы железа, входящие в состав ферритина, и тогда поступление железа с пищей пополнит запасы этого белка.

Ситуация с женщинами моложе пятидесяти лет обстоит менее благополучно. Мужчина может вести себя осторожно и избежать кровотечения, однако женщина теряет кровь регулярно (обычно каждые четыре недели) в результате менструального цикла. Таким образом, ее потребность в железе выше, чем у мужчины. Поэтому простая железодефицитная анемия намного чаще встречается у женщин (особенно молодых, которые, ко всему прочему, хотят сохранить стройную фигуру при помощи самостоятельно разработанной и не контролируемой врачом диеты с недостатком минералов и витаминов).

Проблема дефицита железа особенно остро встает во время беременности. В это время менструации прекращаются и происходит формирование плода, который получает все питательные вещества из материнского организма, в том числе и необходимые для создания запасов крови. Материнский организм должен не только поставлять железо для крови плода (даже ценой опасного для здоровья будущей матери дефицита этого микроэлемента), но и запасы железа, которые будут служить резервом для ребенка в течение первых месяцев после рождения. Переход железа в растущий плод примерно на 60 % больше, чем количество, которое потерялось бы при менструациях в течение девяти месяцев, если бы женщина не была беременна. Понятно, почему таблетки, в состав которых входят легко усваиваемые вещества, содержащие неорганическое железо, прописываются почти каждой беременной женщине.