100 великих тайн человека - Анатолий Бернацкий

В принципе, считают ученые, ничего сверхъестественного в этом нет. Ведь у людей с подобными расстройствами сна, дыхание останавливается не один десяток раз. Но именно в эти моменты в мозг практически не поступает кислород, а также происходят резкие перепады кровяного давления, что в конце концов и приводит к медленному разрушению коры больших полушарий.

350 лет тому назад, точнее, в 1661 году итальянский биолог и врач Марчелло Мальпиги, а вслед за ним голландский натуралист Антони Левенгук с помощью простейших и фактически на то время первых микроскопов обнаружили микроскопические кровеносные сосуды – капилляры. Чуть позже исследователи зафиксировали и эритроциты: это слово в переводе с греческого языка означает «красные клетки». Именно эти структуры, как выяснилось впоследствии, и являются основными клеточными элементами крови.

Кровь, таким образом, является суспензией, в которой форменные элементы занимают почти половину ее объема. Эту часть клеточных структур в крови принято называть гематокритом. Выражается же эта величина в процентах к общему количеству крови в организме. Для человека эта объемная норма равна 45,5 %.

При таком значительном количестве эритроцитов кровь, естественно, должна обладать огромной вязкостью. А если бы красные кровяные тельца являлись твердыми частицами таких же размеров, вязкость крови увеличилась бы примерно в 500 раз.

И вот тут-то и возникает первый парадокс кровеносной системы: как сердцу удается прогнать по всем кровеносным сосудам, даже по таким узким, как капилляры, жидкость, обладающую столь значительной вязкостью?

Ведь согласно законам гидродинамики, сопротивление, которое испытывает движущаяся по трубе жидкость, обратно пропорционально четвертой степени радиуса этого сосуда.

Голландский натуралист Антони Левенгук

В то же время скорость движения жидкости прямо пропорциональна ее вязкости и обратно пропорциональна диаметру трубы, по которой она движется. Вязкость же крови почти такая же, как и у глицерина. Это значит, что кровь по сосудам перемещаться не должна, по крайней мере, так быстро.

Однако кровь, тем не менее, течет. Причем при гематокрите 45,5 % ее вязкость лишь втрое выше вязкость воды, а при гематокрите 85 % – только в 50 раз.

Какие же особенности крови позволяют ей свободно циркулировать по кровеносной системе, пробиваясь в самые мельчайшие сосудики?

Оказывается, все дело в эритроцитах. В обычном состоянии они имеют форму двояковогнутого диска, то есть представляют собой вогнутое в середине с обеих сторон круглое тельце диаметром 8 микрон. Максимальная толщина диска – 4, минимальная – 2 микрона. Внутренняя полость эритроцита заполнена цитоплазмой, в которой отсутствует характерное для большинства клеток ядро. Такое строение эритроцита позволяет ему в соответствии с обстоятельствами менять свою форму во время перемещения по кровеносным сосудам. Особенно в узких капиллярах, просвет которых меньше диаметра кровяного тельца. В этих тончайших разветвлениях кровеносной системы эритроциты принимают обтекаемую форму и движутся единой и стройной шеренгой, один за другим.

В широких кровеносных сосудах, например, в артериях, эритроциты движутся быстрее, чем сам кровяной поток. Это происходит потому, что эритроциты во время движения крови скапливаются в срединной области канала, в которой жидкость имеет наибольшую скорость.

Эритроцит имеет очень прочную и эластичную мембрану, поэтому он, в зависимости от условий среды, может, словно капля ртути, приобретать ту или иную форму.

Например, когда эритроцит движется в обычном кровеносном сосуде, в котором скорость перемещения крови максимальна в центре и почти равна нулю у стенок, то различные его участки находятся под влиянием слоев, имеющих разную скорость. По этой причине эритроцит не плывет, а катится, причем не как колесо автомобиля, а подобно гусенице танка.

Таким образом, пластичная мембрана практически не испытывает сопротивления среды, и кровь, фактически, имеет гораздо более низкую вязкость, чем это могло быть в том случае, если бы эритроцит был твердым.

Кроме того, было установлено, что красные и белые кровяные тельца, а также другие элементы крови несут на своей поверхности отрицательный электрический заряд. И такой же заряд появляется на внутренней поверхности кровеносного сосуда. А так как одноименные заряды отталкиваются, то структурные элементы крови не соприкасаются со стенками сосудов.

Но если вдруг в сосуде появляется повреждение, в этом месте заряд тут же меняется на противоположный, и отрицательно заряженные частицы крови немедленно оседают на образовавшийся «порыв» и быстро его закупоривают. Более того, в результате появившейся разности потенциалов коллоидные частицы начинают коагулировать, что в значительной мере ускоряет процесс заживления возникшего повреждения.

В дополнение к сказанному следует отметить, что была установлена еще одна особенность перемещения крови в сосудах. Оказалось, что элементы крови перемещаются не по прямым линиям, как считалось ранее, а движутся в потоке крови по спиральным траекториям, то есть поток крови их закручивает. Благодаря движению по спирали частицы не слипаются, а значит, не происходит образования тромбов. Установлено также, что кровь в большом и малом кругах кровообращения движется по спиралям, которые вращаются разнонаправленно.

Ученые подсчитали, что человек среднего роста и веса в минуту потребляет около 250 миллилитров кислорода. Опять же, согласно расчетам, это количество он сможет получить только в том случае, если кровь, протекающая по сосудам его тела, из каждых 100 миллилитров своего объема будет отдавать в ткани шесть миллилитров растворенного в нем кислорода. Для этих целей в нашем организме имеется специальная транспортная система – караваны уже известных нам эритроцитов, доставляющих кислород в различные органы и ткани.

В свою очередь, каждый эритроцит на 35–38 % состоит из уникальнейшего вещества – гемоглобина, или, как его иногда называют, молекулярного легкого. И хотя это соединение уже многие десятилетия находится под пристальным вниманием биохимиков и физиологов, тем не менее, оно по-прежнему таит в себе немало тайн и загадок.

И все же об этом веществе ученые узнали многое. Например, что гемоглобин состоит из белковой части – глобина, в состав которого входит четыре полипептидные цепочки. В свою очередь, каждая цепочка связана с одним гемом. Гем же, в свою очередь, состоит из циклического соединения – порфирина, в центре которого находится атом железа.

У этого атома шесть валентностей: четыре удерживают его внутри порфиринового кольца и лежат в плоскости кольца, а две, словно антенны приемника, направлены кнаружи, перпендикулярно этой плоскости. Одна из этих «антенн» связана с цепочкой белка глобина, а другая «охотится» за молекулярным кислородом: и если «охота» оказывается удачной, то гемоглобин превращается в оксигемоглобин.