Почему мы не похожи друг на друга

Очерки о биологической индивидуальности

Белки тканевой несовместимости отличают каждого из нас от окружающих и от всех живущих на планете людей. Чем же мы отличаемся друг от друга, в чем причина этой несхожести?

Этот сайт рассказывает о новейших исследованиях и намечающихся перспективах в расшифровке многих секретов биологической индивидуальности организмов.

 

Надежный механизм

Пять с лишним тонн крови за сутки протекают по ста тысячам километров нашего разветвленного сосудистого русла, даря клеткам тела необходимый кислород и унося углекислоту и шлаки. Скорость тока крови регулируется не только диаметром сосудов, но изменениями их просвета, зависящими от нервных и гормональных сигналов. Стенка кровеносных сосудов определяет и ограничивает выход клеток в окружающие ткани. Наиболее частые путешественники через эту границу - лимфоциты, обладающие способностью из округлых клеток превращаться в веретенообразные, которые и пронзают в определенных местах эластическую трубку. В некоторых участках сосудистого русла, в посткапиллярных венулах этот обмен лимфоцитами между кровью и тканями носит особо оживленный характер. Стенка вен является не механическим барьером, а гибким, направляющим фильтром, несущим особые рецепторы.

Самые простые клетки крови, не имеющие даже ядра, - эритроциты - составляют основную массу этой «реки жизни». Любой эритроцит, а их в организме 25 триллионов, содержит несколько миллиардов молекул гемоглобина, а к каждой из них крепится по четыре атома железа. К ним и присоединяются атомы кислорода, образуя непрочный комплекс как раз для того, чтобы легко отдать кислород тканям. Одновременно эритроциты участвуют в водном и солевом балансе, они набухают в венозной крови и отдают лишнюю жидкость крови артериальной. Это важно для дыхания и потоотделения. У красных кровяных клеток вполне определенная форма, это крохотные диски, стиснутые посередине. Иногда эритроциты называют двояковогнутой линзой.

Такая простейшая клетка, фактически контейнер или бурдюк для транспортировки газа, за 120 дней своей жизни только с этой целью используется сотни тысяч раз и проходит расстояние около 1600 км. Попутно те же клетки избирательно в разных мест всасывают или выделяют жидкость, а также ликвидируют любые бреши в стенке сосудов. Эритроциты перемещаются в сосудах быстрее плазмы, как плоты по реке плывут быстрее течения. Каждую секунду в кровотоке появляется 2,5 млн. новых эритроцитов и столько же изымается из обращения. За сутки мы вдыхаем 10-15 тыс. л воздуха, а обмен носителей кислорода за то же время не превышает 0,2% от их общего числа.

Мы вдохнули - такое естественное, до тысячи раз повторяемое нами каждый час движение. И миллион ресничек слизистой оболочки нашего дыхательного тракта заколыхались, очищая воздух от частичек пыли, фильтруя его и согревая на всем пути следования по бронхиальному дереву. При спокойном дыхании в наши легкие одномоментно поступает 3-4 л воздуха, которые растягивают стенки сотен миллионов мелких ячеек легочных альвеол. В стенках альвеол, общая площадь которых достигает 90 м2, происходит двусторонний газообмен между воздухом и кровью. Здесь же присутствует множество фагоцитов, альвеолярных макрофагов, которые в хорошо аэрируемых условиях обеспечивают первую линию обороны организма от токсических и микробных факторов, нацеленных на тонкую перепонку с густой сетью кацилляров.

Из легких от огромной площади легочных капилляров обогащенная кислородом кровь понесет жизнь клеткам и тканям. Но вместе с тем легкие выполняют еще выделительную функцию и регулируют теплоотдачу организма. Ни с чем нельзя сравнить ткани легкого по упругости и эластичности, ведь при неизменном ритме дыхания легкие с окутывающей их плеврой наполняются воздухом и спадаются 25 000 раз в сутки и около миллиарда раз в год. За жизнь человек в среднем вдыхает 380 тыс. м3 воздуха и потребляет около 40 т пищи.

Пища, размельчаемая и смоченная слюной во рту, затем подвергается перевариванию и ферментативной обработке в желудке. По составу слюны можно судить о самых различных заболеваниях, слюна также концентрированный антибактериальный продукт. В желудке на 1 мм2 слизистой оболочки приходится около 100 желез, выделяющих пищеварительный сок. Справедливо желудочный сок и сок, выделяемый в кишечном канале, также отнести к защитным жидкостям организма. Под действием желчи, сока поджелудочной железы и кишечных секретов пищевая масса расщепляется на составные элементы углеводов, жиров, белков. Одна только тонкая кишка имеет на своей внутренней поверхности около 5 млн. ворсинок, через которые происходит всасывание питательных веществ. В многочисленных лимфатических узлах, образующих околокишечные сплетения, происходит разоружение бактериальных продуктов и транспорт в просвет кишечника секреторных иммуноглобулинов. Всосавшиеся токсические вещества подлежат нейтрализации в печени.

В удалении шлаков вместе с кишечником важную роль играют почки. Через сосудистые клубочки и извитые канальцы почек вся масса крови проходит 300 раз в сутки. Через каждую почку за 1 мин протекает более полулитра жидкой части крови - плазмы. Это огромное количество жидкости фильтруется через стенки множества извитых канальцев, общая длина которых у человека достигает 100 км и занимает площадь 6 м2, хотя каждая из почек умещается на ладони. Отшлифованный механизм фильтрации обеспечивает обратное всасывание в кровь всех растворимых в плазме полезных веществ (глюкозы, витаминов, аминокислот) и формирование в сутки 1,5-2 л мочи, с которой выделяется до 30 г мочевины, излишки солей, неутилизированные лекарства. Почки не только выделительный орган, но и регулятор кислотно-щелочного равновесия крови, водного баланса. Вот как разумно природа наделила каждую систему несколькими содружественными функциями.

Поверхность кожи человека составляет в среднем около 2 м2. Каждую минуту через кожу проходит около 0,5 л крови. В коже рассеяно 250 тыс. Холодовых рецепторов, 30 тыс. тепловых, миллионы болевых окончаний, сотни тысяч рецепторов осязания, 3 млн. потовых желез, огромное количество лимфоидных клеток. Мы уже говорили о недавно изученной способности клеток кожи распознавать «свое» и «чужое»; регулировать созревание Т-лимфоцитов. Общее число волос на голове от 88 до 140 тыс. (больше - у блондинов, меньше всего - у рыжеволосых), а на всем теле еще около 20 тыс. Волосы растут со скоростью 0,35-0,4 мм в сутки, за 24 ч общий прирост всех волос составляет примерно 30 м, а за всю жизнь у человека выпадает и вырастает вновь более 1,5 млн. волос.

Нервная система человека содержит около 20 млрд. нейронов. Они неравной величины, самые крупные клетки в 1000 раз больше самых мелких. Зрелые нейроны - высокоспециализированные клетки, именно они-то и не восстанавливаются, хотя в принципе нервные клетки способны делиться, что показали опыты по пересадке эмбриональной нервной ткани. Поперечник нервных отростков, связывающих клетки, колеблется от 0,5 до 20 мкм. Более половины всех нейронов сосредоточено в больших полушариях головного мозга. Общая площадь коры головного мозга варьирует от 1468 до 1670 см2. Масса мозга человека составляет 1/64 общей массы тела. За минуту через мозг протекает 750 мл крови, т. е. 1/12 общего ее объема. Из черепа выходит 140 тыс. нервных волокон (входит 2,5 млн.), они несут приказы к органам чувств, мышцам мимическим, жевательным, глотательным, к внутренним органам. Мозгу достаточно 0,05 с, чтобы распознать объект, изображение которого зафиксировал глаз; он обрабатывает лишь несколько процентов информации, а более 90% ее отбрасывает как ненужную.

Иммунная система организма состоит из лимфоидных клеток, а также многочисленных растворимых регуляторных молекул. Масса лимфоидной ткани взрослого человека около 900 г, что в 9 раз больше, чем масса всех желез внутренней секреции. Эта система включает 1012 лимфоцитов и 1020 молекул антител. Лимфоцитов в организме во много раз больше, чем нейронов, они подвижны и взаимодействуют друг с другом контактом или с помощью растворимых медиаторов. Подобно нервной системе, иммунная система обладает памятью, все ее функции генетически обусловлены.

Близкое отношение к иммунитету имеет «сестра крови» - лимфа. Лимфатическая система начинается капиллярами, которые, как миниатюрные насосы, всасывают из межтканевой жидкости крупные молекулы. Затем лимфа, обогащенная витаминами и гормонами, насыщается лимфоцитами. Этот питательный концентрат начинает свой долгий путь к органам и тканям. Лимфатические узлы, как контрольные заставы, проверяют состав лимфы, которая в них протекает медленно через сплетения тонких сосудов, заполненных пористым материалом. Здесь фагоцитируются все бактерии и обезвреживаются токсические продукты до того, как они могут попасть в кровь. Но «ловушки» способны играть и обратную роль, так как здесь могут оседать клетки злокачественных опухолей или иногда развиваться воспалительные процессы.

Главный лимфатический сосуд длиной 45 см состоит из трех отделов. В его нижнем конце имеется расширение- цистерна, куда стекается лимфа, обогащенная белками и клетками. Когда этот резервуар переполнится, открывается выпускной клапан, и лимфа оттекает в грудной отдел под аортой. Здесь лимфа вторично накапливается перед ее выбросом в венозную кровь. Сам выброс напоминает кипение и разбрызгивание жидкости. Лимфообращение всегда происходит в одном направлении, малейшие нарушения в транспорте этой питательной и защитной массы вызывают аварии во многих органах.

Лимфоциты - небольшие округлые клетки с крупным ядром, диаметр которых 5-15 мкм, рождаются в недрах костного мозга. Они составляют примерно 1/3-1/4 белых кровяных клеток. Это значит, что на каждую тысячу лейкоцитов приходится 250-300 лимфоцитов. Отдельные лимфоциты могут жить многие месяцы и годы, сохраняя память обо всех действовавших на организм антигенах. Из общей массы лимфоцитов 70% составляют Т-клетки и 20% В-клетки, синтезирующие антитела.