История изучения крови, ее состава и функций
Зарождение знаний у древних шумеров, вавилонян, египтян хотя и подтвердило жизненное значение крови, но представление о ней оставалось полным мистицизма и веры в сверхъестественные силы
Развитие медицины в Древнем Египте, Китае, Греции, Индии принесло сведения о сердце и кровеносных сосудах, о важном значении их содержимого в жизнедеятельности организма
Но даже у «отца медицины» Гиппократа и его последователя — римского врача Галена понимание роли крови оставалось метафизическим, основанным не на опыте, а на абстрактных воззрениях. В средние века господствовало представление о ней, как о носительнице мистической «жизненной силы».
В эпоху Возрождения получила развитие истинная наука, основанная на наблюдениях, а затем и на опытах. Важными этапами в развитии учения о крови были труды по исследованию кровеносной системы и кровообращения. Основатель анатомии Везалий (XVI век) дал описание человеческого сердца и расположения венозных сосудов.
Но честь завершения всех этих исследований, заслуга открытия сосудистой системы и кровообращения в целом справедливо принадлежит английскому ученому Уильяму Гарвею. В его книге, напечатанной в 1628 г, деятельность сердца и циркуляция крови по артериям и венам большого и малого круга впервые получили правильное описание.
В том же веке Мальпиги (1661 г.) с помощью микроскопа открыл капилляры — мельчайшие сосуды. В них артериальная кровь становится венозной, в них кислород и другие питательные вещества питают ткани органы тела
После открытия капилляров Мальпиги обнаружил в составе крови и эритроциты — мельчайшие красные кровяные тельца. В последующие 300 лет была постепенно изучена жидкая часть крови — плазма и находящиеся в ней кровяные клетки.
Современная наука, вооруженная электронной микроскопией, достижениями химии, физики, биологии, продолжает все глубже проникать в тайны этой удивительной жидкости, о которой Гете устами Мефистофеля сказал: «Кровь — сок совсем особенного свойства».
Судьба перфторана
Иваницкий, как и многие ученые и коллеги, был потрясен гибелью Белоярцева. Прямо в день похорон он подал генеральному прокурору СССР протест «О доведении до самоубийства профессора Белоярцева…». Это было сделано на эмоциях и скорее только помешало установлению истины — подобное обвинение в адрес следствия было слишком серьезным. Сразу же после этого представители следствия на собрании в Пущино заявили, что Белоярцев покончил с собой «под тяжестью улик».
После гибели идейного вдохновителя научной работы следственный процесс разгорелся с новой силой. Уголовные дела завели и на коллег Белоярцева. В газетах выходили скандальные материалы, в институт ежедневно приходили следователи, мешая работать и выискивая несостыковки в лабораторных журналах.
Уже в 1997 году права на патент перекупили не связанные с наукой бизнесмены, а в 2015-м, когда патент закончился, права продали в США. Но наладить его производство на Западе так и не удалось. С точки зрения одного из создателей перфторана, Евгения Маевского, в Штатах для этого не хватило ни грамотных специалистов, ни оборудования. Одной из сторон гения Белоярцева была потрясающая коммуникабельность и способность к управлению коллективом: в группе, занимавшейся перфтораном, были не только биофизики и биохимики, но и технологи, физикохимики и даже кустарные мастера, самостоятельно создающие уникальные приборы. На этих приборах, как сообщает Евгений Ильич, и удалось произвести перфторан. Американцы, несмотря на покупку патента, описания этих приборов не получили. Как метко заметил Евгений Ильич в интервью изданию «Команда 29», «нельзя научиться водить автомобиль, изучая правила ПДД. Им нужно было выкупать всё вместе с аппаратурой и технологами».
В 2018 году перфторан вернулся в Россию. Его «резюме» несколько поменялось — он перестал значиться заменителем крови и стал газопереносящим препаратом.
Травля
По факту доносов на Белоярцева завели дело. Ему не предъявили несанкционированное использование препарата или что-то другое, связанное с перфтораном, — основным обвинением была растрата средств института, которые с точки зрения следствия шли на собственные нужды ученого. Сообщали, что Белоярцев не выплачивал часть зарплаты сотрудникам группы.
Но вердикт следствия был однозначным: отбирал часть зарплаты у подчиненных. Зачем? Чтобы устраивать кутежи и банкеты. Доказательств кутежей и банкетов не было, зато были новые приборы, на которых велась работа. Но ни то ни другое никого не смутило.
Тут нужно сделать еще одну оговорку: по воспоминаниям сотрудников и друзей, у Белоярцева был чудовищно тяжелый характер. С ним действительно было трудно работать, и договоренность об отдаче премий могла усугубить отношение к нему некоторых подчиненных. Всё это могло вылиться в доносы. Но только доносы вряд ли бы серьезно помешали человеку, делающему потенциально полезный для государства продукт. Значит, было что-то еще. Что именно — спорят до сих пор. Кто-то говорит о банальной зависти, кто-то о происках конкурентов: параллельно с группой Белоярцева разработкой заменителя крови занимался Институт гематологии.
В октябре 1985 года проект официально заморозили. Белоярцева сняли с должности заведующего лабораторией и отстранили от научной деятельности.
Есть ли жизнь после антибиотиков
Если в середине XX века ученым казалось, что антибиотики можно открывать бесконечно, то в XXI веке этот процесс существенно замедлился. Начиная с 2000 года производство пошло на спад: появилось всего пять препаратов. За 2015–2016 годы новых антибиотиков вообще не зарегистрировано. Современная наука пока бессильна найти вещество, к которому бактерии не выработали бы устойчивость.
Что у нас остается в запасе? Разве что «антибиотики последнего резерва» — препараты, которые используются крайне редко и приберегаются на крайний случай. Но они крайне токсичны для организма. На смену антибиотикам могут прийти так называемые лантибиотики, или молекулы-ловушки. Эти вещества вырабатываются также самими бактериями, вот только действуют по-другому. Но пока новых лекарств нет, инфекционные заболевания по старинке лечат с помощью давно созданных антибиотиков. Пандемия COVID-19 во многом ускорила выработку резистентности за счет массового приема антибактериальных препаратов и приблизила нас к тому времени, когда антибиотики окажутся бесполезны.
Новое дело врачей
8 марта 1982 года в Москве пятилетняя Аня Гришина неудачно выбежала на дорогу и попала под троллейбус, получив множество переломов и острую кровопотерю. Скорая помощь отреагировала быстро, девочку доставили в ближайшую больницу, но крови ее группы в банке больницы не было. Состояние ухудшалось, начался некроз тканей, мама девочки Татьяна уже подписала документы, необходимые для ампутации. В попытках спасти ребенка предприняли последний рывок — поместили ее в отделение реанимации Филатовской детской больницы.
Виктор Михельсон, главный детский специалист по анестезиологии и реаниматологии, возглавляющий врачебный консилиум, был знаком с разработанным Институтом биофизики перфтораном и, пользуясь связями, выписал в Филатовскую больницу несколько ампул. Проблема состояла в том, что препарат еще не был допущен к испытаниям на людях, хотя почти 3000 экспериментов на животных показали замечательные результаты. Действуя на свой страх и риск, врачи совместно с учеными ввели ребенку препарат — и состояние девочки стабилизировалось в кратчайшие сроки. Девочка была спасена. Ни она, ни ее родители тогда так и не узнали, что препарат, использованный для ее спасения, был нелицензированным.
Может быть интересно
Тогда же перфторан отправили в Афганистан
И даже там, в адских условиях, препарат на ура справлялся с самыми сложными случаями. 26 февраля 1984 года Фармкомитет СССР, приняв во внимание всю информацию о препарате, дал разрешение на клинические испытания. Дело шло к Государственной премии и окончательной сертификации препарата
И тут что-то пошло не так.
Что такое кровь? Состав и функции
Кровь — «жидкая ткань» – необходимая для организма, непрерывно циркулирующая в его сосудах.
Основная ее функция — поддержание обмена веществ и главное — снабжение кислородом всех клеток. Вместе с нервной системой она поддерживает взаимодействие между собой всех частей организма и таким образом участвует в формировании его целостности.
Крови в теле человека содержится около 8% от веса тела. У взрослых людей весом 60—70 кг крови 5—5,5 литра.
Кровь очень сложна по составу. Она содержит воду, белки, дыхательный пигмент, небелковые азотистые вещества, углеводы, жиры и продукты их превращения, а также газы: азот, кислород, углекислый газ.
При центрифугировании или отстаивании кровь (к которой предварительно прибавлены противосвертывающие вещества), разделяется на два слоя: на жидкую часть крови — плазму и массу клеток — «форменных» элементов. У здоровых людей плазма и форменные элементы соотносятся по объему как 55 к 45 процентам.
- В плазме 90% воды. В ней находятся растворенные минеральные соли и органические соединения — белки, сахар, жиры, а также продукты обмена веществ и гормоны. Именно плазмой переносятся питательные вещества по клеткам. Всасываясь из кишечника, они попадают сначала в печень, где подвергаются дальнейшей обработке, а затем доставляются с кровью всем тканям и органам тела.
- Белки, помимо питательного значения, выполняют большую роль в поддержании водносолевого равновесия (альбумин) и в защитных реакциях (гаммаглобулины — носители антител).
- Гормоны, вырабатываемые железами внутренней секреции, осуществляют связь между отдаленными частями организма и взаимодействие их между собой.
К клеточным элементам крови, которые можно увидеть только под микроскопом, относятся эритроциты, называемые красными кровяными тельцами, лейкоциты, называемые белыми кровяными тельцами, и кровяные пластинки, или тромбоциты.
В человеке около 5 литров крови, но через каждый участок тела кровеносными сосудами переносится до 200 000 литров крови и лимфы за сутки!
В организме насчитывается 25 триллионов изолированных друг от друга эритроцитов (что в 10 тысяч раз больше населения нашей планеты), имеющих поверхность около 3 тыс.кв.м (что в 1,5 тысячи раз превышает поверхность нашего тела), около 1,5 триллиона, тромбоцитов, 35 миллиардов лейкоцитов, 3 секстиллиона белковых мицелл с поверхностью в 2 тыс. кв.м.
Постскриптум
Девочка Аня Гришина выросла, по-прежнему живет в Москве и работает юристом. У нее есть семья и двое детей. Она и ее родители, хоть и участвовали в 1980-х в съемке документального фильма о перфторане, всю информацию о случившемся узнали спустя много лет после того, как Феликса Белоярцева не стало. В 2002 году Анна от лица страны вручила оставшимся в живых создателям перфторана премию «Признание».
Генрих Романович Иваницкий до конца боролся за честь института. Много лет он работал директором Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, а в 1994 году, в попытках осмыслить произошедшее, выпустил книгу «Кто убил профессора Ф. Ф. Белоярцева?».
Сын Феликса Белоярцева Аркадий вырос и стал поразительно похож на отца.
Шипы и розы
12 февраля 1941 года медики впервые применили антибиотик для лечения человека. Бактериолог Говард Флори и биохимики Эрнст Чейн и Норман Хитли сделали инъекцию пенициллина английскому полицейскому Альберту Александру. 45-летний мужчина был к тому времени уже почти безнадежен: он поранил лицо шипом розы еще в декабре 1940 года, когда подрезал цветы, и с тех пор у него развилась опасная для жизни инфекция, вызванная стафилококками и стрептококками. Из-за абсцесса лицо несчастного пациента покрылось нарывами, один глаз пришлось удалить при госпитализации.
Антибиотика как лекарства тогда не существовало, врачи выделили антибактериальное вещество из плесневого гриба Penicillium notatum. Создание медикамента произошло по методу микробиолога Александра Флеминга, совершившего свое знаменательное, но случайное открытие природного пенициллина еще в 1928 году, когда он в своей лаборатории наблюдал за загрязненной чашкой Петри. Поскольку опыты с лечебной плесенью к 1940-м годам ограничивались лишь мышами, первым подопытным человеком мог стать только умирающий, которому не смогла помочь традиционная медицина. В первые сутки после введения 160 мг пенициллина у Альберта Александра спала температура, вернулся аппетит, царапина начала заживать. Однако доза пенициллина оказалась недостаточной: из-за нестабильности вещества и ограничений военного времени (шла Вторая мировая война) Флори и его коллеги не смогли спасти пациента. Надо отдать им должное: они боролись до последнего и выделяли пенициллин из мочи Александра, пока не исчерпались все запасы.
Александр Флеминг
Несмотря на скорую смерть пациента — 15 марта 1941 года, — для медицины этот опыт был большим успехом: с него началась история применения антибиотиков. За открытие пенициллина и его лечебных свойств Флори и Чейн, а также первооткрыватель Александр Флеминг удостоились Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1945 году.
Если бы открытие антибиотиков не состоялось, кровопролитная Вторая мировая война повлекла бы за собой еще более масштабные жертвы. В 1940-е годы медики и ученые стремились улучшить методы производства пенициллина, сделав вещество более устойчивым для хранения и применения. Американские компании вкладывали огромные деньги в фабрики, на которых в гигантских баках выращивался, проветривался и перемешивался грибок.
Благодаря таким усилиям поставки пенициллина вскоре стали доступны не только американским военным, но — к 1945 году — и мирному населению. В СССР пенициллин был впервые выделен в 1942 году микробиологом Зинаидой Ермольевой. Эта женщина не только получила спасительную плесень, но и активно участвовала в организации промышленного производства первого антибиотика, что спасло сотни тысяч жизней русских солдат во время Великой Отечественной войны.
Флеминг, следивший за тем, как его детище становится лекарством №1 в мире, сказал на вручении Нобелевской премии: «Мне было интересно видеть, как простое наблюдение, сделанное в бактериологической лаборатории одной из лондонских больниц, в конечном счете превратилось в огромную индустрию и как то, что все одно время принимали за одну из моих игрушек, путем очищения стало самым большим приближением к созданию идеального вещества для лечения множества известных заболеваний».
Антибиотики во многом отключили естественный отбор. С их появлением детская смертность упала в разы, а продолжительность жизни увеличилась в среднем на 15 лет. Человечество получило эффективный инструмент для борьбы с болезнями и поддержания жизни.
Почему кровь использовали в ритуалах
Еще в древности люди предполагали, что эта красная жидкость жизненно важна. Охотники видели, что вытекающая кровь раненого животного, уносила с собой жизненные силы и приводила к смерти. В сражениях человек также видел, что при потере крови неизбежно приходит смерть.
Жизнь и кровь тесно взаимосвязаны между собой — это правильное заключение вначале приводило к самым фантастическим предположениям о ее роли. Древние люди считали, что кровь несла с собой особую “жизненную силу”, которая проникала в организм с дыханием и оживляла его. С ней было связано множество мистических и религиозных обрядов и ритуалов.
- Древние люди, чтобы отвести от себя злых духов, задабривали их, принося кровь им в жертву.
- Ею окроплялась земля для получения богатого урожая, ею увлажняли зерно.
- Для продления жизни или укрепления сил пили кровь животных или (как скифские воины) пораженных в бою врагов.
- Питье красного вина считалось вкушением крови самого божества. Обряд вкушения вина при причастии у христиан и сейчас символ вкушения плоти и крови бога.
- Договора, братание, торжественные клятвы многие древние народы скрепляли между собой смешиванием крови друг друга из надрезов на коже.
Красный цвет в древности, а многие племена и сейчас наделяют магической силой. Если когда-то в Древнем Египте для ограждения от болезней и «порчи» натирали тело кровью, то позднее египтяне заменили этот обряд окраской тела в красный цвет.
История перфторана
В конце 1970-х годов СССР вступил в афганскую войну. Почти сразу стало не хватать донорской крови. И так редкая, в полевых условиях она часто подвергалась заражениям и портилась — и без того ослабленные солдаты нередко получали в довесок гепатит. В острых случаях приходилось использовать так называемую жидкость Петрова — донорскую кровь, разбавленную в десять раз физиологическим раствором. Она спасала, но полноценной заменой служить не могла. Советское правительство отреагировало быстро, поставив Академии наук задачу — создать искусственный заменитель крови.
Ученые Института биофизики решили взять за основу перфторановую эмульсию. Еще в 1966 году американская ученая Лиленд Кларк поместила мышь в аквариум, наполненный перфторэмульсией. К удивлению общественности, мышь задышала — эмульсия обеспечивала ее кислородом в нужном количестве. Оказалось, что растворимость кислорода в перфторановых жидкостях крайне высока — из-за многочисленных молекулярных пустот, в которые встраиваются молекулы газа. Чуть позже мышь всё же погибла, но не от недостатка кислорода, а от перенапряжения дыхательной мускулатуры: чтобы дышать эмульсией, ей пришлось напрягаться больше обычного.