Поиск: 

Гениальные наши органы


Большее время своего земного существования человек оставался для себя великой загадкой. Конечно, наши предки чувствовали, что в их груди день за днем, ночь за ночью задает такт никогда не останавливающийся метроном. Что текут безостановочно по своим каналам желчь, кровь и слизь. Что в теле человеческом есть печень и почки, почти такие же, как у добычи, которую приносят охотники.

Но тело в целом было чудом, мистерией, созданной сверхъестественными силами. И если в нем что-то ломалось, исцелить могли только силы, вызванные магическими заклинаниями.

Поэтому неудивительно, что всяческие внутренности были окутаны мифами и легендами. Например, кровожадный орел мстительного бога Зевса прилетал, чтобы клевать печень Прометея. А она каждую ночь вырастала заново. С древних пор печень являлась символом жизни, и строптивый герой, укравший у богов огонь, продолжал жить, вечно страдая.

Органы человеческого тела считались магическими, и столь велика была их ценность, что богов ацтеков можно было умилостивить лишь свежевырванными, еще пульсирующими сердцами, возложенными на окровавленные ступени храма. И богатый урожай, и победоносную битву можно было получить в обмен на обагренную кровью дань.

Машина, полная любви
Мы уже давно не делаем ничего подобного. С тех пор, как французский философ и радикальный вольнодумец Жульен де Ла Меттри в 1784 году заявил, что человек -- это всего лишь машина (хотя и довольно совершенная), мы знаем: не волшебство стучит и пульсирует, журчит и клокочет в груди и животе, а насос, химические заводы, очистительные установки.

Теперь грудные клетки вскрываются без всякого почтения. Скальпели, зажимы и ножницы проникают в тело человека не для того, чтобы умилостивить богов. Удивительные органы ремонтируют вовсе не магическим образом. Их кроят, латают и штопают. А при необходимости функции органов берут на себя искусственные машины. Строго говоря, никто уже не думает, что сердце есть вместилище души и центр личности. И строчки из песенок про сердце, полное любви, -- не более чем метафора. Сердце -- это всасывающий и создающий давление насос, которому потребовалось бы три недели, чтобы до краев накачать плавательный бассейн средних размеров. Баста.
Может быть, мы и машины. Но все-таки полные чудес!

В старых легендах зачастую содержится зерно истины. Например, в мифе о Прометее. Печень, еженощно выраставшая у мученика заново, действительно обладает невероятной регенерирующей способностью. Человек может потерять до двух третей органа, и остатка будет достаточно, чтобы печень полностью восстановилась. Правда, не за ночь, а за несколько недель.

А еще печень -- уникальная химическая фабрика. В течение 70, 80 лет она круглые сутки, без остановок на обед, ремонт или профилактику, перерабатывает яды и производит желчь -- ни одно человеческое изобретение не достигло такой производительности.

Эволюция -- гений созидания
И это понятно, ведь над печенью долго работал лучший в мире конструктор -- эволюция. С тех пор, как миллиарды лет назад была изобретена жизнь, она порождала все новых существ, корпела над их архитектоникой, меняла расположение и форму частей тел и органов, отбрасывая плохое и сохраняя хорошее.

За счет вечной конкурентной борьбы, за счет битвы за жизненное пространство виды изобретали все более совершенные органы. Кто имел экономящие воду почки, легче переживал засуху. При этом природа конструировала и изобретала не за кульманом и в лабораториях -- каждое ее усовершенствование базировалось на уже имевшемся материале.

Так у одноклеточных задачи наших почек выполняет микроскопический насос из белка, который выводит соль из внутренностей клеток. У рыб развилась изощренная система фильтрации, которая выталкивает из организма "сточную воду", не экономя при этом телесную жидкость. Зачем? Кругом вода, одна вода.

У сухопутных позвоночных, напротив, образовалась экономящая воду система. Так возник орган, который в маленьком объеме каждый день фильтрует огромные количества жидкости, -- установка, восстанавливающая жизненные соки. Каждую минуту через человеческие почки проходит 1,2 литра крови, из которой орган дистиллирует одну восьмую литра мочи. Этот слабый солевой рассол почки сгущают в сотни раз, ведь он содержит воду и другие ценные субстанции. В конце концов остается лишь несколько капель мочи.

Легкие поначалу также были маленькими. Дождевые черви дышат исключительно поверхностью своей кожи, через внешнюю оболочку проникает свежий и отработанный воздух. Лягушка уже обладает более сложной, растягивающейся системой вентиляции. А человек оснащен органом, который со своими 300-400 миллионами бляшек имеет поверхность почти 100 квадратных метров -- площадь комфортабельной квартиры. Через легкие ежедневно проходит 10 000 литров крови. Вдыхание и выдыхание осуществляет система мышц, она раздувает мешочки тканей, словно кузнечные меха, и заставляет их снова сужаться. И всем этим удивительным устройством воздухообмена управляет гибкая программа нервной системы.

Восстанови себя сам
Как ни грандиозно работают наши биологические агрегаты, они, увы, имеют свойство изнашиваться. Но человеческое тело располагает встроенной ремонтной службой для большей части своих тканей. Так клетки слизистой желудка заменяются на новые через каждые 2-9 дней, клетки печени -- через 20-200 дней, клетки почек живут около 280 дней, затем обновляются.

Правда, производительность службы восстановления с годами снижается. Когда-нибудь наступает окончательный износ и упадок, болезнь и смерть. При этом опасность больше угрожает тем органам, которые имеют интенсивный контакт с окружающей средой и ее вредными воздействиями. Например, легкие и желудочно-кишечный тракт. На них постоянно воздействуют вредные вещества, содержащиеся в сигаретном дыме, выхлопных газах и в испортившейся пище, они заболевают быстрее, чем другие, болеют чаще и, наконец, приводят к тому, что человек умирает.

Отказавший орган взять и заменить
Однако зачем хоронить всего человека, если отказал всего лишь один из его органов, а все другие находятся в исправном состоянии? Медики и техники давно пытаются заменить отказавшие органы протезами. Уже много десятилетий они мастерят искусственные органы. Но удается далеко не все. Так как многое, что создано, казалось бы, легкой рукой природы, технически воспроизвести невозможно.

Если поначалу инженеры полагали, что с помощью микроскопа и гидравлики можно совершенно точно скопировать человеческие внутренности, то сейчас многие довольствуются лишь частичными решениями и радуются, если они работают. Например, сегодня ни одна из многих искусственных почек (первая появилась на рынке еще в 1943 году) не может полностью взять на себя задачу гораздо меньшего по объему оригинала -- ни одно очистительное устройство не может производить гормоны. И все же диализ ежедневно спасает многие человеческие жизни.

О полном искусственном заменителе печени в обозримое время нечего и думать. Химическая фабрика в правом подреберье с помощью 600 своих ферментов превращает сырье из кишечника в питательные вещества для всего тела и запасает энергетические резервы. Помимо того, она производит жизненно необходимые белки, одновременно превращая такие ядовитые вещества, как алкоголь и отходы обмена веществ, в безвредные субстанции. Израсходованные кровяные тельца также выводятся печенью. И наконец, орган производит желчную жидкость, которая необходима для переваривания жиров в тонкой кишке.

Инженерам удалось построить аппарат, способный ненадолго возместить работу печени. Однако этот агрегат никогда не сможет взять на себя все функции супероргана. До настоящей искусственной печени ученым так же далеко, как бушменскому барабану до мобильного телефона.

Несколько лучше обстоят дела с поджелудочной железой. Это продолговатое губчатое образование, несущее свою незаметную службу за желудком, регулярно отказывает у диабетиков. Железа производит ферменты для переваривания, а также гормоны сахара крови -- инсулин и глюкагон. Для ее замены инженеры сконструировали аппарат размером со среднюю книгу, соединенный с животом тонким шлангом, который носят на поясе. При помощи процессорного управления из инсулиновой ампулы в приборе гормон поступает в ткани. В настоящее время изготовители стараются создать столь маленький заменитель органа, чтобы его можно было встроить в пространство живота. Однако он все равно не сможет выполнить все то, что делает человеческая железа. Так как ферменты должны всегда производиться свежими, а их смесь крайне переменна -- она зависит от того, что переваривается в настоящий момент. Технически построить все это -- утопия.

Беззащитное сердце мое
Даже для искусственного сердца, казалось бы, простого насоса, найдено лишь компромиссное решение. Еще в 1982 году американские хирурги вставили в грудь смертельно больному человеку пластиковый насос. Два длинных шланга вели через ребра к большому компрессору, установленному в больничной палате. Машина непрерывно жужжала, стрекотали клапаны -- человек ужасно страдал и скончался после 112-дневной пытки. 20 лет спустя появился последний крик протезной моды -- полностью имплантируемое искусственное сердце "Абикор". 900-граммовый агрегат из титана и пластика с аккумулятором, который заряжается с помощью индукционной катушки через кожу. Скоро эта металлоконструкция будет пересажена первому пациенту.

Который жить, наверное, сможет, но с естественным подлинником свое новое сердце и сравнивать не станет. Потому что никто не смог построить насос, который при той же мощности, таким же щадящим образом транспортировал бы кровяные тельца с изящной легкостью и простотой, как это делает оригинал. К тому же есть постоянная опасность образования сгустков на искусственной поверхности, поэтому необходим постоянный прием медикаментов, препятствующих свертыванию крови. Кроме того, предсердия производят целый ансамбль гормонов, управляющих сложнейшими регуляционными процессами в организме. Еще сегодня никто не может уверенно сказать, к чему приведет длительное отсутствие этих гормонов. Искусственный насос их не вырабатывает.

Может быть, когда-нибудь прогресс подарит нам совершенные заменители обветшалых внутренностей. Исследователи стволовых клеток или выращиватели органов в настоящее время так же оптимистичны, как в свое время электроники и пневматики, которые полагали, что могут делать то же самое, что природа. И даже лучше.

Но мы-то знаем, что решать, какие сердца будут биться в сердцах детей наших детей, будет только Природа. Или тот Создатель, который снабдил нас такими разными сердцами. У одних сердца золотые, у других -- из камня. Иным людям мы открываем свое сердце, позволяем заглянуть в него. И для этого нам совсем не нужна операционная. Мы не бежим к кардиохирургу в те моменты, когда наше сердце раздирают сомнения. Или оно уходит в пятки, или бьется где-то в горле, несмотря на то, что имеет строго закрепленное место в грудной клетке...

Да что там! Мы продолжаем жить, даже когда обнаруживаем, что отдали свое сердце другому. А он, бессовестный, взял да и разбил его на мелкие кусочки.
И кстати, как много на свете бессердечных людей! Вот именно они-то, наверное, и согласны обзавестись вместо сердца плазменным мотором.
Но Боги и Творцы приходят и уходят. А чудо из чудес -- человек, такой ранимый и слабый, такой цельный и совершенный, остается. Да пребудет он вечно.

Сердце
Более 2300 лет назад греческий философ Аристотель учил, что оно является вместилищем души. Сегодня мы знаем: величиной с кулак и весящий 300 граммов полый мускул каждую минуту прокачивает все шесть литров крови человека через сеть сосудов, протянувшуюся более чем на 1000 километров, и обеспечивает питательными веществами каждую из 100 миллиардов клеток тела. В зависимости от возраста и нагрузки, сердце бьется 40-200 раз в минуту, при этом ритм орган задает себе сам: электрический задатчик такта в сердечной стенке управляет ударами в зависимости от физических требований.

Имплантируемый насос из стали, снабженный батарейкой и индукционной катушкой для заряда через кожу, в будущем должен заменять неизлечимо больное сердце. При небольших дефектах, например, клапанов, хирурги пересаживают запчасти из свиных сердец или из пластика. Если сердце то и дело сбивается с ритма, корректирующие импульсы задает электронный водитель сердечного ритма, вшиваемый в грудную клетку.

Почки
Они имеют форму боба и отфильтровывают из крови излишнюю жидкость, а также многочисленные продукты распада обмена веществ. В этом парном органе также производятся или преобразуются гормоны. Каждая почка имеет длину до 12 сантиметров, в ней есть более миллиона шлангообразных очистительных систем общей длиной 50 километров, нефронов. Ежедневно через обе почки протекает 1700 литров крови, из которых отфильтровывается 1,5 литров мочи. Эта сточная жидкость настолько ядовита, что при отказе обеих почек человек умирает за полтора дня. Если отказывает одна из почек, ее задачи полностью берет на себя другая.

Искусственная почка -- это фильтрационный аппарат для очистки крови вне тела. От двух до трех недель человеку приходится жить на приборе для диализа, если отказывают его почки. Например, если он тяжело болеет диабетом, если его почки ошибочно атакуются его собственной иммунной системой, если у него хронически высокое давление крови или если он долго злоупотреблял болеутоляющими средствами. Каждый десятый случай отказа почек связан с врожденным пороком.

Легкие
Губчатый дыхательный орган состоит из 300-400 миллионов маленьких бляшек общей площадью почти 100 квадратных метров. Протекающая через них кровь обогащается свежим кислородом и отдает углекислый газ, который человек выдыхает от 14 до 100 раз в минуту в зависимости от физической нагрузки. Всего ежедневно через легкие взрослого проходит около 10000 литров воздуха. Мешочки тканей, раздувающиеся при вдохе, словно меха, и затем снова сжимающиеся, приводятся в движение диафрагмой и мускулатурой грудной клетки.

На короткое время, когда идет операция, функцию органа может перенять машина сердце-легкие. При этом сок жизни человека направляется через аппарат, обогащается кислородом и освобождается от углекислого газа. Кроме того, машина постоянно поддерживает нужную температуру крови и может подмешивать в кровь наркотический газ. Однако длительно работающей технической замены легким нет, поэтому лечение органа должно проводиться как можно быстрее. Если у больного "всего лишь" неправильно работает дыхательная мускулатура в грудной клетке, может помочь респиратор. Такая вентиляционная машина ритмически закачивает в легкие воздушную смесь, затем сам орган берет на себя газообмен с кровью.

Печень
Самая большая человеческая железа является центральной химической фабрикой тела. Она весит полтора кило. Ее ткань состоит из 50-100 тысяч долек по 12 миллиметров каждая. Помимо переваривания желчной жидкости, орган производит важные белки для плазмы крови, среди которых есть фактор свертывания. Печень выводит яды из крови, преобразуя такие вредные субстанции, как алкоголь, в безопасные вещества. Для этого она располагает свыше 600 различными ферментами. Кроме того, она запасает белки, жиры, углеводороды, а также витамины и служит резервуаром крови. Удивительна ее регенерационная способность. Даже если после операции останется всего треть ткани печени, орган может снова вырасти до своей первоначальной величины.

Система MARS (Molecular Adsorbents Recirculating System) берет на себя обеззараживающую функцию печени, если она повреждена настолько, что уже не может чистить кровь. При этом кровь пациента подводится через шланги и освобождается от ядовитых веществ с помощью мембран в аппаратуре. Все остальные задачи печени система не выполняет. Поэтому MARS может лишь поддержать регенерацию органа или временно восполнить ее отказ. Например, если ткани тяжело повреждены вирусным или бактериальным воспалением, злоупотреблением медикаментами или алкоголем.

Поджелудочная железа
Она напоминает сосиску и расположена между желудком и кишечником. Этот неприметный орган является важнейшей пищеварительной железой человека, от 13 до 18 сантиметров в длину и весом от 80 до 100 граммов. Она ежедневно производит два литра ферментов, расщепляющих в кишечнике белки, жиры и углеводороды. Кроме того, поджелудочная железа изготавливает гормоны инсулин и глюкагон, которые регулируют уровень сахара в крови.

Для снабжения организма инсулином есть техническая замена -- маленький насос, носимый на поясе. Через шланг, идущий сквозь брюшную стенку, он порциями подает гормон так, что диабетик может вести вполне нормальную жизнь. Все другие дефекты поджелудочной железы лечатся только медикаментозно или хирургически. Если, например, отток из железы в кишечник закупорен и начинает переваривать сам себя, необходимо немедленное вмешательство, иначе пациент может умереть от шока. Очень опасен также рак железы, в основном он не операбелен и приводит к смерти в течение года.


Автор: Валентина БОГОМОЛОВА
http://subscribe.ru/archive/science.news.nauka/200212/09151407.html  
 

Добавить комментарий



03.08.2009 Новая статья
На сайте появилась новая статья ""Железная маска" Ивана Грозного"