Рафаил Нудельман - Неизвестное наше тело. О полезных паразитах, оригами из ДНК и суете вокруг гомеопатии...
Один из главных получателей «железного» груза — группа клеток костного мозга, жизненное назначение которых — превратиться в зрелые эритроциты. На поверхности таких клеток есть специальный приемник трансферрина, присоединившись к которому молекула трансферрина вместе с ее железом втягивается внутрь клетки. Там она отдает свое железо, которое потом войдет в состав гемоглобина, а сама выходит из клетки обратно в кровоток и отправляется в кишечник на поиск новых атомов железа. Так что без трансферрина не было бы гемоглобина, а значит — и кислород не мог бы соединяться с эритроцитами и поступать в клетки. Но эритроциты живут недолго — они разрушаются, и «чистильщики»-макрофаги пожирают их останки вместе с содержащимся в них железом. Поэтому организму нужны все новые и новые эритроциты, то есть все новое и новое железо, и потому трудяги-трансферрины практически никогда не отдыхают. Вечные труженики.
Честно трудятся и другие железосодержащие белки — молекулы миоглобина. Этот белок, как видно по названию, — родственник гемоглобина, только его гем (та химическая группа, напомним, в центре которой находится атом железа) имеет несколько иную структуру (и даже называется иначе — порфирин). Миоглобин — один из главных белков всех мышечных тканей и одно из главных (после гемоглобина) хранилищ железа в организме (не случайно телятина полезней в качестве источника железа, чем, скажем, рыба). Благодаря обилию железа миоглобин обеспечивает наши мышцы кислородом, и тогда они лучше работают (специальные опыты показали, что мыши, искусственно обедненные миоглобином, хотя и живут кое-как, но их сердечная мышца при этом на треть слабее нормальной). Так что сила наших мышц, как видим, зависит от железа, и если шпинат дает нам какую-нибудь силу, то не потому, что в нем есть нитраты, а потому, что в нем есть железо.
Железо выполняет в нашем организме множество жизненно важных функций — куда там селену или тому же хрому. Но как оно само попадает в организм? Как уже говорилось, оно приходит вместе с пищей, которая всасывается клетками стенок кишечника. Эти клетки наделены от природы способностью получать химические сигналы о количестве железа, имеющегося в любой данный момент в организме, и стало быть — о том, сколько железа организму нужно. Дело в том, что железо все время выводится из организма: после того как макрофаги пожирают останки железосодержащих клеток, эти останки перерабатываются и в конце концов выходят наружу. Ушедшее железо надо восполнять, и клетки стенок кишечника, в зависимости от полученных химических сигналов, отправляют в организм то или иное количество железа — понятно, с помощью молекул трансферрина. Остальное железо они хранят «на всякий случай» — внутри молекул ферритина.
В норме этот процесс непрерывного пополнения уровня железа имеет определенную, рутинную скорость, но он резко ускоряется в случае большой кровопотери. И тут особенно плохо женщинам — они теряют железо как с кровью во время менструаций, так и во время беременности, потому что отдают часть своего «железного запаса» драгоценному зародышу. И эту последнюю потерю особенно трудно восполнить — как показали исследования, у часто рожающих женщин уровень железа так и остается ниже нормы, потому что они не успевают его восполнять. Одно время существовало даже мнение, что с началом менструаций железо в женском организме тоже не успевает восполняться и потому его уровень вроде бы должен из года в год уменьшаться. Однако Р. Бергстром еще в 1985-м показал, что это не так: несмотря на менструации, уровень железа в женском организме в среднем остается практически постоянным. А вот о мужчинах этого сказать нельзя. С началом выработки мужского полового гормона (тестостерона) уровень железа у подростков начинает расти, и этот рост продолжается до определенного возраста. У женщин тестостерон почти не вырабатывается, вот почему у них уровень железа (по достижении зрелости) практически не меняется.
А теперь, после этого гимна во славу пользы железа, скажем несколько слов также о его двойственности. Напомню прежде всего, что, как мы видели, железо в организме во всех случаях находится в связанном виде — будь то в гемоглобине, цитохроме или трансферрине. А всякое свободное, неработающее железо немедленно связывается внутри молекулы ферритина. Невольно возникает впечатление, что, хотя организм очень нуждается в железе, он избегает железа свободного. И это правильное впечатление. Всякий излишек железа, который не может быть связан всеми упомянутыми выше способами, выводится из организма с помощью сложной системы реакций, все время поддерживающих «железное равновесие» в организме.
Почему же организм так избегает свободного железа? Дело в том, что железо не только с легкостью принимает электроны, но с такой же легкостью их отдает, и, если бы в организме имелись свободные атомы железа, они бы при любом удобном случае отдавали свои электроны окружающим молекулам, тем самым превращая их в свободные радикалы (так называются атомы и молекулы с лишними, свободными электронами). А такие радикалы разрушительно действуют на ткани и органы. Вот почему организм научился в ходе эволюции так тщательно прятать свое свободное железо.
Но свободное железо необходимо связывать и по причине инфекций. Как уже отмечалось выше, бактерии и другие инфекционные агенты, будучи существами «кислородными», с тем же циклом дыхания, сжигания пищи и «окислительного фосфорилирования», что все прочие живые существа (кроме анаэробных), остро нуждаются в железе и там, где есть свободное железо, находят его и немедленно начинают бурно размножаться, усиливая заражение и болезнь. Этому есть множество самых разных примеров. Так, исследователи Африки открыли, что зулусы употребляют пиво, которое варят в железных горшках, и в результате много чаще страдают амебными болезнями, чем масаи, которые такими горшками не пользуются. Можно думать, что частицы железа, попадающие в организм из горшков, не усваиваются (будучи «лишним» железом) и уходят в кишечник, где становятся пищей для амеб. О том же говорит тот факт, что среди масаев, которые почему-либо получали пищевые добавки с железом, 88 процентов вскоре заболели. Аналогичная ситуация была с туберкулезными больными в Америке. Туберкулез вызывает анемию, и многие врачи предписывали больным пищевые добавки, содержавшие слишком много железа. Результатом во многих случаях было обострение болезни. Любопытно, что последующий опрос показал, что 90 с лишним процентов врачей и фармацевтов не понимали, что при больших дозах вводимого таким образом железа трансферрин не успевает переносить его в ферритин и оставшиеся свободными атомы железа становятся мощным стимулом размножения туберкулезных палочек. Такое же непонимание опасной роли свободного железа существовало до недавнего времени и в отношении беременных женщин, которым зачастую предписывали слишком большие дозы пищевых добавок с железом.
В отличие от этих врачей и фармацевтов природа знает, что нужно защищать организмы от свободного железа, и в ходе эволюции выработала для этого не только систему стабилизации уровня железа в организме, но и многие другие, вспомогательные защитные механизмы. Почему, например, дети, выращенные на коровьем молоке, чаще становятся жертвами разных инфекций, чем дети, растущие на молоке материнском? Оказывается, в молоке есть связующий железо белок лактоферрин, но в человеческом молоке его 20 процентов, а в коровьем — всего 2 процента (разумеется, свою роль играют также гормоны и антитела, получаемые младенцем с молоком матери). А вот другой интересный пример изобретательности природы. Он был обнаружен, когда стали исследовать куриные яйца. Оказалось, что белок на 12 процентов состоит из молекул белка кон-альбумина, который связывает все без исключения атомы свободного железа. И хотя бактерии могут проникнуть в яйцо через его пористую скорлупу, но до желтка с его запасами железа им не добраться — они гибнут еще на пути к нему, в белке, где для них железа нет. Не случайно в старину белком куриного яйца смазывали открытые раны, «чтобы зараза дальше не пошла». Оказывается, это не просто создавало на ране защитную пленку, но пленку, лишенную железа, то есть вдвойне непроницаемую для бактерий. Вот так во множестве случаев на пути «заразных» бактерий стоят выработанные эволюцией механизмы связывания свободного железа. Только благодаря им жизнь без опасности для себя использует железо, а благодаря железу — существует и развивается.
На кой нам цинк?
Недавняя почта принесла медицинскую новость из Америки. Группа профессора Эмили Хо из Научно-исследовательского института имени Лайнуса Полинга провела изучение роли цинка на различных лабораторных животных в разном возрасте и пришла к важным результатам. Оказалось, что с возрастом в организме, среди прочих неприятностей, нарушается кругооборот цинка. Те белки, которые переносят цинк в нужные места, производятся в недостаточном количестве, и в результате содержание этого химического элемента в организме понижается. А это, как свидетельствуют результаты исследования Эмили Хо, влечет за собой нарушение механизма починки возможных генетических повреждений, а также нездоровое повышение уровня воспалительных реакций. Воспаление, в определенных пределах, необходимо организму, это нормальная реакция на всякого рода инфекции и раны, но, перешагнув эти пределы, оно может способствовать всякого рода заболеваниям, вплоть до раковых. По всем этим причинам профессор Хо считает необходимым повысить рекомендуемые нормы потребления цинка для пожилых людей. Сегодня эти нормы для них такие же, как для молодых взрослых, хотя не только содержание цинка у них снижается, но и усвоение его из пищи.
