Пламенный насос. Естественная история сердца

При воздействии низких температур (например, если влезть вместе с лопатой в сугроб) человеческое тело пытается сохранить тепло в основных органах, таких как мозг, сердце, легкие и печень. Для этого оно уменьшает приток крови в капиллярном русле периферийно расположенных структур – руках, ногах, кончике носа, – перенаправляя ее в ранее упомянутые важные части тела. Процесс, который это обеспечивает, называется «локальная вазоконстрикция», то есть сужение кровеносных сосудов в определенных областях тела. Такое происходит, когда крошечные мышечные клапаны, прекапиллярные сфинктеры, получают соответствующий сигнал от мозга. Когда мышечные волокна сжимаются, кровь, оставшаяся вверх по течению от клапанов, обходит капиллярные русла подобно автомобилям на шоссе, объезжающим временно закрытый участок. При этом кровь течет через ткани по сосудам, которые называются «метартериолы», не снабжая капилляры.

В домашнем тепле нечто подобное происходит после еды, но в этом случае кровь отводится в другой набор капилляров, а именно – в те, что расположены в стенках желудочно-кишечного тракта. Там прекапиллярные сфинктеры не получают сигнал закрыться. В результате кровь поступает в капиллярные русла пищеварительной системы, забирая питательные вещества, всосавшиеся через внутреннюю оболочку желудка и кишечника (привет, диффузия!), и возвращает богатую питательными веществами кровь обратно в сердце, чтобы распределить по организму.

Однако, чтобы прояснить ситуацию, нужно упомянуть, что путь, по которому венозная кровь возвращается из пищеварительного тракта, не совсем прямой. Кровь делает крюк к печени через сосуд под названием «воротная вена печени». Клетки печени, гепатоциты, извлекают сахар из крови и собирают его, выстраивая молекулу, похожую на крахмал, – гликоген, – которую можно легко хранить на всякий случай. После этого все еще насыщенная питательными веществами кровь выходит из печени и через нижнюю полую вену попадает в правое предсердие. Именно поэтому мы не получаем передозировку сахара после того, как съедим полдесятка пирожных.

Что касается судьбы гликогена, хранящегося в печени, – его можно быстро расщепить в тех же гепатоцитах и вернуть в кровь в виде глюкозы. Как правило, это происходит, когда сигнальные хеморецепторы определяют, что уровень сахара в крови слишком низок, что обычно происходит между приемами пищи. Эти структуры встроены в стенки сонных артерий (которые снабжают кровью голову) и аорты. Как следует из их названия, хеморецепторы стимулируются изменениями концентрации химических веществ (таких как глюкоза, кислород или углекислый газ), протекающих мимо них в крови, и, когда уровень глюкозы падает слишком сильно, они передают эту информацию в мозг с помощью нервных импульсов. Затем мозг инициирует соответствующую реакцию, например: «Слишком много глюкозы… Отложите часть в виде гликогена» или «Недостаточно глюкозы… Расщепите немного гликогена».

Еще в крови содержится воскообразный липид под названием «холестерин». Несмотря на свою дурную репутацию, холестерин выполняет несколько жизненно важных функций. Он входит в состав большей части клеточных мембран, помогает проводить нервные импульсы и используется как строительный материал для таких веществ, как витамин D, половые гормоны, желчь (которая помогает переваривать жир) и гормон стресса кортизол.

Холестерин переносится в крови вместе с белками, транспортирующими липиды. Они бывают двух форм: липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и липопротеины низкой плотности (ЛПНП). Обычно они могут проникать в стенки кровеносных сосудов и выходить из них, но ЛПНП иногда застревают, вызывая накопление жировых отложений внутри этих стенок. Такие образования, атеросклеротические бляшки, вызывают болезнь – атеросклероз. Он опасен тем, что накопление бляшек может уменьшить кровоток. Простой способ продемонстрировать эту концепцию – включить садовый шланг, а затем наступить на него. По мере того, как вы надавливаете, сопротивление внутри шланга увеличивается, тем самым уменьшая поток воды. Что произойдет, если вы будете держать ногу на шланге в течение нескольких минут? Если увеличение давления выше вашей ноги достаточно велико, шланг может лопнуть – что очень опасно в случае кровеносного сосуда, так как это может привести к неконтролируемому кровотечению и даже смерти. Но об этом позже.

Итак, какое отношение вся эта информация, связанная с пищеварением, имеет к проблемам с сердцем, вызванным холодной погодой?