Про клітини в нашому організмі. Частина друга.

Клітина – цегла… Навіть прикро. Так де знайдете ви хоч дві цеглини, здатних вгадати своє призначення? І тут же акуратно його виконати? А клітини тільки тим і зайняті, що будуються по якомусь їм одним відомому плану. Ні виконробів тут, ні десятників, укладальника і то, жодного не видно. Все вмістилося в мікроскопічному клаптику живої тканини, що сам собі інженер, сам – тачка і підйомний кран. Око тільки встигай за цією чудовою «цеглою».

Ось він зіткнувся з сусіднім і відразу завмер на місці. Запущено механізм впізнавання. Клітини намагаються «розгледіти» одна одну, як перехожі в сутінках, по знайомим прикметами. Носові тягачі затихли, але проходить час, і кормові раптом дають повний назад: клітини не можуть з’єднатися, вони різні. Кормові тягачі швидко розтягують їх в сторони, кожна продовжує шлях. Але він не далекий. Клітин так багато, що тут же на них чекають нові зустрічі.

Але що це за міжклітинна сигналізація? Вона поки на рідкість загадкова. Це, як нині кажуть, один з «чорних ящиків» природи: ми бачимо результат якихось складних процесів, а що відбувається всередині ящика, чи то пак, в самій клітині, – невідомо. Бути може, клітини «спілкуються» за допомогою зарядів або молекул, розташованих на оболонці. Така техніка зв’язку цілком можлива, але спрацьовує вона лише при самому тісному контакті, а його-то часом і не видно: клітинам трапляється впізнавати одна одну з відстані дуже короткої, в долі міліметра, проте і не поруч. Значить, є якісь інші, ймовірно, хімічні посередники, речовини-депеші, що заздалегідь повідомляють клітині про наближення її родичок.

Здогад, що й казати, привабливий. Як тільки його перевірити? Поставили між двома спорідненими колоніями клітин заслін – целофанову платівку, і зв’язок відразу обірвався, взаємодії наче й не було – целофан не пропускає великі молекули, зв’язкова речовина зупинилася перед глухою перешкодою. Зате через великопористий агар молекули проходять легко – колонії знову налагодили двосторонню сигналізацію. Виходить, і справді є якісь хімічні гінці, молекули-кур’єри, що снують між клітинами.

Здогад про молекулярних посередників дав поштовх цілій серії дотепних дослідів, що навів біологів на цікаві думки. Зустрічі і контакти на клітинному рівні були так загадкові, що дослідники вирішили простежити їх крок за кроком, година за годиною. Апарат сповільненої зйомки увічнив події, що розігралися в чашці. Коли цю кінохроніку пустили зі звичайною швидкістю, героїні фільму заметушилися по екрану з кута в кут, вони зіштовхувалися, розходилися, знову наскакували на випадкових попутниць. Ніхто нікого не притягував і не відштовхував, але варто було зустрітися двом печінковим або нирковим клітинам, вони миттю зчіплювалися і завмирали на місці. Незабаром на них налізає третя – і відразу входить в контакт… До кінця фільму майже всі блукаючі клітини розмежувалися за належністю.

Як же вдалося їм знайти своє місце, хто вказав їм шлях? Швидше за все, речовина-зв’язковий, виділена оболонкою. Мабуть, у неї подвійне призначення: спочатку бути для подібних клітин чимось на зразок розпізнавального знака, а потім, зібравши їх разом, стати об’єднавчим цементом.

Не зле придумано: клітина виробляє речовину, їй же самій наказує, як і де розташовуватиметься! Креслення багатоярусної клітинної конструкції, план майбутньої тканини укладений в кожній її деталі. Подібні клітини як би будують ліси, за якими з них же споруджується будинок.

Смілива думка, але не така вже ризикована. Якщо розібратися, біологи давно визнали за хімічними речовинами роль міжклітинних посередників. В організмі діє ціла система молекулярних агентів життя. Одні, на зразок гормонів, користуючись кровотоком, долають великі відстані, подорожують від наднирників до мозку, від підшлункової залози до печінки; інші, подібно ферментам, працюють зазвичай неподалік від місця народження, частіше навіть всередині клітини, а іншим дісталася служба на її поверхні. Саме ці зовнішні, як би змащувальні клітину речовини і визначають її ставлення до сусідів.

Для них, до речі, не існує проблема несумісності тканин. Ниркові клітини з двох зародків – миші і курчати – відмінно вжилися в одній чашці і, як годиться, побудували справжні клубочки і канальці.

Ниркові клітини миші проявили прямо-таки дивну терпимість до курчачих побратимів. І геть, відкинули союз з шкірними та хрящовими клітинами своєї ж господині. Чужі, але однотипні виявилися їм ближче єдиноутробних, та взятих з сторонньої тканини.

Виходить, сигнали речовини-зв’язкового зрозумілі всім подібним клітинам, незалежно від їх першобатьків.

Відмінними сигнальниками обзавівся живий організм! І поки вони керують клітинним господарством, ніякі аварії йому не страшні. Зростаюча тканина завжди під наглядом потужних хімічних регуляторів. Як би не були рухливі її клітини, куди б не закинуло їх кочове життя, безперебійна служба зв’язку не дасть їм збитися зі шляху, обов’язково збере разом.

Але зібрати орган або тканину – це півсправи: треба ще їх налагодити, щоб з першої хвилини життя працювали безвідмовно, в повній згоді з іншими деталями тіла. Запустити, скажімо, разом всю нервову систему, та так, щоб один нерв рухав оком, інший ніс в мозок зорові сигнали, третій – больові відчуття… Готовність до життя – тут застава самого життя.

НА МОНТАЖІ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ

Якщо лікарі проведуть коли-небудь змагання на точність діагностики, перший приз напевно дістанеться невропатологам: їх проникливість загальновідома. Чи не встигне інший пацієнт переступити поріг кабінету, ще рота не розкрив, а доктор з нервових хвороб наперед знає, про що піде мова. Хода хворого, поворот тулуба, ненавмисна гримаса часом говорять йому більше багатьох слів. Як годинниковий майстер визначає на слух поламану деталь, так лікар встановлює іноді діагноз, тільки-но глянувши на свого пацієнта.

З боку прямо-таки рентгенівські очі у колеги-невропатолога. А на перевірку справа куди простіше: він відмінно знає анатомію і як би тримає перед уявним поглядом атлас нервової системи людини. Ця монтажна схема провідних шляхів тіла – ключ до його поломок. Досвідчене око вловлює найменше випадання функцій – симптоми недуги, що перервала провідність нерва.

Набагато важче невропатологам дається лікування: нервові хвороби, мабуть, самі неподатливі з усіх недуг. Нейрохірурги не без таємної гордості кажуть, що не знають простих, легких операцій. Хто може заперечити: мозок та й периферичні нерви тіла не дуже пристосовані до ножа. Зате оголивши їх, досвідчений хірург дивно швидко розбирається в хитросплетінні пучків і волокон, природа як би винагородила його тяжку працю їх точною анатомією.

Не скажу, простий, та й не завжди однаковий монтаж нервової системи, але на рідкість точний. Навіть молодий оператор не сплутає в спинному мозку пучок больових нервів з волокнами глибокого м’язового почуття.

Поглянувши хоч раз на цю мережу різнокаліберних стовбурів і гілок, назавжди втратиш бажання порівнювати нерви з проводами. Який же кабель зуміє всякий раз так тонко визначити своє технічне призначення – підключитися до якогось мускулу, увійти в контакт з важливим органом. Адже навіть біохіміки зі своїми надточними реакціями не можуть знайти різниці між двома скелетними м’язами, відрізнити, скажімо, грудну від біцепса. А нервова система пречудово впізнає своїх «абонентів» і кожного викликає поіменно. Так що ліва рука може і не знати, що робить правиця твоя, зате мозок безвідмовно керує обома. Та й на додачу ще сотнями великих і малих м’язів.

Як же управляється він з цієї громадою м’язів, хто допомагає нервовій системі вперше встановити зв’язок з численними абонентами? Швидше за все, вони самі. Зв’язок між м’язами і мозком двосторонній, депеші йдуть в обидва кінці: зверху вниз – накази, в зворотному напрямку – доповіді про виконання. Але не тільки про виконання – спершу в центр надходить сигнал, що уточнює, який саме м’яз знаходиться «на дроті»; молодий м’яз-виконавець як би представляється мозку, мовляв, на цій лінії абонований литковий м’яз, врахуйте на майбутнє, надумаєте зігнути коліно – до ваших послуг.

Так юний мозок освоюється зі своїм неспокійним господарством. Подорослішавши, він керує ним ще впевненіше, часом навіть не замислюючись, як кажуть, рефлекторно. Лінії двостороннього зв’язку швидко з’єднують його з численними м’язами. Чи жене центр нападу м’яч, чи грає фортепіанний концерт Ріхтера, чи танцює балерина вмираючого лебедя, сотні м’язів на льоту підхоплюють команди з центру і, миттєво відрапортувавши про виконання, поспішають виконати нові накази. Техніка внутрішньої сигналізації відпрацьована на всі випадки життя. Тут кожен м’яз немов отримує телеграму з оплаченою відповіддю. І негайно зноситься з відправником: сигнал прийнятий, чекаю чергових.

Відмінний зв’язок! Важко навіть повірити, що мозок примудряється розіслати стільки важливих депеш, не сплутавши жодної адреси. Для перевірки вирішили підсунути йому додаткового абонента – пересадити на лапку кролика ще один м’яз, а нерви їх з’єднати разом. На виклик відповіли відразу два абонента: зігнулася лапка і в ту ж мить з точно такою ж силою скоротився пересаджений м’яз. Мозок встановив прямий зв’язок, незважаючи на незвичайне поєднання нервів.

Видно сам м’яз повідомив йому свою нову адресу. Пересаджений, він як би заново завів в ньому представництво. Тому-то нервові імпульси, відправлені лапці, одночасно прийшли і до неї. Так що мозок не помилився, він, можна сказати, на ім’я викликав м’яз лапки, так на тому ж номері виявився другий, не менш важливий абонент. Мозок з толку не зіб’єш, навіть кролячий не піддається ні на які хитрощі експериментаторів. Одного разу вони намагалися заплутати його, помінявши місцями нерви лівої і правої лапки. Операція пройшла вдало, і кролик, дійсно, кілька днів не міг зрозуміти, права-ліва де сторона. А потім освоївся і, як новобранець на стройових заняттях, потроху знову опанував техніку ходьби.

Не раз фізіологи відчували пристосовність, пластичність центральної нервової системи, але на то вона, мабуть, і центральна, щоб без осічок управляє тілом. У найскладніших, заплутаних ситуаціях мозок звертається до вірних помічників – периферійних нервів, і ті детально доповідають йому обстановку на місцях.

Точна інформація тут – запорука найтоншої настройки. Адже сила мозку в його вражаючій обізнаності про стан організму: голова керує тілом не наосліп, а чуйно прислухаючись до сигналів знизу, як кажуть, працює на принципі зворотного зв’язку. Все питання: як мозок цей зв’язок встановлює, чому чутливий нерв повідомляє про дотик, опік, запахи, руховий викликає скорочення, а не навпаки? Яким чином рухове волокно взагалі знаходить свій м’яз?

Є здогад, що воно зовсім нічого не шукає, росте саме по собі, а зустрівшись з м’язом, увійшовши в його плоть, подає в мозок перший сигнал: «на лінії литковий м’яз» або «тут – біцепс». З тієї пори безіменний нерв поступово стає моторним, збуджує завжди один і той же м’яз. А десь поруч вростає в шкіру інше волоконце і трохи згодом доносить центру: «холодно», «потепліло», – словом, спеціалізується на чутливому нерві.

Виходить, і справді можна обійтися без призначення, ніхто дорожніх знаків нервового волокна не розставляє, вросло в м’яз – і тут же стало освоювати його, навчатися керуванню. А до того було готове до зустрічі з будь-яким м’язом.

Схоже, я був неправий, коли питав, чому нерв знаходить свій м’яз – не волокно росте до обраного м’язу або заданого квадрату шкіри, а самі вони стають як би власністю врослого в них нерва. Попросту: нейрон народжується не майстром, а старанним учнем. І швидко освоює свою нову спеціальність.

То перше волоконце, що вплітається в зростаючий м’яз, служить як би початковою ланкою, запалом ланцюгової реакції між молодими нервовими клітинами. Отримавши від м’яза сигнал, контактний нейрон передає його сусідові, той наступному – і так до останнього, що йде вглиб мозку нервової клітини. Проскакуючи по цьому ланцюжку, імпульси навчають нейрони, спеціалізують їх знизу доверху на руховий нерв. Йде висхідна естафета сигналів від м’язу до мозку. І нарешті, настає момент, коли нейронна лінія передає команду з центру. Тепер зворотний зв’язок встановлений, мозок вступає в повновладне управління м’язом, оволодіває ним, як м’язом, заново пересадженим на кролячу лапу.

У кролика було навіть важче. Тут спеціалізація нервів давно закінчилася, зворотні зв’язки закріплені, і тому будь-яке нововведення вимагало від мозку якийсь перебудови. А зародок сам ще в ході будівництва, деталі його нейронної схеми розраховані не так вже точно, їх можна підбирати, прилаштовувати одна до одної. І ось це-то налагодження нейронних ліній цілком залежить від виборчої взаємодії однотипних клітин: рухові волокна «впізнають» лише собі подібних, чутливі теж об’єднуються тільки між собою. Тому нейрохірург ніколи і не плутає пучок больових нервів з волокнами глибокого м’язового відчуття.

Самооб’єднання подібних нейронів і починається монтаж складної з усіх систем організму – центральної нервової системи.

Як бачите, природа і тут не відмовилася від улюбленого прийому. Їй що ниркові, що нервові клітини – усі рівні перед законом: дозріли – об’єднуйтеся! На тому стоїть все живе.

Далі буде.

Автор: Анатолій Шварц.