Пламенный насос. Естественная история сердца - Билл Шутт

Теперь мы знаем, что амебоциты делают свое дело, обнаруживая потенциально смертельные химические вещества, эндотоксины. Они ассоциированы с грамотрицательными бактериями, классом микробов, который включает такие патогены, как Escherichia coli (пищевое отравление), Salmonella (брюшной тиф и пищевое отравление), Neisseria (менингит и гонорея), Haemophilus infl uenzae (сепсис и менингит), Bordetella pertussis (коклюш) и Vibrio cholerae (холера)[36].

Как ни странно, эндотоксины сами по себе не ответственны за мириады заболеваний, связанных с этими бактериями. Это и не защитные приспособления (которые создаются, например, для борьбы с собственными врагами бактерий). На самом деле эти крупные молекулы формируют значительную часть мембраны бактериальной клетки, помогая создать структурную границу между клеткой и внешней средой. Эндотоксины также известны под названием липополисахариды, поскольку они состоят из соединения жира и углевода. Эти молекулы становятся проблемой для других организмов только после того, как бактерии оказываются убиты и расчленены – или лизированы, – что происходит, когда к борьбе с грамотрицательной бактериальной инфекцией подключается иммунная система (или антибиотик). В этот момент содержимое бактериальной клетки выливается наружу, и липополисахаридные компоненты мембраны высвобождаются в окружающую среду.

К несчастью, хотя болезнетворные бактерии уже побеждены, проблемы для хозяина не заканчиваются. Эндотоксины, присутствующие в крови, могут быстро вызвать лихорадку, одну из защитных реакций организма на инородное вторжение. Вещества, ее провоцирующие, называются пирогенами, и они могут привести к серьезным проблемам (например, к повреждению мозга), если слишком долго повышают температуру тела. Дальнейшие осложнения могут возникнуть и из-за опасно мощного иммунного ответа организма на эндотоксин – состояние, с которым медицинские работники были вынуждены иметь дело во время пандемии коронавируса. В худших случаях воздействие эндотоксинов может привести к состоянию под названием эндотоксический шок, каскаду опасных для жизни симптомов, которые варьируются от повреждения слизистой оболочки сердца и кровеносных сосудов до опасно низкого кровяного давления.

После поездки, во время которой мы искали на пляже яйца мечехвостов, мы с Лесли сопровождали Дэна Гибсона в лабораторию Вудс-Хоула, где он поместил на предметное стекло микроскопа немного свежей крови мечехвостов. Вскоре мы разглядывали живые амебоциты.

– Они все заполнены гранулами, – сказал я, заметив похожие на песок частицы внутри клеток.

– Это крошечные пачки белка коагулогена, – сказал Гибсон. Как следует из их названия, коагулогены вызывают коагуляцию, или свертывание крови. – Если амебоциты сталкиваются даже с малейшим количеством эндотоксина, они высвобождают гранулы коагулогена, который быстро превращается в желеобразный сгусток.

Поскольку эндотоксины могут вызывать у человека такую опасную реакцию, в 1940-х годах фармацевтическая промышленность начала тестировать свою продукцию на наличие этих веществ, которые могут случайно образовываться и в процессе производства лекарств. Одним из первых разработанных методов был контроль пирогенности на кроликах, который стал промышленным стандартом. Это действо смахивало на работу из серии «найди и запряги крайнего». У лабораторных кроликов, на которых проводится тестирование, замерялись исходные ректальные температуры. Затем лаборанты вводили им порцию испытуемого препарата, как правило, через легкодоступную ушную вену. Далее в течение трех часов каждые 30 минут регистрировали ректальную температуру кролика. Если она поднималась (развивалась лихорадка), это сигнализировало о потенциальном присутствии эндотоксина в конкретной партии.

Обнаружив, что кровь мечехвостов свертывается в присутствии эндотоксинов, в конце 1960-х годов коллега Фреда Бэнга, гематолог Джек Левин, разработал химический тест, который пришел на смену трудоемкому и не всегда точному для человека тестированию пирогенности на кроликах20. По сути, Левин и его коллеги разрезали амебоциты мечехвоста и собрали формирующий сгустки компонент, вещество, которое они назвали лизатом амебоцитов Limulus (LAL). Оказалось, LAL можно использовать не только для выявления эндотоксинов в партиях лекарственных препаратов и вакцин, но и для тестирования инструментов, например шприцев и катетеров, и других медицинских устройств, на которых стерилизация убивает бактерии, но может случайно образовать эндотоксины, попадающие в организм пациента, получившего медицинскую помощь.

Кроличье сообщество, по-видимому, восприняло это открытие с глубоким облегчением, но мечехвосты и их поклонники встретили его куда менее восторженно, особенно когда другой исследователь из Вудс-Хоула вскоре основал биомедицинскую компанию, которая начала извлекать кровь мечехвостов в промышленных масштабах. Вскоре на атлантическом побережье появились еще три такие компании, превратившие производство LAL в многомиллионную индустрию. В результате в наши дни ежегодно из воды вытаскивают почти 500 тысяч мечехвостов21, многих – в период нереста. Большинство животных везут в промышленные лаборатории не в танках с холодной соленой водой, а в открытых кузовах грузовых пикапов. Прибывших встречают рабочие в масках и халатах, которые протирают мечехвостов дезинфектантами, перегибают пополам их панцири (положение абдоминального сгибания) и привязывают к длинным металлическим столам наподобие конвейера. Потом непосредственно в сердца мечехвостов вводят большие шприцы. В стеклянные сосуды капает синяя кровь консистенции молока. В подобной манере, которая заставила бы позавидовать графа Дракулу, сбор продолжается, пока кровь не перестает течь – обычно после того, как удаляется 30 % от ее объема[37].

Теоретически мечехвосты должны пережить это испытание, и, согласно закону, отдав кровь, они должны вернуться примерно в тот же район, откуда их забрали. Но, по словам нейробиолога Криса Шабо из Государственного университета Плимута, 20–30 % мечехвостов погибают от потери крови в следующие 72 часа после ее забора.

«Не последнюю роль в этом играет то, что дышащих жабрами мечехвостов все это время держат вне воды», – сказал Шабо мне и Лесли. Мы навещали ученого и его коллегу, зоолога Уина Уотсона, в водной лаборатории Джексона Университета Н ью-Гэмпшира.

Возможно, немаловажен и тот факт, добавил Шабо, что никто не знает, страдают ли обескровленные экземпляры, возвращенные в воду, от каких-то краткосрочных или долгосрочных последствий – и выживают ли они вообще. Формально популяция мечехвостов с 1998 года находится под контролем Комиссии по морскому рыболовству в Атлантических штатах (ASMFC), но из-за различных политических вмешательств она не может получить достоверные данные о смертности среди мечехвостов, добываемых для нужд биомедицинских компаний22. Зная об этом, Шабо и его исследовательская группа пытались оценить влияние добычи крови на состояние мечехвостов после возвращения в воду. Для этого вместе со студентами он собрал несколько экземпляров и имитировал на них условия, в которых находятся мечехвосты, столкнувшиеся с биомедицинской индустрией.