Глава 3
«Регулировщики движения»: эритропоэтин, тромбопоэтин и их роль в кроветворении

Формирование того или иного вида клеток крови зависит от потребностей организма и от целого ряда внешних факторов.

Процесс гемопоэза управляется цитокинами – маленькими пептидными молекулами, которые называют факторами. Они стимулируют или подавляют выработку тех или иных клеток. Каждый фактор как регулировщик на перекрестке: запускает один поток машин и тормозит другой.

Число клеток крови в единицу времени регулируется по принципу обратной связи.

Например, количество эритроцитов и содержание гемоглобина в них зависят от потребностей тканей в кислороде. В условиях дефицита кислорода – скажем, при изматывающих физических нагрузках или длительном нахождении высоко в горах – организм сначала реагирует через компенсаторные механизмы: учащается дыхание, повышается частота сердечных сокращений (тахикардия). Так тело пытается добыть больше кислорода (дышать чаще) и заставить его циркулировать быстрее (частое сердцебиение).

Если же возросшая потребность в кислороде сохраняется дольше нескольких часов или даже суток, повышается выработка одного из главных «регулировщиков» – эритропоэтина. Этот гормон стимулирует выработку эритроцитов: их становится больше, они переносят кислород активнее, и дефицит кислорода в тканях устраняется. Именно благодаря такой перенастройке организма у спортсменов при регулярных тренировках повышается выносливость.

Эритропоэтин вырабатывается в основном почками (до 90 %), клетками печени и в некоторой степени клетками венозных сосудов и селезенкой.

Активнее всего этот гормон синтезируется при недостатке кислорода, например в условиях высокогорья. Я недавно побывал на Алтае и заинтересовался горами, в частности посмотрел документальные фильмы про покорение Эвереста.

Практически все альпинисты при восхождении на него берут с собой шерпов – местных жителей. Непал, на территории которого находится Эверест, – самая высокогорная страна. Около 40 % ее территории находится выше 3000 м над уровнем моря. Поэтому многие местные жители рождаются и живут в условиях высокогорья.

Человек, который всю жизнь прожил в низине, при подъеме в горы начинает испытывать гипоксию. В горах воздух более разреженный, для нас там кислорода недостаточно, поэтому, поднимаясь, мы ощущаем головокружение, может болеть голова, возникать «мушки» перед глазами, ощущение усталости. Чтобы не развилась горная болезнь, жители низины должны подниматься в горы постепенно и оставлять себе достаточно времени для акклиматизации – позволять телу привыкнуть к новым условиям.

На Эвересте же акклиматизироваться невозможно: после 8000 м над уровнем моря начинается так называемая зона смерти, где воздух содержит всего 1/3 от той нормы кислорода, к которой мы привыкли на равнине.

У шерпов, которые живут на высоте в среднем 2000‒3000 м над уровнем моря, повышенный уровень эритропоэтина, а значит, больше гемоглобина и эритроцитов. И проблемы со здоровьем у них возникают, когда они не поднимаются, а, наоборот, спускаются в низину. Внизу для них слишком много кислорода: организм не понимает, как теперь жить и что делать, на уровне симптомов это ощущается как головокружение и головная боль. И они, спускаясь вниз, тоже должны проходить процесс акклиматизации.

Кроме высокогорья, причиной повышенного уровня эритропоэтина могут быть как физические нагрузки, так и различные заболевания. Например, эритропоэтин стабильно повышен у людей с врожденными пороками сердца, при хронических болезнях органов дыхания, при большинстве анемий.

И наоборот, снижение синтеза эритропоэтина наблюдается при истинной полицитемии (заболевание, при котором повышается количество эритроцитов), хронической болезни почек и анемии хронических заболеваний.

Определение уровня эритропоэтина имеет большое значение для дифференциальной диагностики.

Помимо эритропоэтина, существует множество других цитокинов, регулирующих не только правильное созревание, но и выживание стволовых клеток, которые без их сопровождения подвергаются апоптозу – клеточному самоубийству.

Среди этих «регулировщиков» есть гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (Г-КСФ), который влияет на количество гранулоцитов; тромбопоэтин, контролирующий уровень тромбоцитов, и множество других. Главное – постарайтесь запомнить их общее название: цитокины. Мы вернемся к ним, когда станем говорить о заболеваниях. И если вы будете знать, что цитокин = «регулировщик» производства различных клеток крови, то вся картина происходящего станет вполне понятной.

К 2020 году мы научились искусственно и вне человеческого организма синтезировать лекарственные препараты – стимуляторы кроветворения: рекомбинантный эритропоэтин, гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (Г-КСФ), агонисты рецептора тромбопоэтина.

Препараты эритропоэтина используются для лечения заболеваний, сопровождающихся снижением его уровня, прежде всего при хронической болезни почек, а агонисты тромбопоэтина – при сниженном количестве тромбоцитов.

Глава 4
Для чего организму нужны железо и витамины?

Для правильного функционирования организма и образования клеток требуется разнообразное питание: белки, витамины, аминокислоты и микроэлементы. В случае с кровью это важно прежде всего для эритроцитов. Их в крови, как мы уже говорили, больше, чем других клеток, и они выполняют важнейшую функцию – снабжение всех тканей кислородом.

Среди особо важных элементов, без которых начинает развиваться анемия: железо (Fe), кобаламин – витамин В₁₂ и фолиевая кислота – витамин В₉.

Железо – микроэлемент, который участвует в транспортировке кислорода по телу, в осуществлении энергетической функции клеток и синтезе нуклеиновых кислот.

Как вы знаете, железо после алюминия самый распространенный металл в земной коре. В то же время его дефицит в организме остается большой проблемой и встречается, по оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), у более чем 30 % женщин репродуктивного возраста, что связано с менструальным циклом и беременностью.

Целители древности приписывали железу магические и лечебные свойства. Например, считалось, что вода и вино, в которых ржавел меч, придают воину силу. Как ни странно, многие мифы о железе сохранились до сих пор. Например, считается, что при дефиците железа необходимо есть больше яблок. Непонятно, откуда взялся этот миф и почему он такой жизнестойкий? Давно известно: организмом лучше всего усваивается железо, содержащееся в продуктах животного происхождения.

В своей практике я встречал людей, которые втыкали в яблоки железные гвозди: те ржавели, и потом это яблоко съедали вместе со ржавчиной, чтобы «восполнить» дефицит железа в организме.

Еще один мой пациент где-то вычитал, что если в воду опустить кусок железа и дать ей настояться, то она приобретает полезные свойства. Через два месяца регулярного питья такой воды в его анализе крови ничего к лучшему не изменилось, и он стал принимать препараты железа, которые я прописал.

Иногда мифы действительно могут быть сильны, но я предпочитаю опираться на доказательную медицину. А она говорит: железо как микроэлемент усваивается не из гвоздей. Его процесс усвоения очень интересен: в нем непросто, но полезно будет разобраться.

Железо в организме: доход, расход, запас

3‒5 г – общие запасы железа в теле человека

50 мг/кг – среднее содержание железа в теле мужчины, у женщин на 10 мг/кг меньше

10‒30 мг в сутки – содержание железа в рационе жителей развитых стран, но лишь 5‒10 % из него усваивается организмом

1 мг железа ежедневно теряется с эпителиальными клетками желудочно-кишечного тракта, и это нормально: клетки слущиваются и обновляются

0,5 мг в сутки – дополнительная потеря железа у женщин во время месячных, 10 % женщин по причине обильных месячных теряет более 1,5 мг в сутки

В 3 раза увеличивается расход железа во время беременности, потому что организм матери начинает работать за двоих

Как усваивается железо?

При нормальном функционировании организма поддерживается баланс между расходом железа и его поступлением с пищей.

Как же происходит всасывание железа?

Поступившее с пищей железо всасывается преимущественно в двенадцатиперстной кишке и начальных отделах тощей кишки. Железо в организм поступает в двух формах:

Гемовое железо (несколько упрощенно, это железо, входящее в состав гемоглобина и миоглобина, переносящего кислород в мышцах) – с продуктами животного происхождения: мясом, птицей и другими. В данном случае оно встроено в структуру белка, поэтому усваивается особенно хорошо, вне зависимости от характера диеты. Но его мы получаем относительно немного: всего 10‒15 % от общего поступления железа.

Негемовое железо – с зеленью, крупами, овощами и фруктами. Это железо усваивается хуже. На его усвоение существенное влияние оказывают аскорбиновая кислота, мясная и рыбная пища – они увеличивают его всасывание.

Также есть ряд продуктов, которые мешают железу усваиваться: яичный белок, коровье молоко, бобовые, чай, кофе.

Однако далеко не все железо, поступающее в организм с пищей, усваивается. Почему? Во-первых, оно имеет низкую биодоступность. А во-вторых, его поступление зависит от того, сколько уже железа есть в организме, а также от «запросов» костного мозга. Логично, что при истощении запасов железа оно будет всасываться усиленно, так же как при увеличенном количестве делящихся предшественников эритроцитов, которым этот элемент необходим для полноценного созревания. И наоборот, при избытке железа и снижении активности производства эритроцитов всасывание железа будет уменьшаться.

Главная физиологическая роль железа в том, что оно входит в состав гемоглобина. Поступившее в кровь железо связывается с белком-транспортером – трансферрином. Дальше трансферрин передает железо предшественникам эритроцитов, и внутри их митохондрий и затем в цитоплазме клеток железо превращается в гем (комплексное соединение производных порфирина^[3] с ионом железа), который связывается с белком глобином, образуя гемоглобин.

Эритроцит приобретает гемоглобин, созревает и отправляется в кровеносное русло, чтобы выполнять свою функцию: с помощью содержащегося в нем гемоглобина переносить кислород по телу.

Оставшееся железо становится компонентом ферритина – сложного белка, который сохраняет запас железа на трудные времена, например на случай, если его будет недостаточно поступать с пищей.

После того как эритроциты выполнят положенные им функции за 120 дней, они поглощаются макрофагами в селезенке, печени и костном мозге, и высвобождающееся при этом железо практически полностью реутилизируется, отправляясь в костный мозг для синтеза гемоглобина в новых молодых эритроцитах. Вот такое экономное и практически безотходное производство работает в нашем организме: из «отслуживших свое» эритроцитов организм ежесуточно получает для синтеза гемоглобина и эритропоэза 21‒24 мг железа, тогда как из пищеварительного тракта всего 1‒2 мг. Таким образом, в физиологических условиях в организме существует замкнутый цикл железа, позволяющий свести к минимуму его потери.

Зачем нам витамины?

Витамины – незаменимые составляющие обменных процессов, и недостаток всего одного витамина может сказаться на производстве клеток крови.

Витамин В₁₂ – следующий по значимости микроэлемент для системы кроветворения после железа. При дефиците витамина В₁₂ нарушается привычный метаболизм и синтез ДНК, в связи с чем кроветворные клетки перестают активно делиться и созревать. В результате в костном мозге нарушается кроветворение и клетки остаются на ранних стадиях развития.

В отличие от других витаминов группы В витамин В₁₂ не синтезируется растениями. Он продуцируется многими бактериями и некоторыми видами плесневых грибов, но, так как мы их не едим, источником поступления витамина В₁₂ в наш организм являются только продукты животного происхождения: печень, почки, мышцы, яйца, сыр, молоко.

С пищей человек получает в среднем от 5 до 15 мкг витамина В₁₂ ежедневно. Общее содержание этого витамина в организме человека – 3‒4 мг, из них около половины находится в печени. Запасы в печени способны обеспечить физиологические потребности организма в течение 3‒5 лет после прекращения поступления витамина. Ежедневная потеря витамина в норме компенсируется поступлением с пищей.

Фолиевая кислота – последний важный элемент для кроветворения. Она синтезируется высшими растениями и микроорганизмами. Наибольшее количество фолиевой кислоты содержится в зеленых овощах, дрожжах, в печени и почках животных.