Клоду Бернару ничего достоверного выяснить не удалось, но он высказал догадку, которая впоследствии получила полное подтверждение, что нервные волокна, чтобы передать распоряжения мышцам, издают для них хймические приказы. Иными словами, кончики отростков нервных клеток выделяют какое–то вещество, которое, попав на мышцу, вызывает ее сокращение.
"Замок" и "ключ"
Если нервные клетки общаются между собою с помощью химических веществ, это значит, что им действительно нет никакой необходимости непосредственно касаться друг друга, но они должны иметь фабрики для производства этих веществ. Действительно, когда появились сильные микроскопы, удалось увидеть, что на кончиках нервных отростков находятся как бы пуговки, а на соседнем нервном волокне, к которому примыкает "пуговка", – утолщенная площадка, но между "пуговкой" и площадкой имеется щель.
Синтез сложных молекул возможен лишь в теле нервной клетки, так как для этого требуется участие клеточного ядра. Здесь и находится фабрика, вырабатывающая вещества–посредники. Отсюда ее продукция течет по шлангам длинных отростков нервных клеток, добирается до самых удаленных их окончаний, где используется большая часть доставляемых сюда веществ.
Еще лет тридцать назад никому и в голову не приходило, что древние греки были правы, предположив, что нервы представляют собою трубопроводы. В это особенно трудно поверить, зная, что в каждом нерве находится пучок тонюсеньких отростков нервных клеток. И все–таки именно эти отростки используются как совершенно фантастические трубы.
До сих пор не понятно, как нервной клетке удается по такой тонюсенькой трубочке переправлять грузы одновременно в обоих направлениях, от тела клеток к кончикам их отростков и от отростков к телам клеток, да еще с различной скоростью. Фактически в каждом отростке нервных клеток действуют три самостоятельные транспортные системы. Медленная гонит все необходимые нервному отростку вещества для обеспечения его собственной жизнедеятельности со скоростью один миллиметр в сутки. Быстрая транспортная система переносит грузы в обоих направлениях, обеспечивая огромную скорость перевозок – от 10 до 20 сантиметров в сутки. Она снабжает нервные окончания деталями, из которых здесь, на месте, собираются молекулы вещества–посредника. В обратную сторону переправляется "утильсырье" – отходы этого производства.
На "складах готовой продукции" – образцовый порядок. Молекулы вещества–посредника пакуются в крохотные пузырьки. Так они лучше сохраняются. В окончании нервного волокна могут скопиться тысячи таких пузырьков, в которых содержится от 10 до 100 тысяч молекул вещества–посредника. Чтобы передать сообщение, кончик нервного волокна должен открыть двери в собственной оболочке и выпустить в щель, отделяющую его от соседнего нервного волокна, пузырьки с "ключами".
В мозгу нет приспособлений, которые бы помогли "ключам" попасть в "замочные скважины". "Ключи" – молекулы посредника – предоставлены здесь самим себе, и лишь немногие из них случайно находят "замок", остальные очень скоро бывают разрушены. Вот почему "ключей" должно быть очень много. Однако щель не широка, и "ключи" быстро достигают ее противоположной стенки. Все же на это уходит гораздо больше времени, чем на движение возбуждения по нервному волокну.
"Замок" представляет собой крупную белковую молекулу, вмонтированную в оболочку нервного волокна. На поверхность выглядывает лишь ее небольшая часть – участок, несущий электрический заряд. Форма "ключа" и "замка" таковы, что они, сложенные надлежащим образом, образуют единое целое и благодаря электрическим зарядам крепко удерживаются друг возле друга.
Молекулы вещества–посредника, соединяясь с белковой молекулой "замка", заставляют последнюю изменить свою форму. При этом в оболочке волокна открывается пора, позволяющая веществам, обычно находящимся в межклеточном пространстве, проникнуть в нервное волокно или вылиться из него наружу. В зависимости от того, для каких веществ "ключи" отпирают "двери" и в каком направлении движутся эти вещества, нервная клетка возбуждается или, напротив, затормаживается.
Сейчас известно несколько десятков веществ, которые, по–видимому, используются мозгом для передачи информации от одной нервной клетки к другой. Зачем понадобилась мозгу такая уйма посредников? Кроме того, жидкость, содержащая вещество–посредник, способна затечь куда угодно и кроме тех нервных клеток, для которых предназначена эта порция посредника, возбудить массу других нервных клеток. Чтобы этого не происходило, для каждой группы клеток должны предназначаться строго определенные "ключи".
Опаснее кобры!
В работе мозга наиболее уязвимым звеном оказалась передача нервного импульса с одной нервной клетки на другую. Она чаще всего и нарушается под действием ядов, но механизм этих нарушений может быть различным. В одних случаях молекулы ядовитого вещества имеют внешнее сходство с молекулами посредника. Благодаря этому они, попав в скважину "замка на воротах" оболочки нервной клетки, не позволяют попасть туда "ключам" – молекулам посредника. Именно так действует кураре американских индейцев. Когда значительная часть "дверей" окажется наглухо запертыми, нервные клетки теряют способность возбуждаться, то есть получать информацию от других клеток и передавать ее дальше. В результате выхода из строя многих нервных клеток нарушаются важнейшие функции организма, и отравленное животное гибнет.
Курареподобным, но более сильным действием обладают яды многих животных. Обитатели тропиков крайты относятся к числу особо опасных змей. Яд формрзского крайта так прочно соединяется с белковой молекулой, образующей "замок на дверях" нервной клетки, что разделить их невозможно. На возникшее соединение не действуют ни кислоты, ни щелочи, способные растворить оболочки нервных клеток. Белки мозга отравленного животного, опущенные в раствор подобных веществ, полностью разрушаются, кроме крошечных кусочков оболочек с прилипшими к ним молекулами яда. Он предохраняет эти кусочки от растворения.
Пример с крайтом объясняет, почему медикам до сих пор не удалось создать лекарство, спасающее от действия яда. Если в мозговой кашице, находящейся в колбе, химик не может отделить молекулы яда от белковых молекул "замков", то как это сделать в живом мозге? Вот почему при укусе ядовитых животных так важно как можно скорее ввести в организм лечебную сыворотку, которая разрушит, инактивирует яд, пока он не успел попасть в мозг и вызвать там необратимые процессы.
В нашей стране опасных змей немного, зато с пищевым отравлением может столкнуться каждый. Опасным для жизни является так называемый колбасный яд. Он вырабатывается бациллой ботулинус, когда она поселяется в продуктах питания. "Ботулус" в переводе с латыни и значит "колбаса".
Ботулиновый токсин – страшный яд. В 1 миллиграмме вещества – 100 миллионов мышиных смертельных доз! Попав в организм животных и человека, яд оседает в местах контакта нервных волокон и препятствует выделению в щель между ними одного из самых распространенных посредников – медиатора ацетилхолина. Из–за этого переход возбуждения от одной нервной клетки к другой на 1–2 недели прекращается. Ацетилхолин широко используется как посредник в нервных клетках, руководящих жизненно важными функциями организма. Если заблокированы многие пункты контактов нервных волокон, наступает смерть.
