В честь 300-летия Российской академии наук, которое Россия будет отмечать 8 февраля, «МК» начинает цикл материалов о науке и интервью с выдающимися учеными страны, внесшими значительный фундаментальный вклад в изучение той или иной научной области. Сегодняшний разговор — с академиком РАН, советником РАН Юрием Наточиным, специалистом, который знает все о физиологии почки и водно-солевом обмене. К примеру, о том, что:
— почка является не только органом выделения, но и сохранения полезных веществ;
— именно почки спасали многих в блокадном Ленинграде от голода;
— жизнь возникла не в море, как многие полагают, а в калиевом водоеме.
Юрий Наточин. Фото: Александр Бурмистров / «Научная Россия»
Справка «МК». Юрий Викторович Наточин родился 6 декабря 1932 года в Харькове. Советский и российский ученый, доктор биологических наук, специалист в области физиологии почек и водно-солевого обмена, академик РАН. Он организовал медицинский факультет в Санкт-Петербургском государственном университете, создал известную на весь мир российскую школу физиологии почки и предложил альтернативный взгляд на происхождение жизни. В прошлом году за значительный вклад в исследованиях физиологии человека он стал обладателем престижнейшей награды Российской академии наук — Большой золотой медали имени М.В. Ломоносова.
— Юрий Викторович, из школьного курса мы знаем, что почка — это орган выделения. Вы же недавно в докладе, который произносили в Академии наук, сказали, что это лишь одна из множества важнейших ее функций. Можете раскрыть остальные?
— Я бы сказал, что почка — это орган выделения и сохранения. У каждого из нас ежеминутно в почки приходит четверть всей крови, которую сердце поставляет в сосуды. «Зачем так много?» — спросите вы, ведь это в разы больше, чем поступает в мозг или в сердце! Объясню на примере… концерта. Когда вы приходите на концерт, и он долго не начинается, как вы думаете, почему это происходит? Артисты ждут полной тишины. Так вот, и почка создает для каждого из нас абсолютную физико-химическую тишину — постоянство состава околоклеточной среды, необходимое для работы каждой клетки.
Ведь чтобы нормально работать, она не должна «задумываться», есть у нее глюкоза — нет глюкозы, есть все нужные микроэлементы или какого-то не хватает. Она должна пребывать в стабильном окружении — тогда она будет жить, как ей нравится.
Как почка помогает понять, что вы наелись
— И как же почка регулирует процесс поставки нужных веществ в клетки?
— В норме для хорошей работы организма величина объема клетки должна быть постоянной. Для этого нужно поддерживать в норме осмотическое давление околоклеточной жидкости. Это первое, о чем «думает» почка.
— Сразу спрошу: что это и для чего необходимо?
— Осмотическое давление — это концентрация всех веществ, растворенных в одном миллилитре жидкости: сахар, натрий, калий — что хотите. Осмотическое давление способствует тому, о чем мечтают многие женщины, стремящиеся сохранять стройную фигуру: вовремя останавливаться, почувствовав насыщение во время еды. Только надо лучше прислушиваться к своему организму, и тогда физиологическая система подскажет, когда следует прекратить трапезу.
— Можно поподробнее: как работает система?
— В гипоталамусе находятся осморецепторы, чувствительные к изменению осмотического давления. Для здоровья осмотическое давление крови должно быть строго постоянным. Это одна из констант организма человека. Как только концентрация растворенных веществ повышается сверх меры, осморецепторы реагируют на это повышение давления появлением у нас жажды. Попили воды — кровь стала более разведенной, значит, осмотическое давление упало.
«Нам хватает 800 миллилитров воды в сутки»
— И при чем тут почки?
— Вы, наверное, удивитесь, но именно они в случае появления жажды запускают процесс насыщения крови влагой: из клеток мозга секретируется гормон вазопрессин — он поступает в кровь, с ее током добегает до почки и заставляет ее по канальцам всасывать недостающую воду в кровь.
— Я всегда думала, что после утоления жажды вода сама собой попадает в кровь, а тут, оказывается, сложный процесс… Тогда следующий мой вопрос о том, надо ли много пить воды, как рекомендуют многие диетологи и даже медики?
— Есть мнение, что надо больше пить… Сейчас куда ни посмотришь — все пьют воду, кофе: в автобусах, в метро, словно в угоду какой-то странной моде. Разве лет 20 назад было такое, чтобы все сидели с бутылочками, стаканами и пили?! Это же довольно интимный процесс, как и прием пищи. К тому же в транспорте с грязных рук или загрязненных бутылочек можно быстрей подхватить какую-нибудь инфекцию. В общем, я абсолютный противник этого.
— Ну а что касается количества выпитого за сутки: 2,5 литра, как рекомендуют, — это не много?
— Я думаю, что это все-таки больше — результат рекламы. У меня был хороший знакомый, коллега Валтин Хайнц. Он крупнейший американский профессор. Я у него был, и мы разговаривали о том, сколько надо пить. Оба сошлись на том, что прежние рекомендованные нормы из середины 60–70-х годов — около 1,5 литра жидкости в день — более приемлемы.
— А меньше можно?
— Можно и меньше. Почки устроены так, что вам может хватить и 0,8 литра. Я сейчас говорю про здоровых людей, у которых хорошо работают осморецепторы, сигнализируя, когда пора регулировать осмотическое давление.
— А что происходит с теми, кто пьет порой через силу, заливая в себя по 2 с лишним литра?
— Ничего страшного не происходит и с ними: почки справляются, ведь их абсолютный потенциал — 25 литров в сутки. Там другие проблемы: вред наступает от большого количества выпитого кофе, от которого может подскочить давление, или от грязных рук, как я уже говорил.
— А зачем почкам такой большой потенциал?
— Бывают, к примеру, заболевания, при которых человек все время испытывает сильную жажду, — они-то и выпивают до 25 литров воды в день.
Как академик решил проблему космонавтов
— Второе важнейшее назначение почки — регуляция объема крови в организме. Представьте, что вы купили красную икру и много ее съели. От большого количества соли осмотическое давление поднялось. Что вы делаете? Много пьете, от чего увеличивается объем жидкости в организме. Вот он уже выровнял осмотическое давление, но появилась лишняя жидкость, которую осмотические рецепторы уже не чувствуют. Тут и включаются рецепторы объема, которые контролируют степень растяжения сосудов. Все это оказалось очень важно. Как-то ко мне обратились специалисты из Института медико-биологических проблем РАН, которые заботятся о состоянии здоровья космонавтов. В частности, беспокоятся об их адаптации по возвращении на Землю, ведь тех, кто летал в первые годы, носили после приземления на носилках…
Шел 1964 год, я обследовал экипаж корабля «Восход-1» — Владимира Комарова, Константина Феоктистова и Бориса Егорова, и по результату этого обследования мне пришло в голову, как купировать негативную картину.
— Я всегда думала, что это комплекс физических упражнений на борту, не позволяющий мышцам и костному каркасу ослабевать при отсутствии земной гравитации…
— Это так, но не менее важную роль играет осмо- и объемная регуляция. Любой человек, если он прилетает в космос, сталкивается с кардинальным перераспределением жидкости в верхнюю часть тела.
Передо мной стояла задача: обернуть ее вспять, подготовить организмы космонавтов к приземлению. Выше я упоминал про рецептор, который «чувствует» избыточную жидкость. Так вот, надо было создать условия, чтобы он «сказал» почкам: «Убери эту избыточную жидкость!» 10 лет понадобилось, чтобы получить разрешение на проведение эксперимента, и в 1974 году мы его провели. Я за это получил орден.
— Что же вы сделали?
— Просто предложил однократно перед посадкой дать космонавтам по таблетке соли, чтобы восстановить дефицит солей и водно-солевой баланс и подготовиться к земной норме.
— Так просто? И на разрешение понадобилось 10 лет?!
— Космическая среда во многом была непонятна. Кто знал, как среагирует человеческий организм на резкое повышение уровня соли? По идее, можно было бы и соленую тараньку перед посадкой съесть, но нам надо было все точно рассчитать.
В итоге, наладив осморегуляцию и объемную регуляцию, мы добились того, что космонавты по возвращении на Землю сразу вставали на ноги и шли.
Почка может спасти от голода
— Мало кто знает, что почки вырабатывают гормоны, которые обеспечивают нам постоянство артериального давления. Еще один гормон, который вырабатывается в почке, — это гормон регуляции свертывания крови, здесь же синтезируется глюкоза. Недавно была установлена еще одна важная функция этого важного органа — участие в регуляции баланса кальция.
Почка постоянно поддерживает концентрацию каждого элемента таблицы Менделеева, каждого иона, который нужен для работы органов. Таких функций нет ни у печени, ни у любого другого органа. Может, я вас удивлю, но знали ли вы, что именно почки обеспечивают максимально возможное сохранение здоровья и жизни при голодании?
— Каким же образом?
— Почка переваривает измененный белок! Это главный орган превращения измененных, «обломанных» белков в аминокислоты. Эти белки уже не способны выполнять свои физиологические функции и потому не остаются в крови как здоровые, а попадают в канальцы почки при фильтрации. Так вот, почка расщепляет их до аминокислот и снова возвращает в кровь. Давая им вторую жизнь, а заодно поддерживая человека, она участвует в сохранении мозга и сердца при голодании. Наверняка почки продлили жизнь многим ленинградцам во время блокады…
Почечная одиссея
— Несколько лет назад Международный союз физиологических наук создал специальную Комиссию по физиологии почки, чтобы мы могли говорить на одном языке при изучении этого органа. Меня пригласили в состав этой комиссии, и мы разработали номенклатуру структур почки. Ее опубликовали в четырех самых известных в мире физиологических научных журналах. Так вот, там вы могли бы прочитать, что каждый из двух миллионов нефронов (структурных единиц почек) состоит из 12 (!) частей.
Одно время люди думали, что им удастся создать полноценную искусственную почку. Но оказывается, что это невозможно сделать, ведь там такое разнообразие функций и такая точная подгонка — только Господь Бог мог сделать это! Теперь — принцип работы: почка имеет две части — клубочек и каналец. Из жидкости канальца забирается все что нужно, а остальное выделяется наружу. В клубочке происходит фильтрация жидкости. Каждое вещество в отдельности должно быть «ощупано» почкой и нужное возвращено в кровь.
Больше тонны крови за сутки проходит через почки, и из этого количества надо вернуть после фильтрации все полезные вещества!
Когда я читаю лекцию студентам, говорю, что все это мне напоминает «Одиссею». Помните, когда циклоп Полифем остался без глаза, он стал проверять каждого ягненка: один тот идет или кто-то еще на нем едет. То же самое делает почка: она «ощупывает» каждое вещество.
— Что происходит с человеком, оставшимся с одной почкой?
— Почки — орган исключительный. Если убирается одна — человек не заметит. Если убрать половину следующей, тогда нельзя будет заниматься тяжелой работой. Вот и все. И еще природа предусмотрела: если удалена почка, то вторая готова компенсировать недостаток уже в течение 2–3 дней, причем сразу на 80%.
— Чего же не хватает искусственным почкам, чтобы хорошо работать?
— Сделали как-то специалисты очень хорошую искусственную почку и думали, что она спасет больных. Но больные, которые поступали на гемодиализ, жили до 4 лет и умирали. Они умирали не из-за того, что почка плохо справлялась с выделением: ей не хватало всех тех дополнительных, вышеперечисленных мной функций. Искусственная почка не переваривает белки, не регулирует артериальное давление; рыбий жир — и тот без почки бесполезен, ведь из него именно в почке синтезируется молекула для регуляции баланса кальция.
Но все же нельзя сказать, что наука топчется на месте: поняв, в чем дело, ученые стали разрабатывать способы гемодиализа, при которых люди, используя современные искусственные почки, могут жить долго.
Как физиолог спас стадо русского осетра
— Мне всегда было интересно, как и что пьют морские рыбы?
— У рыб кровь не такая соленая, как в море, но стакана пресной воды им, бедным, преподнести некому. В чем же фокус? А в том, что все известные нам морские костистые рыбы, к примеру, треска, опресняют воду в жабрах, клетки которых секретируют соли.
Кстати, когда я занялся вопросом физиологии рыб, понял, почему русский осетр называется русским. Оказалось, что рыб с такой осморегуляцией, как у него, больше нет: соленость их крови такая же, как и вода в Каспии или в Азовском море. Это главная их особенность. Эти рыбы не тратят энергию на осморегуляцию, как, к примеру, их черноморские или средиземноморские сородичи. Кровь у русских осетров близка по осмотическому давлению воде Среднего Каспия.
И вот в начале 70-х годов Каспий стал мелеть, и в связи с этим была задумана программа по восполнению воды путем переброски к нему вод Черного моря. Мы стали бить тревогу: «Приостановите этот проект, иначе мы погубим стадо русского осетра». К счастью, к нам прислушались.
— Давайте от рыб перейдем к птицам. Как могут обходиться без воды перелетные птицы?
— А кто сказал, что они не пьют? Все птицы, перелетающие океан, садятся на воду и пьют соленую воду. У них есть солевые железы в носу и в уголках глаз. Эти железы секретируют соль и таким образом опресняют кровь до нормы.
Где возникла жизнь?
— Принято считать, что жизнь возникла в море, но у вас, я знаю, есть другое мнение на этот счет…
— В 2005 году я высказал предположение, отличное от общепринятой концепции. Согласно ему, средой возникновения первых клеток были водоемы с преобладанием ионов калия, а не морская вода с доминированием ионов натрия.
Возьмите любую клетку. В центре у нее ядро, в жидкости, что вокруг него, — высокая концентрация калия, а снаружи, если мы принимаем версию о происхождении жизни в море, преобладают ионы натрия. Между ними для дальнейшего развития должны возникать биоэлектрические процессы.
Но в том-то и дело, что для поддержания концентрации ионов калия в клетке в мембране тех клеток не было тогда так называемого калий-натриевого насоса, который брал бы калий из внешней среды и загонял его внутрь клетки. На заре эволюции жизни такого насоса не существовало.
Единственным решением, догадался я, может быть одинаковый с внутренним составом первой клетки солевой состав водоема, самый подходящий для синтеза белка. Так возник вопрос: могли ли существовать на ранней Земле калиевые озера?
У меня были хорошие отношения с академиком-геохимиком Эриком Михайловичем Галимовым. Я рассказал ему про свою идею — он взял двух сотрудников, и они стали исследовать, не было ли в ходе эволюции Земли на первых порах калиевых озер. И что вы думаете? Нашли и доказали, что они были. Соответствующую статью мы тогда опубликовали в журнале. Затем провели исследования с академиком Михаилом Владимировичем Дубиной и обосновали новую гипотезу о происхождении жизни. Она была опубликована в журнале Origin of life («Происхождение жизни»).
Нежное обращение к почкам
— В одной своей лекции вы сказали, что почка любит нежное обращение. Можете раскрыть секрет вашего обращения с почками и с организмом в целом? Ведь вы не похожи на человека, перешагнувшего 90-летний рубеж…
— Мой секрет прост: я стараюсь жить в ладу с почками и другими своими органами. Мой распорядок дня предельно прост: я ем и пью ровно столько, сколько хочу. К примеру, по утрам я пью кофе, капсульный. Кстати, теперь в России научились делать свои капсулы, вполне приемлемые.
— Кофе — с молоком?
— Нет. Но это всего лишь вкусовое предпочтение.
— То есть молоко не вредно, как считают некоторые?
— Молоко не вредно. Я каждый день ем молочные продукты, когда возвращаюсь домой из института. Знаете, у нас там нет столовой, а бутерброды не ношу.
— Не обедаете, получается?
— В идеале надо было бы обедать, но я уже привык к такому распорядку.
— Ну хоть в чем-то вы себя ограничиваете?
— Специально — ни в чем, разве что в большом количестве сахара. И коньяк, и водку, и вино могу выпить — все что хотите. Но если раньше я мог выпить побольше, то сейчас — гораздо меньше. Мне нравится хорошее вино или коньяк, которые я пью маленькими рюмочками, в основном чтобы почувствовать их букет.
Дома я не готовлю первое, обхожусь йогуртами. Люблю зелень, цветную капусту, кабачки, картошки ем меньше. Из мяса предпочитаю куриные ножки, которые хорошо провариваю, не меньше 50 минут. После этого пью чай, перед сном могу выпить чашку какао.
— Ну а мучное?
— Я люблю свежий хлеб с маслом или со сметаной — не 15-процентной, а пожирней… Я вообще решил для себя, и что-то подсказывает мне, что это правильно: есть то, что хочет организм. Он знает, чего не хватает. Это негласное правило преобразуется у меня в своеобразный аппетит — покупаю то, что хочется.
— А если захочется сладкого?
— Раньше я сыпал полстакана сахара… Теперь немного поостыл к нему — вроде, когда сдаю анализы, вижу, что сахар стал повыше. Всегда любил жидкий шоколад, который мама мне готовила ко дню рождения. Кстати, не отказываю себе в хорошем шоколаде и по сей день. При этом у меня нет лишнего веса, я ношу костюм того же размера, в каком пребывал, учась в институте.
Для хорошего самочувствия очень важна физическая активность. Помню, еще студентом поехали в колхоз на практику. Там никто не хотел от комбайна отвозить зерно на телеге. Я взялся и отвозил на элеватор зерно каждый день. А вечером распрягал лошадь, садился верхом (научился к тому времени ездить без седла) и скакал по деревням…
Я и сейчас поддерживаю активный образ жизни: на работу и с нее всегда хожу только пешком. Все по дому делаю сам: уже больше 15 лет после смерти жены живу один.
— В заключение нашего разговора: в преддверии 300-летия Российской академии наук скажите, что бы вы пожелали ей ко дню рождения?
— Безусловно, меня волнует судьба академии. Три века назад Петром была задумана правильная система организации науки. Стране нужны были ученые, которые находили бы способы повышения престижа страны. И что касалось финансирования — все было предельно просто: исследователям выделялось столько, чтобы хватало на еду, кров, передвижения, для решения необходимых для общества проблем.
У нас же сейчас выделяют гранты под определенные темы. Но та же Академия наук СССР не смогла бы добиться исключительных успехов, а страна — выиграть Вторую мировую войну, если бы у ее ученых не было свободы творчества. Поэтому я бы пожелал нашей науке оставаться сильной и достойной в познании законов природы и общества и сделать сильным наше государство.
Автор: Наталья Веденеева
Фото: Александр Бурмистров / «Научная Россия»