Атропин также ингибирует мускариновые ацетилхолиновые рецепторы в других тканях. Один из его самых известных эффектов – это расширение зрачка глаза. Блестящие глаза с расширенными зрачками воспринимаются как более сексуально привлекательные, возможно потому, что оргазм также приводит к расширению зрачков. Атропин широко использовали в косметических средствах дамы при дворе королевы Елизаветы. Они получали его из блестящих черных ягод беладонны, смертельно опасного растения, именно поэтому латинское название беладонны – Atropa belladonna – переводится как «прекрасная дама». Все части этого растения ядовиты для людей, однако птицы могут поедать его семена без всякого вреда для себя. Атропин и его производные используются в сегодняшней медицинской практике для расширения зрачка глаза при обследованиях, в частности при обследовании глазного дна. Не исключено, что его эффект знаком и вам – это лекарство делает глаза очень чувствительными к свету (поскольку мышцы радужной оболочки теряют способность сокращаться при ярком освещении). Как результат человек начинает щуриться на солнце, и ему не рекомендуют садиться за руль.
Скачущее сердце
Достаточно лишь разок пробежаться вдогонку за автобусом, чтобы сполна ощутить, какой эффект это физическое упражнение оказывает на частоту сердцебиения. У людей максимальная частота сокращений сердца составляет порядка 200 ударов в минуту, что приблизительно в три раза выше частоты сокращений в состоянии покоя. Частота сердцебиения у других существ может быть намного выше – у колибри, например, во время полета она достигает 1200 ударов в минуту. Такое повышение сердечного ритма происходит в результате выброса норадреналина симпатическими нервами, возбуждающими сердце, и повышения уровня циркулирующего в крови адреналина. Хотя у людей с пересаженным сердцем частота сердцебиения увеличивается в ответ на физическую нагрузку, это происходит более медленно из-за того, что сердце реагирует только на адреналин в крови, а для его выброса в кровь требуется больше времени. Тормозящий эффект ацетилхолина, выделяемого блуждающим нервом, снимается во время физической нагрузки и восстанавливается после ее прекращения: этого не происходит у людей с пересаженным сердцем, поэтому у них сердечный ритм медленнее возвращается в нормальное состояние после прекращения физической нагрузки.
Максимальная частота сердцебиения зависит от возраста (она снижается с годами), однако примерно одинакова у всех людей независимо от их физической формы. Что меняется, так это максимальный объем перекачиваемой крови. У спортсменов частота сердцебиения в состоянии покоя ниже, поскольку регулярные физические нагрузки приводят к увеличению размера сердца и, таким образом, к повышению объема крови, перекачиваемого при каждом сокращении. Как следствие, сердцу требуется меньше сокращений, чтобы перекачать такой же объем крови. Несмотря на одинаковую максимальную частоту сокращений, у спортсменов сердце перекачивает намного больше крови при физической нагрузке, чем у ведущих сидячий образ жизни, – более крупное сердце дает им конкурентное преимущество.
Тихий убийца
Хлорид калия – очень эффективное средство, останавливающее сердце. Он действует быстро, бесшумно, почти не оставляет следов и, как говорят, не причиняет страданий (хотя кто это может подтвердить?). Именно поэтому он является излюбленным средством умерщвления в детективных романах вроде «Лучше не возвращаться» Дика Фрэнсиса, где и лошадей, и людей травили путем впрыскивания раствора хлорида калия. В романе «Лучше не возвращаться» вещество покупали в специализированной компании, однако на практике его очень легко может добыть каждый – оно широко доступно и продается как заменитель соли с низким содержанием натрия. Убийство с помощью хлорида калия – это не художественный вымысел: известен целый ряд случаев, когда медсестер обвиняли и даже осуждали за противозаконное убийство пациентов путем инъекций хлорида калия.
Внутривенное вливание хлорида калия после анестезии, погружающей жертву в сон, используется также законно для приведения в исполнение смертных приговоров в некоторых штатах. Доктор Джек Кеворкян применял его в своем «танатроне»
{18}, устройстве для эвтаназии, с помощью которого он помогал уйти из жизни смертельно больным. Доктора Кеворкяна приговорили к тюремному заключению в 1998 г. за убийство второй степени. В это трудно поверить, но хлорид калия в качестве средства для самоубийства пропагандировал бывший немецкий политик Роджер Куш.
Но почему хлорид калия вызывает остановку сердца? При высокой концентрации он деполяризует клетки сердца настолько, что натриевые и кальциевые каналы выключаются (инактивируются). Поскольку эти поры закрыты, потенциал действия не генерируется, и сердце просто останавливается. Однако при медленном вливании хлорида калия сердцебиение, скорее всего, сначала ускоряется, затем наступает вентрикулярная фибрилляция, и только после этого сердце останавливается.
Интересно отметить, что уровень концентрации калия в крови повышается во время физических нагрузок в результате выхода ионов калия из работающих мышц. При сильном физическом напряжении этот уровень бывает достаточным, чтобы остановить сердце. И все-таки мало у кого сердце останавливается во время пробежки. Причина этого ясна не до конца, но по одной из версий все дело в защитном эффекте гормона адреналина, уровень которого также повышается при физических нагрузках. Если концентрация калия в крови не снизится достаточно быстро после прекращения нагрузки, то у человека может развиться сердечно-сосудистый коллапс. Именно поэтому сердечные приступы случаются чаще после завершения партии в сквош, а не во время игры.
Виртуальное сердце
Сейчас мы знаем большинство типов ионных каналов, определяющих электрическую активность сердца. Их очень много. У разных видов сердечных клеток могут быть разные комплекты ионных каналов, а плотность и активность каналов одного типа могут варьировать в зависимости от расположения клеток в сердце. В результате очень трудно предсказать, что произойдет с электрической активностью отдельно взятой клетки при модификации конкретного ионного канала, не говоря уже об электрической активности всего сердца. Здесь неоценимую помощь оказывают компьютерные модели.
Ключевой целью нынешних исследований в области кардиологии является создание компьютерной модели сердца, работающей в реальном масштабе времени. Первенство в этой сфере принадлежит Денису Ноблу, профессору из Оксфорда. Его «виртуальное сердце» довольно хорошо моделирует нормальное сердцебиение, эффекты сердечного приступа, генетические мутации, которые вызывают заболевания у людей, и действие лекарств, блокирующих HERG-каналы. В некоторых случаях к ней обращаются даже фармацевтические компании, чтобы понять механизм действия новых лекарств.
Несколько лет назад, когда модель была еще не так хорошо отработана, компания Roche попросила Нобла лично поприсутствовать на слушаниях в Администрации по контролю за продуктами питания и лекарствами в Филадельфии. К своему удивлению, он увидел, что задние ряды в зале были заполнены трейдерами, которые сжимали в руках телефоны и ловили каждое слово. Цена акций Roche на Уолл-стрит двигалась вверх или вниз в зависимости от того, какие новые факты раскрывались и передавались в Нью-Йоркскую фондовую биржу. После выступления профессора один из чиновников заявил: «Я голосую двумя руками за эту программу». «Никаких проблем, – прозвучало в ответ, – но вам придется купить суперкомпьютер стоимостью £5 млн [£10 млн в нынешних ценах], чтобы работать с нею».
