Искра жизни. Электричество в теле человека

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»3, 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».

Вычислительные мощности увеличиваются настолько быстро, что сегодня для использования этой модели нужен обычный настольный компьютер. Однако моделирование сердечной активности в реальном масштабе времени (именно этого хотелось бы фармацевтическим компаниям) по-прежнему неосуществимо на большинстве современных суперкомпьютеров (по крайней мере на текущий момент).

Глава 8. Жизнь и смерть

Жизнь и смерть балансируют на лезвии бритвы.

Гомер. Илиада