А що після смерті

Які процеси відбуваються в клітині, коли організм починає вмирати.

На жаль, рано чи пізно кожен з нас помре. Причиною смерті може бути все що завгодно - хронічні захворювання, нещасний випадок, насильницька смерть, інфекція, отруєння і багато іншого. У цій статті розглянемо. що ж відбувається в організмі після того, як ми померли. Незалежно від причини.

Причин багато - результат один

Якщо поглянути на 10 найпоширеніших причин смерті, то виявиться, що наші клітини помирають від банального - гіпоксії (кисневого голодування тканин). Безліч діагнозів, від інфаркту міокарда до черепно-мозкової травми, призводить до одного наслідку - порушення доставки кисню до тканин і органів людини. Різні патофизиологические ланцюжка в нашому тілі ведуть до нестачі кисню в першу чергу в тканинах мозку, а потім - в інших органах, що запускає нові реакції. Організм в судомної спробі зберегти життя починає здійснювати ряд дій, які по ідеї повинні компенсувати гостру нестачу кисню. На ділі ж це - початок агонії, смерть починає поглинати людини, і компенсаторні механізми наносять завершальний удар по клітинам організму.

Але перш ніж зрозуміти, що відбувається в клітці, коли вона вмирає, треба розібратися в тому, як вона функціонує за життя.

Повернувшись до навчання, Фріц три місяці займався патоанатоміей, розкриваючи трупи в місцевому морзі. Це змусило його змінити напрямок - він передумав вчитися на лікаря і вирішив стати біохіміком. Вже в 1927 році він отримує ступінь доктора наук в інституті кайзера Вільгельма в Берліні.

Ліпман починає роботу в лабораторії німця єврейського походження Отто Міерхофа, нобелівського лауреата з медицини 1922 року, описав процес сокращ.нія м'язів в анаеробних (тобто без присутності кисню) умовах, в передмісті Берліна. Там він зустрічається з якимсь Карлом ламати.

Ліпман ж незабаром доводить, що саме АТФ відповідально як мінімум за скорочення м'язів в організмі людини. В подальшому стане ясно, що АТФ - джерело енергії для всіх процесів в клітині.

Уявіть, що ви - чайник з водою. Спробуємо закип'ятити воду на газовому пальнику - зародилося життя. Вимкнемо пальник. Вода буде продовжувати булькати - клінічна смерть. Через деякий кількість часу температура води почне падати і зрівняється з кімнатною - справжня смерть.

Всередині нашого організму дійсно існує свого роду «газовий пальник» - процес розщеплення нуклеотидного коферменту аденозинтрифосфату (АТФ).

АТФ одна з головних форм збереження хімічної енергії в клітині, оскільки розщеплення АТФ - високоенергетична реакція. Пов'язано це з тим, що три фосфатні групи (HPO4) цієї молекули з'єднані між собою двома щодо нестабільними зв'язками (позначені червоним). В результаті розриву цих зв'язків - реакції гідролізу - виділяється 12 ккал енергії (цієї енергії вистачить, щоб підняти на висоту півтора метра гирю в 2,7 кг).

У свою чергу АТФ синтезується з АДФ за рахунок енергії, що виділяється при окисленні в основному молекули глюкози, що надійшла в клітку ззовні. Цей процес називаетсяфосфорілірованіем, яке по суті полягає в згорянні глюкози в клітці в присутності кисню. Для цього потрібно 9 ккал / моль енергії, а решту 3 ккал / моль виділяються у вигляді тепла - все як у звичайному вогнищі. Саме тому ті частини тіла, які активно функціонують і витрачають багато енергії (попередньо її синтезуючи), є основними джерелами тепла в організмі.

Реакція фосфорилювання здійснюється в спеціальних органелах клітини - мітохондріях (ми докладно розповідали про те, звідки вони взялися, в статті про еволюцію клітини). Мітохондрії також називають "енергетичними станціями" клітини. Основною функцією мітохондрій є захоплення багатих енергією субстратів з цитоплазми і їх окисне розщеплення з утворенням СО2 і Н2 О, поєднане з синтезом АТФ.

Цикл АТФ-АДФ йде безперервно - саме це запорука успіху використання АТФ як джерела енергії. У клітці людини молекула АТФ витрачається приблизно протягом однієї хвилини після її утворення. Людині в стані спокою необхідно близько 40 кг АТФ на добу. При інтенсивному фізичному навантаженні споживання АТФ зростає до 720 кг / добу, тобто 0.5 кг / хв. Оскільки для синтезу АТФ необхідний кисень, то в безкисневому середовищі запаси АТФ швидко виснажуються.

Це призводить до запуску альтернативного шляху - т.зв. анаеробного гліколізу. При цьому молекул АТФ утворюється в 4 рази менше, і це, природно, позначається на працездатності клітини. Кінцевим продуктом розпаду глюкози в цьому випадку є не вода і вуглекислий газ (як при аеробному шляху), а молочна кислота, лактат. Підвищений рівень лактату в організмі призводить до ацидозу - закислення внутрішніх середовищ організму. Пригнічується дихання, серцева діяльність; за деякими даними, молочна кислота надає токсичну дію на головний мозок, проникаючи через гематоенцефалічний бар'єр.

Оскільки мозок не здатний запасати енергію про запас, йому потрібне постійне надходження насиченої киснем крові. Нейрони не здатні до отримання енергії з інших типів поживних речовин, тому клітини мозку надзвичайно чутливі до кисневої недостатності і енергетично залежні від глюкози. Для підтримки своїх функцій і збереження іонного гомеостазу клітин мозку постійно необхідна АТФ, якої при гіпоксії різко не вистачає.

У нормі загальний мозковий кровотік становить 50-55 мл крові на 100 г тканини мозку в хвилину. При зниженні обсягу крові в 2 рази порушується енергетичний метаболізм, а при зниженні в 3 рази відбувається аноксичного деполяризация клітин: через неможливість активного транспорту концентрації натрію і калію різко змінюються - натрію в клітині стає все більше, а калію - менше. В результаті нейрони перестають відповідати на подразнення, тобто власне виконувати свою функцію. При цьому це не локальний процес - все нервові клітини в організмі перестають працювати.

Зупинка активного транспорту кальцію призводить до внутрішньоклітинного накопичення вільних іонів Са 2+ з матриксу мітохондрій, витісняючи іони K +. Надмірне накопичення всередині клітини іонів Са 2+ викликає активацію внутрішньоклітинних ферментів: фосфолипаз, протеинкиназ, ендонуклеаз. Запуск цих реакцій призводить до реалізації механізму програмованої смерті нейрона.

Чим більше розпалося нейронів, тим більше незворотними будуть ушкодження. В першу чергу вмирає найбільш еволюційно пізніше освіту мозку - головний кора. Потім поступово вмирають так званий проміжний, середній, довгастий і, нарешті, спинний мозок.

трупне задубіння

Як відомо, скорочувальна здатність живої м'язової тканини обумовлюється наявністю в м'язах специфічних білків - актину і міозину. Скорочення м'язів - складний фізіологічний процес, що складається з серій наступних один за одним біохімічних перетворень, які визначаються наявністю АТФ і іонів кальцію. При попаданні кальцію всередину клітини стає можливим скорочення м'язового волокна. Молекула АТФ, з'єднуючись з міозином, гідролізується і виділяє енергію, необхідну для зміни просторової структури білка, а міозин, зв'язуючись з актином, як би підтягується, рухаючись подібно пальцях рук в замку, скорочуючи м'язове волокно. Цей механізм приводиться в дію зміною концентрації іонів кальцію в саркоплазме. Нервовий імпульс призводить до вивільнення кальцію з поперечних мембранних трубочок м'язової клітини. Припинення нервового імпульсу супроводжується зворотним рухом кальцію, який переноситься з саркоплазми в бульбашки (цистерни). Цей процес, який представляє кальцієвий насос, енергетично забезпечується витратою АТФ.

М'язи у живого організму постійно перебувають в тонусі внаслідок того, що основна маса АТФ у м'язовій тканині перебуває у зв'язаному стані. Після настання смерті певну кількість АТФ виявляється вільним. Цієї кількості достатньо, щоб м'язи перебували в розслабленому стані протягом декількох годин після настання смерті. Поступове зникнення пластичного АТФ призводить до сильної полімеризації високомолекулярних актомиозинового структур (молекул актину і міозину). Цей полімер являє собою нерозчинний гель, в силу чого м'яз втрачає гнучкість і стає щільною.

Тому через 1-3 години після загибелі клітин мозку починається розвиток трупного задубіння. Першими задубінню піддаються короткі широкі і потужні м'язи - жувальні і мімічні м'язи обличчя. Саме тому після смерті підв'язують підборіддя і опускають повіки, інакше потім зробити це буде важко. Потім клякнуть м'язи шиї, тулуба і кінцівок. Згиначі верхніх і нижніх кінцівок сильніше розгиначів, тому кисті опиняються кілька стиснуті, руки зігнуті в ліктьових, а ноги - колінних суглобах. Це положення нагадує позу борця або боксера. До кінця доби задубіння захоплює всю мускулатуру, проте через 3-7 діб під впливом гнильного розкладу м'язів задубіння дозволяється.

Чайник продовжує булькати

Після смерті в окремих органах і тканинах тривають процеси, що супроводжуються продукцією ферментів і їх дією на тканини - організм не припиняє роботу. З згасанням життєдіяльності організму активізуються протеолітичні (розщеплюють білок) ферменти, тим самим викликаючи масивний аутолиз, спрямований на власну клітинну структуру.

Внутрішні органи внаслідок розвитку аутолітичних процесів стає тьмяним і в'ялими. У шлунку і тонкому кишечнику травні соки в відсутності їжі діють на власну слизову оболонку, лішівшуюся після смерті захисних бар'єрних функцій, викликаючи самопереваривание слизової.

За різними підрахунками в організмі дорослої людини є близько 3 кг мікроорганізмів. Імунна система більше не контролює їх, і вони починають розмножуватися з величезною швидкістю. Швидкість гниття залежить від безлічі факторів - температури, вологості, від наявності або відсутності на трупі одягу, причин смерті, віку та ін. В результаті бурхливого розмноження виділяється велика кількість протеолітичних ферментів, що розщеплюють білки з утворенням гнильних газів з неприємним запахом - сірководень, метилмеркаптан, етилмеркаптан.

Зараз достовірно відомо, що відбувається з клітинами людини під час смерті. Можливо, це ключ до вирішення проблеми безсмертя.