Число эритроцитов в крови

Срок жизни безъядерных эритроцитов относительно невелик (порядка одного-трех месяцев), между тем их число в организме достаточно постоянно. Предложите гипотезу, объясняющую, как организм поддерживает постоянное число эритроцитов, и опыты, которые позволили бы проверить эту гипотезу.

Чтобы регулировать какую-либо величину, надо, прежде всего, уметь ее измерять, а кроме того, иметь «эффектор», то есть устройство, которое позволяет увеличивать или уменьшать регулируемую величину. В задаче про эритроциты главная загадка — как измерять число эритроцитов в организме. Трудно представить себе устройство, которое прямо подсчитывало бы число эритроцитов (их слишком много, и они находятся в самых разных местах). Значит, в организме должно происходить изменение какой-то величины, которая пропорциональна числу эритроцитов.
Здесь может быть придумано достаточно много вариантов, представляющихся разумными. Во-первых, такой величиной может быть количество кислорода, поступающего к каким-либо органам или участку мозга. Во-вторых, это может быть какое-то вещество, выделяемое в кровь самими эритроцитами. В-третьих, организм может измерять не полное число эритроцитов, а пропорциональное ему количество погибших эритроцитов. При гибели эритроцитов в кровь или еще куда-либо может поступать, например, гемоглобин. «Эффектором» в данном случае служит костный мозг, где вырабатываются эритроциты. Наконец, рецепторы могут либо располагаться прямо на клетках костного мозга, либо находиться вне его, так что сигнал в костный мозг должен передаваться с помощью каких-то гормонов или нервным путем.
Ясно, что для проверки высказанных выше предположений (а их немало) можно придумать еще большее число разнообразных опытов. Рассмотрим для примера гипотезу, что о количестве эритроцитов организм судит по количеству кислорода, поступающего в какие-либо ткани или органы. Здесь напрашивается такой опыт: поместить животное в среду с недостатком кислорода и посмотреть, изменится ли у него количество эритроцитов. Такой опыт постоянно «ставится», когда люди поднимаются достаточно высоко в горы и на достаточно большой срок. Оказалось, что при этом у них действительно увеличивается число эритроцитов. Это показывает, что содержание кислорода в крови регулирует продукцию эритроцитов. Конечно, это не означает, что нет каких-то других сигналов, которые «говорят» о количестве эритроцитов.
Что же измеряет содержание кислорода и как сигнал о содержании кислорода попадает в костный мозг? Здесь можно предложить массу гипотез и опытов для их проверки. Скажем сразу, что в результате экспериментальных исследований было показано, что сами клетки костного мозга не имеют рецепторов кислорода и что сигнал в костный мозг поступает не по нервным волокнам. Правильной оказалась гипотеза, что какие-то органы при недостатке кислорода вырабатывают гормон, действующий на костный мозг. Этот гормон удалось выделить. Его назвали эритропоэтин. Было выяснено, что эритропоэтин вырабатывается в основном почками. Если перерезать нервы, идущие к почкам, то почки все равно вырабатывают эритропоэтин при недостатке кислорода. Если почки культивируют вне организма, то они тоже реагируют на недостаток кислорода усилением продукции эритропоэтина. Это значит, что в ткани почек есть свои рецепторы кислорода.
Как же эритропоэтин действует на выработку эритроцитов? Он может прямо действовать на костный мозг или влиять на другие органы, которые вырабатывают другие гормоны. Чтобы это выяснить, эритропоэтином действовали на костный мозг, культивируемый вне организма. Оказалось, что эритропоэтин прямо действует на костный мозг.