Ты сейчас думаешь, и прямо в эту секунду твой мозг производит боевой яд. Тот самый, которым травили шпионов в детективах, тихо рождается в твоих нейронах между глотками кофе. Зачем он это делает, никто толком не понимал до 2007 года.
Молекула из криминальных сводок
Синильная кислота. HCN. По одному атому углерода, азота и водорода. Крошечная штука. При этом, один из самых быстрых ядов на планете.
В больших дозах HCN проникает в митохондрию и блокирует IV комплекс, цитохром с оксидазу. Это финальная ступень конвейера, на которой клетка собирает АТФ, свою энергетическую монету. Конвейер останавливается. Запас АТФ иссякает.
Мозг и сердце отключаются первыми, потому что потребляют больше всего энергии. Три минуты. Иногда меньше. Дальше человек уже ничего не почувствует.
Парадокс, который хочется перечитать
Группа Элизы Ранди и Чабы Сабо из Университета Фрибур наткнулась на странную вещь. В наномолярных концентрациях (в тысячи раз ниже опасной дозы) цианид оказывает совершенно противоположное действие.
Подталкивает тот же IV комплекс, разгоняет бег электронов по дыхательной цепи и поднимает уровень АТФ. Проще говоря, в микродозах яд помогает митохондриям работать быстрее.
Та же молекула и фермент. На одной концентрации она подкидывает бензин в мотор, на другой вырывает из него свечи зажигания. Пример того, как доза превращает лекарство в оружие.
Твои нейроны синтезируют цианид. Целенаправленно.
Допустим, цианид в микродозах полезен. Ну, мало ли, попал с едой, растворился. Логично?
Нет. Мозг не ждет, пока цианид поступит извне. Он делает его сам.
Команда Джеймса Боровица из Университета Пердью показала это на крысах. Когда активировались опиоидные рецепторы (через которые работают эндорфины), нейроны начинали выделять собственный цианид.
В гиппокампе и гипоталамусе концентрация увеличивалась в 2-5 раз за считанные минуты. При введении гидроморфона - на 61% за 15 минут.
Четвертый газ в компании опасных молекул.
Мозг не терпит присутствия яда. Он генерирует яд в ответ на собственные сигналы. Биофизик Пал Пачер из NIH предложил считать цианид кандидатом в четвёртый газовый медиатор.
Наряду с оксидом азота, угарным газом и сероводородом. Все три когда-то считались чистыми ядами. Потом для каждого нашли сигнальную роль, и учебники пришлось переписывать.
Мозг держит при себе боевой яд как рабочий инструмент
В плазме крови здорового человека постоянно присутствует цианид. Низкие концентрации в микромолях. На этих концентрациях молекула стимулирует митохондрии. Токсическая блокада начинается примерно с 10 микромолей. Разница составляет три порядка.
Критическая доза при проглатывании составляет 1,5 мг на килограмм. Для человека весом 70 кг это примерно 100 мг. Это вес двух рисовых зёрен.
Сапёрная логика
В нервной ткани скорость детоксикации цианида в 80 раз выше, чем в крови. Фермент роданеза захватывает молекулу HCN и за миллисекунды превращает её в тиоцианат, безвредную соль, которая выводится с мочой.
Рядом находится второй фермент, 3-меркаптопируват-серотрансфераза. Именно поэтому мозг успевает использовать сигнальные дозы и зачищать следы. Заложить микрозаряд, снять показания, обезвредить остатки, повторить.
Но если система работает с разницей в три порядка, что происходит, когда он сжимается?
Пожар, курево, кассава
В обычной квартире горят пластик, полиуретан, синтетика. Из дыма идёт не только угарный газ, но и синильная кислота. Этот факт напоминает деталь, о которой пожарные знают, а обыватели нет.
Жертвы пожаров теряют сознание не от огня. Их митохондрии выключает смесь CO и HCN ещё до того, как пламя доберётся до тела. Цианид в дыму не отличишь по запаху.
С куревом другая арифметика. В каждой штуке - от 10 до 400 мкг цианида. Пачка в день - это сотни микрограмм. Не опасно за раз, но роданеза работает на износ изо дня в день. Бухгалтерия: мелкие суммы, за двадцать лет складываются в банкротство.
Другая география. В Центральной Африке основа рациона миллионов людей - кассава, корнеплод с цианогенными гликозидами. При неправильной обработке цианид поступает в организм с каждым приёмом пищи. Годами.
Результат - болезнь конзо. Необратимый спастический паралич ног. Цианид медленно душит моторные нейроны спинного мозга. Дети болеют чаще, чем взрослые.
Яд, без которого ты не сможешь думать
Привычная картина мира: яд снаружи, организм - жертва.
Оксид азота, газ из выхлопной трубы, расширяет сосуды. Угарный газ регулирует воспаление в мозге. Сероводород защищает нейроны при стрессе.
Цианид, похоже, на четвёртом месте. Эволюция наделила ему фермент-охранник, прописала рабочий диапазон и встроила в систему, от которой зависит каждая твоя мысль.
Прямо сейчас в глубине гиппокампа митохондрии используют следы цианида в качестве регулятор мощности. А роданеза зачищает излишки. Две силы, одна молекула, разница в тысячу раз.
Твой мозг не просто думает. Он ведёт бесконечный торг с веществом, которое при ошибке в дозировке его же и выключит.
И если разница между мыслью и небытием - три порядка одной молекулы, то вопрос "насколько надёжна система" перестаёт быть философским. Он становится химическим.