ы, прекапиллярные сфинктеры, получают соответствующий сигнал от мозга. Когда мышечные волокна сжимаются, кровь, оставшаяся вверх по течению от клапанов, обходит капиллярные русла подобно автомобилям на шоссе, объезжающим временно закрытый участок. При этом кровь течет через ткани по сосудам, которые называются «метартериолы», не снабжая капилляры.
В домашнем тепле нечто подобное происходит после еды, но в этом случае кровь отводится в другой набор капилляров, а именно – в те, что расположены в стенках желудочно-кишечного тракта. Там прекапиллярные сфинктеры не получают сигнал закрыться. В результате кровь поступает в капиллярные русла пищеварительной системы, забирая питательные вещества, всосавшиеся через внутреннюю оболочку желудка и кишечника (привет, диффузия!), и возвращает богатую питательными веществами кровь обратно в сердце, чтобы распределить по организму.
Однако, чтобы прояснить ситуацию, нужно упомянуть, что путь, по которому венозная кровь возвращается из пищеварительного тракта, не совсем прямой. Кровь делает крюк к печени через сосуд под названием «воротная вена печени». Клетки печени, гепатоциты, извлекают сахар из крови и собирают его, выстраивая молекулу, похожую на крахмал, – гликоген, – которую можно легко хранить на всякий случай. После этого все еще насыщенная питательными веществами кровь выходит из печени и через нижнюю полую вену попадает в правое предсердие. Именно поэтому мы не получаем передозировку сахара после того, как съедим полдесятка пирожных.
Что касается судьбы гликогена, хранящегося в печени, – его можно быстро расщепить в тех же гепатоцитах и вернуть в кровь в виде глюкозы. Как правило, это происходит, когда сигнальные хеморецепторы определяют, что уровень сахара в крови слишком низок, что обычно происходит между приемами пищи. Эти структуры встроены в стенки сонных артерий (которые снабжают кровью голову) и аорты. Как следует из их названия, хеморецепторы стимулируются изменениями концентрации химических веществ (таких как глюкоза, кислород или углекислый газ), протекающих мимо них в крови, и, когда уровень глюкозы падает слишком сильно, они передают эту информацию в мозг с помощью нервных импульсов. Затем мозг инициирует соответствующую реакцию, например: «Слишком много глюкозы… Отложите часть в виде гликогена» или «Недостаточно глюкозы… Расщепите немного гликогена».
Еще в крови содержится воскообразный липид под названием «холестерин». Несмотря на свою дурную репутацию, холестерин выполняет несколько жизненно важных функций. Он входит в состав большей части клеточных мембран, помогает проводить нервные импульсы и используется как строительный материал для таких веществ, как витамин D, половые гормоны, желчь (которая помогает переваривать жир) и гормон стресса кортизол.
Холестерин переносится в крови вместе с белками, транспортирующими липиды. Они бывают двух форм: липопротеины высокой плотности (ЛПВП) и липопротеины низкой плотности (ЛПНП). Обычно они могут проникать в стенки кровеносных сосудов и выходить из них, но ЛПНП иногда застревают, вызывая накопление жировых отложений внутри этих стенок. Такие образования, атеросклеротические бляшки, вызывают болезнь – атеросклероз. Он опасен тем, что накопление бляшек может уменьшить кровоток. Простой способ продемонстрировать эту концепцию – включить садовый шланг, а затем наступить на него. По мере того, как вы надавливаете, сопротивление внутри шланга увеличивается, тем самым уменьшая поток воды. Что произойдет, если вы будете держать ногу на шланге в течение нескольких минут? Если увеличение давления выше вашей ноги достаточно велико, шланг может лопнуть – что очень опасно в случае кровеносного сосуда, так как это может привести к неконтролируемому кровотечению и даже смерти. Но об этом позже.
Итак, какое отношение вся эта информация, связанная с пищеварением, имеет к проблемам с сердцем, вызванным холодной погодой?
Коронарные артерии – это кровеносные сосуды, которые снабжают сердечную мышцу – миокард. Поскольку активное пищеварение направляет кровь к органам, расположенным вблизи вашей талии, оно уменьшает коронарный кровоток. Для людей, чьи коронарные артерии уже сужены болезнью и чьи сердца, возможно, получают едва достаточно крови, чтобы функционировать в ненапряженных условиях, дополнительный стресс от физической нагрузки на холоде может привести к значительному уменьшению количества крови, поступающей в сердечную мышцу, и, следовательно, к опасному снижению количества кислорода и питательных веществ, которые она получает[60]33.
Более того, уровень холестерина в нашей крови часто бывает самым высоким – и самым опасным – зимой. Кардиолог Параг Джоши и его команда из Университета Джонса Хопкинса изучили уровень холестерина у 2,8 миллиона американцев в период с 2006 по 2013 год34. Они определили, что тенденция больше есть и меньше заниматься спортом в холодные месяцы привела к увеличению уровня холестерина ЛПНП (так называемого «плохого холестерина») на 3,5 % у мужчин и на 1,7 % у женщин. Кроме того, уменьшение количества солнечного света в зимние месяцы может вызвать снижение уровня витамина D, который, как считается, уменьшает содержание холестерина ЛПНП в крови.
Теперь вам должно быть ясно, что именно я хочу сказать: избегайте перенапряжения на холоде, особенно если вы только что плотно поели, так как при этом больше крови направляется в ваш пищеварительный тракт, или если вы недавно начали есть больше продуктов с высоким содержанием холестерина, таких как обработанное мясо, жареная пища, фастфуд или десерты. Курильщикам тоже стоит быть поосторожнее, так как никотин вызывает сужение сосудов, увеличивающее сопротивление току крови. Да, и никаких коктейлей перед уборкой снега, поскольку алкоголь тоже сильное сосудосуживающее. Вместо этого, когда вы решите убрать то, что большая зимняя буря оставила перед вашим домом, оставайтесь согретыми, делайте частые перерывы, возьмите лопату поменьше и сгребайте снег, вместо того чтобы кидать его. А еще лучше заплатите мальчишке, чтобы он расчистил подъезд и тротуар у вашего дома.
Все еще полны решимости сделать это самостоятельно? Что ж, ладно. Но перед тем, как вы выйдете на холод, еще несколько слов зимнего предупреждения. В дополнение к проблемам с сердцем, связанным со стрессовой нагрузкой при низких температурах, если холодные условия оказываются сильнее попыток организма поддерживать внутреннюю температуру, могут возникнуть и другие проблемы. Например, как только температура внутри тела у людей падает ниже 35 °C, организм начинает терять больше тепла, чем способен произвести с помощью таких механизмов, как мышечная дрожь и уменьшение притока крови к пищеварительному тракту и конечностям. Когда возникает переохлаждение, системы органов – кровеносная и нервная – начинают отключаться, что вызывает опасные последствия. Снижается координация и когнитивные функции, замедляется реакция. Старая поговорка «На холоде тупеют» на самом деле бьет прямо в точку, потому что способность к здравому суждению тоже снижается. По мере того как тело остывает, необходимость беречь энергию вызывает желание перестать двигаться и притупившийся ум может не осознавать опасности заснуть в снегу. В заключительной стадии замедляются дыхание и пульс. За этим может последовать смерть. Мое повторное напутствие: наймите мальчишку (или парня со снегоочистителем).
Большинство организмов не могут просто бросить лопату для снега и отправиться в свои теплые дома, и многие из них разработали уникальные механизмы для борьбы с воздействием холодных температур и стрессов, которые их сопровождают. У теплокровных видов, в том числе тех, которые владеют лопатами для снега, организм компенсирует низкие внешние температуры, работая над поддержанием внутренних температур относительно стабильными. Обычно внутри нашего тела поддерживается температура около 37 °C[61]. В основном это косвенный результат метаболических процессов: пищеварения и сокращения мышц, и то и другое производит тепло как побочный продукт происходящих при этом химических реакций. Нечто очень похожее происходит, когда вы заводите двигатель своего автомобиля. Бензин содержит энергию химической связи. При смешивании с воздухом и воспламенении в небольшом пространстве (один из цилиндров автомобиля) происходит контролируемый взрыв, и энергия химической связи преобразуется в механическую энергию, которая вращает колеса. Поскольку никакое преобразование энергии не бывает на 100 % эффективным, часть ее в процессе теряется, в данном случае – в виде тепла. Вы можете продемонстрировать это сами, попросив кого-то, кто вам не нравится, положить руку на двигатель автомобиля через несколько минут после запуска. То, что они ощутят, – это энергия, которая потерялась во время преобразования химической энергии в механическую. Вы можете объяснить им это, как только на вас перестанут кричать.
В организме выделенное тепло – в основном во время сокращения мышц – излучается из тканей, где происходят реакции, и согревает соседние тонкостенные капилляры вместе с кровью внутри. Теплая кровь течет обратно к сердцу и циркулирует по всему телу. В это время тепло уходит из нее и перемещается в более прохладные окружающие ткани.
Но что поддерживает постоянную температуру человеческого организма? Почему наши тела не остывают, когда мы выходим на улицу холодным утром? Причины связаны с участком мозга, называемым гипоталамусом.
Гипоталамус – это командный центр вегетативной нервной системы, той части нервной системы, которая регулирует большинство функций организма без вашего сознательного участия. Это включает в себя поддержание постоянства внутренней среды организма, в том числе и температуры тела.
Получая нервные импульсы от температурных рецепторов кожи, гипоталамус действует как своего рода термостат для поддержания стабильной температуры тела. Обнаруживая низкие температуры, гипоталамус вызывает описанное ранее шунтирование крови из периферических структур, например пальцев рук и ног. Он уменьшает и приток крови к коже, поверхностные кровеносные сосуды которой позволяют теплу быстро уходить в окружающую среду. Кроме того, гипоталамус запускает серию непроизвольных сокращений мышц, высвобождающих тепло, более известных как дрожь.