2.4. Пищевое поведение медицинских пиявок
Реакции и поведение животного, направленные на получение пищи, обычно называют пищевым поведением. Прежде чем остановиться на нем подробнее, отметим, что современному пониманию особенностей пищевого поведения пиявок мы во многом обязаны работам C. M. Lent, многие годы посвятившего изучению этого вопроса.
Итак, как мы уже говорили, медицинские пиявки – гематофаги: питаются кровью преимущественно теплокровных животных, присасываясь к последним во время купания или на водопое. Кроме того, пиявки нападают на рыб, лягушек, головастиков, птенцов водоплавающих птиц. В природных условиях жертвами пиявок прежде всего становятся больные, раненые или ослабленные особи.
Данные о том, что пиявки – каннибалы и «с радостью пожирают себе подобных», не совсем верны. Мы неоднократно подсаживали к голодным пиявкам только что поевшую особь. Они почти никогда не нападают друг на друга, что, вообще говоря, не удивительно (удивительно было бы увидеть обратное, так как это очень усложняло бы выживание вида). «Каннибализм» бывает, но лишь при крайней степени голодания, а также в случаях значительного перевозбуждения и стрессирования (например, при совместном содержании сразу чрезмерно большого количества особей), когда нарушается обычный характер поведения животных.
Пиявки не приводят к гибели своих жертв, поэтому считаются экзопаразитами. Ведут свободный образ жизни. Присосавшись, пиявки поглощают кровь до полного насы-щения и лишь затем «отваливаются», отпуская жертву. Насытившись, пиявки становятся малоподвижными и стремятся спрятаться в затемненном месте.
Особенностью, определяющей характер пищевого поведения медицинских пиявок, их физиологию, биохимию и строение желудочно-кишечного тракта, является крайне редкое питание. Как мы уже писали, на основании наших наблюдений за этими животными в природе и в искусственных условиях мы с большой долей вероятности предполагаем, что половозрелого состояния животное достигает примерно к 3–4 годам. За это время оно питается примерно 5–6 раз. Столь редкое питание обусловлено способностью медицинских пиявок при нападении на жертву поглощать сразу огромное количество пищи – по различным данным, нередко в 6–7 раз превышающее собственную массу пиявки (Lent C. M. et al., 1988). В отдельных случаях масса животного после еды возрастает более чем восьмикратно, что составляет едва ли не наибольший среди живых существ объем пищи, поглощаемой за один раз. Наши исследования показали, что объем поглощаемой крови зависит от ряда параметров, но в наибольшей степени определяется исходной массой животного. При применении приобретаемых в аптеке пиявок, чья масса обычно составляет 1,3–2,0 г, они насасывают не более 9–13 г крови.
У пиявки пищевое поведение значительно различается в зависимости от того, находится ли животное в голодном (стадия голода) или сытом (стадия насыщения) состоянии (Lent C. M. et al., 1989). Обычно животные не плавают свободно в водоеме в поисках пищи, а располагаются в местах, где наиболее вероятна встреча с жертвой (водопой, брод, места нереста рыб и т. д.). Голодные пиявки прикрепляются обеими присосками к растению или какому-либо иному объекту вблизи поверхности воды. При появлении механического или зрительного раздражения (тени, ряби на поверхности воды, прерывистых колебаний воды, происходящих в результате движения жертвы), необходимого для пространственной ориентации пиявок при поисках пищи, они тут же высвобождают переднюю присоску и, слегка изогнув тело, вытягиваются в воде. Голова следует в направлении источника колебаний, спустя 10–20 секунд животное освобождает заднюю присоску и, совершая волнообразные движения в вертикальной плоскости, плывет по прямой, в направлении источника колебаний. Взяв направление, пиявка проплывает несколько метров и, если теряет цель, замирает, вновь ориентируется и корректирует направление движения, пока не настигнет или окончательно не потеряет свою жертву.
Достигнув заинтересовавшего ее объекта, пиявка проводит обследование, прикрепившись задней присоской и совершая головным концом характерные «рыскающие» движения. При этом передняя присоска образует сужающийся кпереди хоботок, которым животное слегка касается кожи. На поверхности хоботка располагаются многочисленные чувствительные сосочки, с помощью которых животное ищет подходящее место. Когда оно найдено, пиявка наносит укус. Если обследуемое место не вызывает «желания укусить», пиявка передвигается дальше.
Сделаем небольшое отступление. За последние несколько лет в литературе, в том числе и медицинской, вокруг пиявки создано множество легенд, а правильнее сказать – верований. Одно из них состоит в том, что этот природный вампир, питаясь кровью своих жертв, одновременно лечит их и, таким образом, заботится о «своей пище», в чем авторы усматривают высшую биологическую целесообразность. Пиявка наделяется способностью самостоятельно отыскивать на теле биологически активные точки – места «энергетических пробоев» и, воздействуя на них, восстанавливать баланс нашего организма. Таким образом, врачу предлагается лишь выпустить пиявку на тело пациента, и «природный целитель» сам выполнит всю необходимую работу. Эта теория внешне достаточно логична, ведь она строится на ряде наблюдений за поведением животного. Но смущает тот факт, что авторы этой теории, не умея правильно объяснить увиденное, начинают наделять природу «высшим разумом и справедливостью» и задачу диагностировать, думать и принимать нелегкое решение о месте приставки пиявки перекладывают на животное, надеясь, что оно сделает это лучше нас, ибо от природы наделено недоступной нам чувствительностью. Однако так ли это? Давайте вернемся к пиявке. Что же она отыскивает на нашем теле, телах своих жертв, включая лягушек и головастиков? А главное – можно ли пользоваться этим для решения диагностических задач и выбора мест приставки?
На самом деле пиявка отыскивает не место для лечения, а место для питания, то есть зону, где ей легче всего пробить кожу жертвы и с наибольшей вероятностью получить там пищу (кровь). Это, прежде всего, участки с более тонким эпидермисом (сосуды здесь наиболее близко подходят к коже). Известно, что на чувствительных сосочках головной присоски располагаются многочисленные рецепторы. В настоящее время хорошо изучены функции термо– и хеморецепторов.
У теплокровных участки кожи с тонким эпидермисом имеют более высокую температуру. Их-то и отыскивает пиявка. Сделайте тепловизионную картинку кисти. «Горячими» окажутся боковые поверхности пальцев и особенно межпальцевые промежутки. А теперь выпустите пиявку на ладонь и понаблюдайте, какие зоны она найдет. Это будут именно межпальцевые промежутки. Другие сопоставления температуры кожи и появления у животного «желания укусить» отчетливо подтверждают тот факт, что медицинская пиявка отыскивает «горячие» участки. Поэтому мы можем вполне справедливо рассматривать ее как природный тепловизор. Вместе с тем к рыбе, лягушке, впрочем, как и холодной коже человека, Hirudo medicinalis присасывается значительно хуже.
Другой источник информации для пиявки – хеморецепторы. Расположенные рядом с тепловыми, они помогают животному отыскать те зоны, где есть трещинки, ссадины или даже раны и выделяется тканевая жидкость или кровь. Хеморецепторы чрезвычайно чувствительны к определенным молекулам, появление которых на поверхности кожи свидетельствует о нарушении целостности эпидермиса.
Наши наблюдения не подтверждают данные Г. И. Никонова о том, что при попадании в воду капельки крови пиявки «беспокоятся и приходят в возбужденное состояние», отыскивая ее источник. Даже внесение в воду капли крови в 2 см от сидящего на стенке сосуда животного не меняет его поведения. Вместе с тем приставка пиявки на кожу с предварительно нанесенной на нее капелькой крови тут же вызывает реакцию фиксации животного, и оно наносит укус. Из этого можно сделать вывод, что хеморецепторы участвуют в непосредственном определении места, оптимального для прокусывания кожи, но не в поиске жертвы, как это, например, происходит у акул, чувствующих микроконцентрации попадающей в воду крови и проплывающих многие километры в поисках ее источника.
Раздражение термо– и хеморецепторов передней присоски вызывает возбуждение определенных клеток нервных ганглиев брюшной цепочки, что стимулирует различные физиологические реакции пищевого поведения животного: нарастают агрессивность и двигательная активность. При нанесении укуса сокращаются мышцы глотки и стимулируется выделение секрета слюнных желез. Медиатором этих реакций является серотонин.
Процесс поиска, нанесения ранки и последующего питания включает несколько последовательных поведенческих реакций, которые практикующему врачу важно распознавать, зная при этом, что происходит с животным.
1. Стадия поиска. Сначала наблюдаем стадию поиска места питания (места фиксации) – пиявка совершает характерные передвижения по телу, периодически обследуя с помощью передней присоски участки кожи жертвы. При этом передняя присоска образует сужающуюся кпереди трубочку, при обследованиях скользящую вплотную к поверхности кожи.
2. Стадия фиксации. После того как найдено место для питания, начинается стадия фиксации (прикрепления) передней присоски к коже жертвы. Если на предыдущем этапе она практически незаметна, то здесь вы впервые видите переднюю присоску, образующую характерную округлость. Стадия фиксации очень короткая, длится менее секунды и сразу же переходит в стадию стойки и укуса.
3. Стадия стойки и укуса. Этот момент важно уметь видеть врачу: передний конец тела вместе с расположенной там глоткой становится перпендикулярен коже, формируя весьма типичный для стадии стойки изгиб. Тут же в результате сокращения радиальных мышц глотка расширяется, образуя вздутие. При сокращении расположенного за глоткой сфинктера это создает разряжение. Оно обеспечивает прочную фиксацию присоски на теле. Слизистые железы, во множестве расположенные на вентральной поверхности присоски, выделяют секрет, обеспечивающий плотный контакт с поверхностью тела жертвы. Он препятствует «подсасыванию» воздуха и способствует созданию более высокой степени разряжения. Выделяющаяся слизь содержит большое количество муцина, достаточно быстро полимеризуется, густеет, образуя своеобразный клей, который способствует надежному прикреплению животного на последующих этапах питания.
Стадия стойки также очень короткая, длится несколько секунд и заканчивается нанесением раны: челюсти выдвигаются вперед и, совершая пилящие движения, подобно дискам циркулярной пилы, погружаются в тело жертвы. Больной ощущает достаточно специфическое, хотя в большинстве случаев и несильное пощипывание. Иногда оно почти незаметно, иногда вызывает достаточно неприятные ощущения. У нас есть основания полагать, что эти ощущения связаны не столько с «пропиливанием» кожи, сколько с попаданием в ранку «ферментов проникновения» и воздействием их на рецепторы свободных нервных окончаний, большое количество которых плотно связано с эпидермисом (Чернух А. М., Фролов Е. П., 1982). Выявленное наличие кининазной (в отношении брадикинина) активности пиявочной слюны (Baskova I. P. et al., 1992) позволяет предполагать существование механизмов, блокирующих местные реакции формирования болевой чувствительности. Однако этот вопрос (о функционировании таких механизмов) требует дополнительных исследований. Здесь лишь отметим, что обезболивающее действие гирудотерапии, наблюдаемое при целом ряде патологических состояний, связано не только с веществами, вводимыми пиявкой.
Нанесенная тремя челюстями рана, как уже указывалось ранее, имеет характерную трехлучевую форму, которую чаще всего сравнивают с фирменной эмблемой Mercedes.
4. Стадия кровоизвлечения. Далее следует стадия питания, или – с клинических позиций – стадия кровоизвлечения, в которой мы, в свою очередь, тоже выделяем несколько периодов.
а) Период подготовки к кровоизвлечению. После нанесения ранки пиявка «выходит из стойки», располагается горизонтально, находит место и фиксирует заднюю присоску. При этом нередко можно заметить, что пиявка удлиняет тело, чтобы увеличить расстояние между присосками. Иногда это удлинение настолько выражено, что создает ощущение отползания в противоположную от места укуса сторону. Наличие максимально удаленных друг от друга точек фиксации с учетом характера строения мышечной системы создает оптимальные условия для насасывания крови и распределения ее в мешках желудка животного.
Наши наблюдения позволяют предположить, что при первичном (механическом) повреждении происходит лишь частичное разрушение капилляров (видимо, только сосочковых), чего явно недостаточно для полноценного питания (кровоизвлечения). Бо?льшая часть повреждений сосудистого русла, расширение нанесенной ранки происходят вторично (химическим путем) в результате «расплавления» тканей пептидазами и гиалуронидазами секрета слюнных желез.
В процессе сбора слюны разработанным нами методом (неопубликованные данные) было замечено, что на разных этапах секрет имеет разную вязкость. Это может быть связано с его различным биохимическим составом. Наши предположения нашли подтверждение в работе И. П. Бас-ковой (2001), исследовавшей поглощение в ультрафиолетовой области (200–320 нм) последовательных порций выделяющегося секрета. Безусловно, необходимы дополнительные исследования, подтверждающие и уточняющие эти наблюдения, так как это предполагает наличие неоднородности клеток, вырабатывающих слюнной секрет, а также сложных механизмов регуляции этого процесса.
Как бы то ни было, процесс химического расплавления капилляров занимает некоторое время. В этот период пиявка спокойно лежит на теле без каких-либо движений. Длительность периода подготовки к кровоизвлечению зависит от активности животного и в несколько меньшей степени – от состояния тканей в месте его присасывания.
б) Период кровоизвлечения. После разрушения достаточного количества сосудов пиявка начинает за счет перистальтических сокращений стенок глотки заглатывать кровь вместе с выделяющимся в ранку секретом собственных слюнных желез. Это видно по периодически пробегающим по телу животного волнам сокращений. Каждая волна «гонит» проглоченную порцию крови к задним мешкам, начиная с которых идет заполнение желудка. Эти волны, вначале достаточно редкие, следуют все чаще и чаще. Пиявка постепенно увеличивается в размерах. Как уже указывалось, между глоткой и желудком имеется мышечный сфинктер, позволяющий создать достаточное разряжение при присасывании, а также впоследствии насосать в глотку порцию крови. Предполагаем, что питание происходит не непрерывно, а дискретно, по мере наполнения глотки кровью, что вызывает возникновение волны сокращения, перегоняющей кровь в желудок. В свою очередь скорость заполнения глотки определяется степенью повреждения сосудов.
в) Период свободного сосания. Если до этого волны сокращений чередовались периодами покоя, то следующий период – период свободного сосания – характеризуется непрерывным, друг за другом, возникновением волн сокращений: новая волна возникает в области головного конца в момент окончания предыдущей на хвосте. Этот период имеет большое клиническое значение, так как появление признаков свободного сосания, по нашему мнению, свидетельствует о достижении определенных качественных изменений в зоне действия (зона действия – участок тканей, непосредственно прилежащий к месту прикрепления пиявки, в пределах которого первично распространяется вводимый ею секрет, происходит кровоизвлечение из поврежденных микрососудов, и возникают ответные реакции организма).
Если есть признаки свободного сосания, это говорит о разрушении достаточного количества микрососудов и полной блокаде механизмов свертывания, что позволяет пиявке свободно заглатывать истекающую кровь. Надо отметить, что свободного сосания пиявке удается достичь далеко не всегда, но если оно появляется, увеличение объема тела происходит очень быстро. Пиявка раздувается на глазах и не позже чем через 3–5 минут отваливается, чему предшествует так называемый период «последнего глотка».
г) Период «последнего глотка». Когда, казалось бы, пиявка готова лопнуть от насосанной крови, она отрывает зад-нюю присоску, создающую перегиб на вздувшемся теле, чтобы освободившееся место заполнить еще несколькими глотками пищи.
При заполнении желудка пиявки кровью и достижении определенной степени растяжения его стенок происходит торможение соответствующих нервных центров (Lent C. M., Dickinson M. H., 1987), челюсти вновь «втягиваются» к глотке, и пиявка отпускает свою жертву (до этого момента она продолжает цепко держать ее, насасывая кровь).
Давно замечено, что оторвать присосавшееся животное крайне сложно, недаром в народе говорят: «Присосался, как пиявка». Исследования показывают, что в момент питания пиявка не реагирует на большинство раздражителей – свет, касание ее тела. Даже нанесение болевых раздражений небольшой силы не заставят ее отпустить свою жертву. Более того, у поевшего животного невозможно вызвать реакции пищевого поведения, так как соответствующие нервные центры рефрактерны, а следовательно, пиявка, «вкусившая» крови и даже по какой-либо причине не насосавшая полностью, не будет искать другого места и не будет наносить новых укусов.
Длительность стадии кровоизвлечения может быть различной: от 15 минут до 2 часов и более, что определяется рядом факторов, обусловленных как состоянием животного, так и местом приставки и обменными процессами в тканях. Так, например, при постановке пиявок на слизистые оболочки (полость рта, влагалище, носовая полость), где «получить пищу» значительно легче, пиявки почти всегда «добиваются» признаков свободного сосания, а общая длительность процедуры с момента приставки до самостоятельного «отхождения» пиявки редко превышает 30 минут. Характер протекания периода кровоизвлечения дает врачу много информации и позволяет делать прогноз эффективности проведенной процедуры.
После еды животное, находящееся в естественной среде обитания (водоеме), как уже говорилось, становится малоподвижным и стремится где-нибудь спрятаться. Это и понятно, ведь карманы ее желудковой кишки полностью заполнены, тело вздулось, распираемое поглощенной кровью. В таком состоянии пиявка может легко стать добычей хищников, поэтому и ищет затененные, защищенные места.
Наши измерения показывают, что в первые 7 дней после еды происходит некоторое уменьшение массы пиявок, что связано с экскрецией воды из поглощенной крови. По данным C. M. Lent и соавторов (1988), экскреция плазмы и обусловленное ею повышение концентрации форменных элементов в поглощенной пиявкой крови начинается уже в процессе питания животного и длится 4–6 дней. Поглощенная кровь в течение всего срока нахождения в желудковой кишке пиявки остается в жидком виде, то есть не сворачивается. Кроме того, она не «портится», а следовательно, блокированы процессы «распада» белков. Механизмы, обусловливающие эти два явления (длительное несвертывание крови и ее консервацию), изучены крайне слабо, и если относительно первого мы что-то знаем благодаря изучению клинических эффектов гирудотерапии, то второе во многом остается тайной за семью печатями.
Большинство исследователей связывают несвертывание крови с действием биологически активных веществ, выделяемых слюнными железами пиявки и заглатываемых ею вместе с кровью. Как будет показано далее, состав компонентов этих веществ обеспечивает блокирование всех основных механизмов инициирования первичного и вторичного свертывания, а также разрушение сгустков в случае их образования. Кроме того, возможно, в этом процессе принимает участие Aeromonas hydrophila (см. главу о бактериях-симбионтах 2.3). И, наконец, хотя это и не доказано к настоящему времени, возможно, какую-то роль играет и выстилка желудка. В любом случае обращает на себя внимание чрезвычайная длительность сохранения жидкого состояния крови, что совершенно очевидно требует дополнительных исследований. Так, неясно, происходит ли однократное поглощение веществ слюнных желез во время питания или/и в последующем они по мере необходимости выделяются и/или заглатываются животным? Каковы механизмы, стимулирующие бактерии-симбионты на выработку нужных для пиявки веществ в необходимом количестве, в том числе и «пиявочные витамины», и как регулируется этот процесс?
Один раз наевшись, пиявки могут достаточно долго обходиться без пищи. В западной литературе наиболее часто, со ссылкой на различные работы C. M. Lent и данные R. T. Sawyer (1986), указывают срок от 6 до 12 месяцев. С нашей же точки зрения, говоря о периоде голодания пиявки, прежде всего необходимо четко различать два понятия:
• время, которое пиявка сможет прожить после того, как она максимально наелась;
• время, через которое она вновь готова поглощать пищу.
О каком периоде идет речь в работах C. M. Lent, не совсем ясно. Если же говорить о максимальном периоде выживания взрослой половозрелой пиявки массой 5–6 г, то после кормления в условиях искусственного содержания она может обходиться без пищи около 2–2,5 лет. В течение года идет постепенное потребление запасов крови, содержащейся в желудке животного, а в течение следующего периода пиявка живет за счет собственных тканей и в результате может потерять в массе до 80–85 %. При этом она не только худеет, но и уменьшается в длину, как бы проходя обратное развитие, что также представляет определенный интерес для исследований. В естественных условиях, где пиявка вынуждена вести гораздо более активный образ жизни, скорость потребления пищевых запасов идет быстрее. Кроме того, ослабленное животное, скорее всего, станет добычей других хищников.
Несмотря на способность столь долго голодать, медицинская пиявка готова вновь потреблять пищу уже через месяц после кормления, а иногда и раньше, однако при создании условий, максимально приближенных к природным, делает это неохотно и легко отваливается. С каждым месяцем голодания она становится все агрессивнее и активнее при отыскании пищи и нападении, а примерно через 4–5 месяцев достигает так называемой «терапевтической годности», то есть достаточной активности при отыскании пищи, нападении и насасывании крови. Однако отметим, что в это время ее желудок еще содержит остатки крови животного, на котором она питалась последний раз.
При гистологических исследованиях слюнных железистых клеток в этот период голодания в их цитоплазме обнаруживается большое количество содержащих секрет пузырьков (гранул), которые увеличиваются до 1 мкм и полностью заполняют не только тело клетки, но и весь выводной канал (Забкувене Д. В., Синявичене Д. П., 1976), свидетельствуя о максимальной готовности животного к еде (к лечебному применению). При этом в работах американских исследователей показано, что степень заполнения тел клеток гранулами у искусственно выращиваемых животных значительно выше, чем у диких, что безусловно говорит об их более высокой ценности для лечения.
Таким образом, знание основных закономерностей пищевого поведения пиявок в естественных условиях и при искусственном содержании, а также определяющих их механизмов позволяет получить максимальный лечебный эффект от применения медицинских пиявок.
