Страница 16 из 31
В защите организма от АФК участвует еще ряд ферментов и небелковых антиоксидантов… Классические антиоксиданты — витамин E, витамин A и бета-каротин — активны ко всем АФК, но их вклад в общую антиоксидантную защиту организма невелик. Антиоксидантной активностью обладает множество веществ растительного происхождения, в частности витамин С и биофлаваноиды, которые содержатся в плодах ягодных культур: винограда, черники, ежевики и т. д. Их защитные свойства в сравнении с ферментами также малы, но они не до конца понятным образом оказывают влияние на общее состояние антиоксидантной системы.
Ферментные и неферментные антиоксиданты противостоят разрушающему действию активных форм кислорода с достаточно высокой эффективностью. Ослабление антиоксидантной защиты может быть вызвано различными факторами. Одним из них является недостаток в организме таких микроэлементов, как марганец, цинк, железо, селен, медь и молибден. Атомы этих элементов образуют активные центры антиоксидантных ферментов. Например, марганец, цинк, медь и железо входят в состав супероксиддисмутазы и каталазы, а селен — в состав глутатионпероксидазы. Поэтому недостаток в пище микроэлементов приводит к уменьшению содержания в организме атиоксидантных ферментов и, как следствие, к ускорению его старения.
С другой стороны, есть фермент НАДФН-оксидаза, способный активно производить супероксидный радикал. Этот фермент содержат специализированные клетки иммунной системы — фагоциты, которые используют АФК в борьбе с бактериями и раковыми клетками. Активация НАДФН-оксидазы сопровождается мощным (до 20 раз) повышением потребления фагоцитами кислорода. Это явление назвали дыхательным взрывом. Он приводит к усиленной генерации супероксида и его дисмутации в перекись водорода. Концентрация последней в межклеточном пространстве становится смертельной для бактерий и опухолевых клеток.
Кроме того, имелось много данных об участии активных форм кислорода и, прежде всего, перекиси водорода в патологических состояниях тканей различных органов. Было доказано участие АФК в сердечно-сосудистых заболеваниях, воспалительных процессах и в приступах бронхиальной астмы. Наблюдалось также повышенное содержание АФК в злокачественных опухолях.
Дальнейшее развитие научных представлений о роли АФК в многоклеточных организмах привело к обоснованию их участия в фундаментальном механизме регулирования жизнедеятельности электромагнитными излучениями, о котором говорилось выше.
Таким образом, в биохимии активных форм кислорода особое место занимает супероксид — простейший кислородный радикал, представляющий собой его однозарядный отрицательный ион. В живых организмах все реакции с участием супероксида происходят в водной среде. В ней же он и образуется. Такой супероксид в биологии называют эндогенным, то есть внутренним.
Но эта же форма кислорода, только в газообразном состоянии, присутствует и в атмосферном воздухе в виде отрицательных аэроионов. Такой внешний супероксид называется экзогенным.
Коль скоро эндогенный супероксид играет важную роль в жизнедеятельности организма, то логично было предположить, что известные эффекты действия аэроионов связаны именно с ним. Однако предположение в науке — это лишь начальная стадия познания. Чтобы оно легло в основу общепризнанной теории, необходимы разносторонние исследования. Такие исследования были проведены на биологическом факультете МГУ в 1991–2000 гг.
Исследования финансировались правительством Германии и преследовали две цели. Первая, теоретическая, — состояла вы глубоком изучении действия газообразного супероксида и подтверждении предположения, что именно он является биологически активной компонентой естественных и искусственных аэроионов. Необходимо было окончательно выяснить механизм восприятия аэроионов высшими животными и человеком, подтвердить его экспериментально, предсказать и обнаружить неизвестные до того эффекты действия аэроионов. Второй, практической целью было создание методов лечения газообразным супероксидом бронхиальной астмы и болезни Паркинсона.
Руководитель этих работ, Н. И. Гольдштейн, в 1997 г. в Калуге на научных чтениях, посвященных 100-летию со дня рождения Чижевского, выступил с докладом «Ингаляция супероксида — новые аспекты в лечении астмы».
Он отметил, что бронхиальная астма, наряду с сердечно-сосудистыми и онкологическими заболеваниями, становится проблемой для экономически развитых стран. Поэтому большая на первый взгляд сумма в 3,5 миллиона марок, выделенная немцами на исследования, соизмерима с дневным доходом фармацевтических компаний Германии от продажи лекарств. Мозги российских ученых стоят дорого, а ценятся дешево. Но в 90-х гг. для российских биологов и эта сумма в иностранной валюте была фантастической.
В конце 2000 г. на биологическом факультете МГУ Н. И. Гольдштейном была защищена докторская диссертация на тему «Биофизические механизмы физиологического действия экзогенного супероксида на животных».
Защита докторской диссертации ученым всемирно известной биологической школы МГУ говорит о полном признании новой теории в науке. Но вне научных кругов работа, которая внесла полную ясность в аэроионологию, широкой известности до сих пор не получила. По-прежнему даже медики, не говоря уже о производителях и продавцах ионизаторов воздуха, говорят о способности аэроионов «подзаряжать» кровь, служить «биокатализаторами» и т. д. Видимо, тем, кто торгует высоковольтными устройствами, которые насыщают воздух электрическими зарядами, не понять, что биологически активная часть аэроионов — супероксид — это, прежде всего, другая химическая форма кислорода. То, что она несет отрицательный заряд — лишь сопутствующее явление.
Чтобы подробно рассказать о результатах работы, которая десять лет велась в одном из лучших мировых центров фундаментальной биологической науки, не хватит и нескольких таких книг. Одних только научных статей по теме диссертации Н. И. Гольдштейном опубликовано пять с лишним десятков, а список цитированных в ней источников переваливает за четыре сотни. Трудно коротко рассказать о многом, поэтому рассмотрим те итоги исследований, которые ответили на главные нерешенные вопросы и открыли новые факты и перспективы.
Хотя в последние годы жизни Чижевский и предполагал, что биологически активной составляющей аэроионов является ионизированный кислород, строго экспериментально доказано это не было.
Приборы для определения концентрации аэроионов измеряли их электрический заряд, но не могли определить, молекула какого газа этот заряд несет. Только в конце 70-х появились масс-спектрометры, которые позволили узнать компонентный состав аэроионов естественного и искусственного происхождения.
Оказалось, что в естественных условиях положительные аэроионы представлены азотом, его двуокисью и углекислым газом. Отрицательные аэроионы в природном воздухе — это свободные электроны и гидратированные ионы кислорода.
В чистом виде отрицательных ионов молекулярного кислорода воздух практически не содержит, потому что они очень быстро притягивают к себе электрически дипольные молекулы водяного пара. Таких молекул один ион кислорода может притянуть до пяти штук. Причем в природных условиях количество таких гидратированных (то есть связанных с молекулами воды) отрицательных ионов кислорода в 5-10 раз больше, чем свободных электронов. Аналогичную ситуацию создают и радиевые α-ионизаторы, которые ионизируют воздух излучением радиоактивного препарата. Это вполне понятно, поскольку в природных условиях основным генератором аэроионов является излучение радиоактивных элементов земной коры.
Но на практике используют более безопасные электроэффлювиальные ионизаторы, которые исключают риск радиационного облучения. Источником аэроионов в них служит слаботочный высоковольтный коронный разряд с заостренных электродов. Масс-спектрометрические исследования состава искусственно созданных такими ионизаторами аэроионов показали, что здесь ситуация прямо противоположная. Основным компонентом аэроионов являются свободные электроны, а гидратированных ионов кислорода в 10-100 раз меньше. Конкретная величина зависит от конструктивных особенностей ионизатора и напряжения на электродах, причем чем меньше последнее, тем выше доля кислородных ионов.