Исследование биологически активных веществ
В последние годы и в нашей стране и за рубежом активно изучаются. биологически активные вещества (БАВ). Населению они более известны как биологически активные добавки (БАД). Среди них есть антиоксиданты. Именно при изучении антиаксидантов в 1983 г. в Институте физической химии (совместно с Институтом психологии) был получен неожиданный и весьма интересный результат [1.32, 1.33].
Изучалось влияние антиоксидантов на электрическую активность изолированного нейрона виноградной улитки. Первоначальная концентрация препарата (10-3 М) оказалась не только активной для нейрона, но и токсичной. Для снижения токсичности было решено уменьшить дозу, перейдя на менее концентрированный раствор. Концентрацию уменьшили на четыре порядка. К удивлению исследователей доза оказалась не только менее токсичной, но и более эффективной. Более того, дальнейшее уменьшение концентрации привело к возрастанию эффекта, который имел максимум при 10′ М. При дальнейшем уменьшении концентрации до 10" М эффект снизился до уровня контрольного результата.
В настоящее время подобные результаты получены не только на разных объектах, но и на системах разного уровня организации: макромолекулы, клетки, органы, целостные организмы животных и растений. Основным лидером развития этого направления в нашей стране является Бурлакова Е. Б.
Бурлакова Елена Борисовна — доктор биологических наук (1970), профессор (1977), заместитель директора Института биохимической физики РАН, академик РАЕН, Главный редактор журнала «Радиационная биология. Радиоэкология», лауреат Государственной премии, председатель научного Совета РАН по проблемам радиобиологии.
В статье [1.34] Бурлакова Е. Б. писала: «Сказанное не означает, что эффект наблюдался при сверхмалых дозах любого биологически активного вещества на любом биологическом объекте. Мы лишь хотим подчеркнуть, что получение эффекта при действии вещества в концентрациях 10-13 – 10-17 М и ниже нельзя связать с какой-то структурой вещества или ступенью биологической организации.
Очевидно, что в этих экспериментах исследователи столкнулись с некими принципиально новыми закономерностями взаимодействия биологических объектов во сверхмалыми дозами биологически активных веществ».
Рис. 1.11
Такой новой зависимостью является прежде всего немонотонная зависимость «доза — эффект». Её иллюстрирует рис. 1.11 [1.35]. На рисунке изображено действие природного антиоксиданта α-токоферола (витамин Е) на протеинкиназу С. По оси абсцисс отложен логарифм концентрации α — токоферола (α — ТФ), а по оси ординат степень ингибирования (торможения) в процентах, α — токоферол относится к числу наиболее эффективных природных антиоксидантов. Он предотвращает окисление липидов за счёт взаимодействия со свободными радикалами и стабилизации структуры мембран. [1.36].
До работ Бурлаковой с соавторами в литератур встречались лишь отдельные указания на то, что α — токоферол может ингибировать протеинкиназу С. На рис. 1.11 представлено влияние α — токоферола на активность протеинкиназы С в широком интервале изменен in концентрации ( 10~17 — 10 ~2 М) в опытах регуляции перекисного окисления липидов [1.37].
Рис.1.11 не только подтверждает ингибирующее действие α — токоферола, но отчётливо демонстрирует два максимума этого действия, которые разделены участком низкого уровни влияния.
В работах [1.38, 1.39] на большом экспериментальном материале (более 100 соединений) показано, что в отличие oт области обычных терапевтических концентраций облаем слабых воздействий приходится на концентрации 10~ 10 — 10 моль/литр (моль/кг). И эти слабые воздействия даю! эффекты по величине практически равные эффектам дс терапевтического диапазона. В качестве диапазон, i действующих сверхслабых концентраций биологически активных веществ обычно принимают диапазон 10 ~15 — 10 ‘" а для малых концентраций физиологически активны \ веществ с небольшой молекулярной массой (не более 1000) подразумевают области концентраций ниже 10 ~10 М.
История неожиданного открытия активности малых доз биологически активных веществ весьма поучительна, ибо для того, чтобы найти новое надо искать в новых условиях, где по логике получения и исследования зависимости «доза — эффект» (рис. 1.1 и 1.2) ставить эксперименты казалось просто бессмысленно.
Однако время идёт, и ситуация меняется. И как только был поставлен вопрос о повреждающем действии малых доз, результаты были получены [1.45].
Повреждающее действие физиологически активных веществ в малых дозах проявляется в изменении структуры мембран клеток эритроцитов и тромбоцитов и сопровождается изменением их физико-химических свойств (микровязкость, жёсткость, полярность), нарушением термоустойчивости мембранных белков, ответственных за стабилизацию цитоскелета, изменением фосфолипидного состава, нарушением проницаемости мембран. Примеры негативных слабых воздействий химических соединений приведены в [1.46]. Итак, эффект малых доз проявляется как при исследовании лечебных эффектов, так и изучении повреждающего действия. И это принципиально важно для всего последующего рассмотрения, потому что при решении проблем устойчивого развития следует принимать во внимание не только эффекты и негативного воздействия, но и полезные эффекты.
В конце 2002 г. в Москве прошёл 3-й Международный симпозиум «Механизмы действия сверхмалых доз», на котором обсуждались новейшие достижения исследователей этих интересных эффектов [1.281 — 1.286]. В переполненном актовом зале Института биохимической физики им. Н. М Эмануэля Российской академии наук присутствовали ученные разных специализаций (химики, физики, медики, биологиl т. д.). После одного из докладов был задан вопрос: «Неужели фармакологи нас специально травят высокими терапевтическими дозами?». В местах соприкосновения науки и жизни иногда рождаются очень острые вопросы. На вопрос ответила председатель Оргкомитета симпозиума Бурлакова Е. Б., хотя вопрос был адресован не ей. Общий смысл её ответа таков: «Нет, не специально. Это болезнь роста науки называемой фармакологией».
На этом симпозиуме за круглым столом под руководством академика РАМН, проф. Штарка М. Б. обсуждались вопросы и гомеопатии, которую не следует путать с эффектами малых и сверхмалых доз, ибо гомеопаты работают с гораздо большими разведениями, чем те, кто изучает эффекты сверхмалых доз. В современной гомеопатии разведения столь велики, что число Авогадро уже не может претендовать хотя бы на одну молекулу лекарственного вещества. В этой ситуации невольно появляется вопрос: «Почему при столь малой концентрации лекарственного вещества гомеопатические средства достаточно дороги?». Но я его никому не задала, ибо вопросы ценообразования на симпозиуме не обсуждались.
Когда выше говорилось об исследовании около 100 различных веществ (а теперь их гораздо больше!) на эффекты и малых доз, то имелись в виду вещества, которые по их физиологическому действию следует разделить на три группы: первая — смертельные яды, вторая токсиканты несмертельного действия и третья — лекарственные веществ. Эффекты малых доз был зафиксирован во всех трёх группах, причем в первой группе был исследован уже упоминавшийся выше зарин
Проблема уничтожения запасов химического оружия
Изложенное в предыдущем разделе представляет собой передовой фронт научного исследования, ещё не завоевавший сферу широкого практического применения, хотя 10 патентов на лечение малыми дозами уже получены. Из них два получены в России. Как известно, необходимо некоторое время для внедрения нового мировоззрения и новых методов в лечебную практику. Эти результаты столь принципиально новы, что потребуют изменения именно мировоззрения, а не каких-то приёмов на утилитарном уровне.
Эти научные результаты позволяют понять негативную позицию, занятую российскими экологами и «зелёными» в вопросах уничтожения запасов химического оружия, складированного на территории нашей страны. Казалось бы, именно экологи и «зелёные» должны приветствовать. Конвенцию о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и об его уничтожении. А они выступили против.
Они выступили против поспешной, бездумной и небезопасной ликвидации этого оружия потому что эффект слабых воздействий химических веществ без всякого сомнений проявится при ликвидации огромных запасов химоружия, но сейчас нельзя сказать в какой степени и на какой (по размерам) территории. Фёдоров Л. А. неоднократно указывал на отсутствие необходимых экспериментальных исследований, которые должны предшествовать такому жированному акту.
С учётом этого кажется вполне обоснованным беспокойство населения тех мест, где предполагается проводить эту акцию, потому что именно в этих местах может проявиться негативный результат воздействия на здоровы населения [1.47].
Позиция, занятая правозащитниками и экологами нашем страны, нашла совершенно неожиданную поддержку при анализе зарубежных событий. Как известно, 10 марта 1991 г. американская авиация разбомбила склады химическом, оружия Ирака, расположенные вдоль границы Ирака, Кувейтом. Образовавшееся ядовитое облако отравляющих веществ накрыло и воевавшие армии и мирное население-Операция «Буря в пустыне» давно закончилась, и казалось бы о ней можно забыть. Однако правительству США забыть .. ней мешают ветераны этой войны, которых через несколько лет (!) после указанной операции стали одолевать болезни. ( начала 1997 г. стали появляться публикации специалистом изучающих болезни ветеранов, а 19 августа 1997 г. прошла первая крупная публикация в газете «Нью-Йорк тайме» no, i названием «Химическое оружие может быть фактором ответственным за болезни ветеранов Персидского залива» Ведущие специалисты России считают, что война и Персидском заливе продемонстрировала эффект малых доз и жизни и призывают по-иному взглянуть на проблем) уничтожения химического оружия в России [1.48].
Совершенно очевидно, что для тех регионов нашей страны где складированы запасы химоружия и где его предполагается уничтожать (республики Чувашия и Удмуртия, Кировская Брянская, Волгоградская, Пензенская, Саратовская и Курганская области), печальные последствия событий в Ираке для американских военнослужащих представляют не просто отвлечённый интерес, а являются источником глубоко)! тревоги за судьбу населения и природной среды.
Следует всемерно приветствовать позицию Уполномоченного по правам человека в Российской Федерации Миронова О. О., который выступил против уничтожения химоружия на территории Брянской области, население которой и так уже сильно пострадало oт Чернобыльской катастрофы. Впечатляющие цифры вреда здоровью взрослых и детей приведены в предисловии к этой II с.
Эффект нулевого действия
В последнее десятилетие XX века на медицинских конференциях можно было услышать выражение "эффект нулевого действия". Происхождение его иллюстрирует рис.1.2, на котором по оси абсцисс отложена величина внешнего воздействия, а по оси ординат — величина изучаемого эффекта. Следует подчеркнуть, что врачи, изучая те или иные воздействия на человека, обычно имеют дело с малым диапазоном изменения параметров. Так основная характеристика человеческого тела — температура — имеет диапазон изменения менее 10 градусов. То же самое можно сказать и про изменение других параметров тела человека. Поэтому врачи, представляя результаты графически, пользуются только линейным масштабом, как на рис. 1.1. У врачей нет необходимости в использовании какого-то иного масштаба, кроме линейного.
В последние годы XX века было обнаружено, что если взять совсем слабое воздействие, которое на рис. 1.2 располагается практически в нулевой точке, то можно (к величайшему изумлению исследователя!) наблюдать эффект, существенно отличный от нулевого. И что ещё более удивительно, дальнейшее уменьшение воздействия может даже увеличивать его, так что в итоге так называемый эффект нулевого воздействия" по величине может быть сравним с эффектами самого сильного воздействия. Графически это отображено крестиком на оси ординат на рис. У этого загадочного феномена объяснение до чрезвычайности простое, которое связано с характером обработки экспериментальных результатов медиками. Если их результаты изобразить в логарифмическом масштабе, то эффект нулевого действия превратится в эффект малых доз. В тех случаях, когда гигиенисты вроде бы вопреки здравом смыслу стали проводить измерения последовательно уменьшая воздействие после достижения порога вредного действия, они обнаружили появление эффекта и назвали это явление «возвращением действия» [1.129]. О подобных ситуациях ещё не раз будет сказано ниже, когда мы перейдём к рассмотрению электромагнитного воздействия, которое составляет основной предмет рассмотрения в этом монографии.