«Монография Том I Под редакцией А.А. Хадарцева, С.Н. Гонтарева, В.М. Еськова Тула – Белгород, 2010 УДК 616-003.9 Восстановительная медицина: Монография / Под ред. А.А. Хадарцева, С.Н. Гонтарева, В.М. Еськова.– Тула: ...»

Для оценки гармонии в красном ростке крови можно использовать метод оценки выстраивания эритроцитами краевой линии (ВКЛ) в однослойных препаратах (Системный анализ, управление и обработка информации, 2000), позволяющей минимизировать побочные процессы, усиливающие релаксацию эритроцитов. При этом достигается гармоничная конфигурация (в зоне ВКЛ такие клетки напоминают параллелепипед). Так у больного К. с радикулоневралгией в области поясничного отдела до и после сеанса магнитотерапии из прокола пальца взяты единичные капли крови. В покадровых записях 10-ти полей зрения исследовались форма клеток, интенсивность их светопропускания и спектр естественной люминесценции эритроцитов. Сравнение исследуемых характеристик первого (фонового) препарата и второго препарата того же больного после проведения сеанса магнитотерапии отражено в табл. 2.

Изменение спектрофотометрических характеристик клеток крови у больного К. в процессе магнитотерапии 1. Тип выстраивания клетками II I–II (гар- Выпрямление КЛ, длинах волн 410–420 нм 3. Форма и процентное отноше- Стомато- Стомато- Увеличение числа ние клеток в ВКЛ циты, эхи- циты, обратимо трансфорноциты – эхиноци- мированных клеток 4. Дефектные по конфигурации 13/100 8/100 Снижение числа 5. Интенсивность люминесцен- 13,5 е.с. 13,5 е.с. Без измнения ции дефектных клеток в зоне 6. Интенсивность люминесцен- 14,6 е.с. 14,1 е.с. Снижение светимоции дефектных клеток в ВКЛ сти клеток на 0,5 % Лечение привело к исчезновению болезненности у К. в проблемной зоне в положении лежа. Улучшение состояния сопровождалось наглядным изменением спектрофотометрических характеристик периферической крови и отражало улучшение ее гемодинамических и функциональных характеристик под влиянием лечения.

Дисгармоничное состояние крови удобно исследовать при помощи спектрофотометрии. Рассмотрим пример с функциональной велоэргометрической пробой PWC-170 в течение 5-ти минут. Эта проба проводилась до наступления состояния анаэробного порога у испытуемого. При этом параллельно проводилась оценка конфигурации клеток и спектра УФлюминесценции эритроцитов (табл. 3).

Изменение спектра флуоресценции эритроцитов-дискоцитов у К.

в период проведения велоэргометрической пробы Контролируемый параметр Перед пробой Сразу после Интенсивность свечения и спектр 1,9 е.с. 2,2 е.с.

свечения клеток с гармоничными (100 %) (115,8 %) пропорциями – дискоцитов (Д) Интенсивность свечения стома- 1,7 е.с. 1,4 е.с.

Интенсивность свечения эхино- 1,4 е.с. 1,4 е.с.

Интенсивность свечения пойки- 0,7 е.с. 0,6 е.с.

Интенсивность свечения гемоли- 0,2 е.с. 0,2 е.с.

зирующихся форм (сфероциты, (100 %) (100 %) клеточные тени) – ГФ квантитативной эритрограммы) СТ – 19 %, СТ – 15 %, Установлено, что даже у здорового человека напряженная мышечная деятельность сопровождается отклонением соотношений в КЭ от гармонических, что сопровождается уменьшением в крови числа Д (менее 60%) и увеличением числа трансформированых форм.

Дисгармония в составе клеток регистрируется при оценке гемоиммунной реакции клеточного типа (ГИРКТ) по морфологическому показателю реактивности (МПР). Ее суть состоит в том, что в условиях гармоничной работы всех модулей организма в периферической крови поддерживаются отношения между ее элементами белого ростка крови, близкие к «золотой пропорции». Если же развивается дисгармония в работе нескольких модулей, либо возникает какое-либо заболевание, то в периферической крови устанавливаются новые соотношения между форменными элементами. При этом отклонение от нормы каждого элемента может идти как в сторону увеличения, так и уменьшения числа конкретных клеток и функционирование крови обеспечивается уже новым уровнем распределения клеточных элементов в рамках ГИРКТ (О новом подходе к оценке…, 1985).

Характерный ответ системы белой крови на стрессовые и информационные воздействия заключается в наличии разнонаправленных изменений отдельных форменных элементов лейкоцитограммы на одинаковые или подобные стимулы у разных индивидов и у одного и того же индивида, в зависимости от его состояния. Это «смущает» экспериментаторов и врачей, наблюдающих за изменением формулы белой крови у человека или животного, подвергшегося воздействию малоинтенсивных факторов.

Суть оценки степени дисгармонии в системе «белой крови»

состоит в подсчете лейкоцитарного МПР, который обобщает размахи отклонений от нормы всех элементов лейкоцитарной формулы крови, независимо от знака изменений каждого из них.

МПР рассчитывается по разработанным нами специально для каждого вида животных или человека таблицам в баллах. Он позволяет произвести (независимо от направленности изменений – уменьшения или увеличения числа лейкоцитов, лимфоцитов, эозинофилов, базофилов и т.д.) у отдельных индивидов цифровое (математическое) сравнение изменений ГИРКТ по ее трем уровням – отрицательному, граничному и положительному. Отрицательный уровень означает отсутствие патологических сдвигов в системе крови, граничный – характеризует напряженное состояние организма, не выходящее за границы обычного реагирования на раздражитель, положительный уровень свидетельствует о функционировании системы крови в условиях развития патологических процессов, или резкого изменения реактивности и снижения неспецифической резистентности организма.

При определении ГИРКТ как отрицательной (МПР в сумме равен 5–8 баллов) заключают, что организм испытуемого функционирует в гармонических рамках и характеризуется оптимальным уровнем резистентности. Исключением может быть полное исчезновение реактивности (ареактивность) организма, например, при тяжелом общем переохлаждении. Граничной ГИРКТ (МПР 9–13 баллов) свойственно изменение не только клеточных элементов «белого ростка», но и увеличение в КЭ числа клеток недискоидной конфигурации. Это свидетельствует о напряжении процессов газообмена и других естественных механизмов защиты организма. Положительной (патологической) ГИРКТ (МПР 14 баллов и выше) свойственен переход на новый негармоничный уровень функционирования всех основных регулирующих и обеспечивающих гомеостазис систем организма.

Соответствия уровней и изменений МПР и квантитативной эритраграммы в рамках ГИРКТ приведены ниже. Для врачей имеет значение связь нарушений гармонических соотношений в эритроне в результате трансформации эритроцитов изменений состояния здоровья соответственно уровням ГИРКТ.

Средние соотношения таковы:

Отрицательная ГИРКТ, МПР 5–8 баллов:

КЭ,%: Д – 62±3,5; СТ – 29,8±3,7; ЭХ – 2±0,09; П – 6±1,5; ГФ – 0,5±0,3.

КЭ,%: Д – 55±2,5; СТ – 33±4,1; ЭХ – 2,5±1,05; П – 8±1,8; ГФ – 1,0±0,5.

Положительная ГИРКТ, МПР – 14–21 и более баллов:

В условиях воздействия неблагоприятных экологических факторов граничное состояние ГИРКТ с начальными изменениями эритрона может наблюдаться и у практически здоровых людей при напряженной работе, при дисвитаминозах или недостаточности витаминов. Изменения периферической крови при этом обусловлены расстройствами обмена витаминов, активно участвующих в кроветворении и, в том числе, в регенерации эритрона, в биосинтезе гемоглобина. Наиболее характерными признаками дисвитаминозов С, U, В12 и фолиевой кислоты наряду со слабостью, снижением работоспособности, повышением восприимчивости к заболеваниям являются признаки гипоксемии (синюшность дёсен и слизистых. повышенная кровоточивость, ломкость капилляров и местные кровоизлияния, снижение числа эритроцитов в крови, концентрации внутриклеточного гемоглобина, а также потеря гармоничной формы эритроцитами-дискоцитами и их превращение в недискоидные формы клеток.

Отмечено, что нормализация ГИРКТ нередко происходит параллельно гармонизации состава периферической красной крови. Обычно это проявляется в уменьшении числа клеток с деформацией внутренней зоны клеточного тора (т.е. с условно полиморфными стомами), в восстановлении числа Д в популяции циркулирующих эритроцитов, в частичном восстановлении исходной конфигурации обратимо трансформированных Ст и Эх крови, а также в снижении агрегационной активности плазмы в отношении эритроцитов и в оптимизации выстраивания эритроцитами краевой линии.

Так гармонизирующие лечебные процедуры приводили к увеличению в краевой линии числа «хвостатых» клеток, расположенных «хвостами» наружу. Увеличилось также число эритроцитов, расположенных перпендикулярно к краю. В зоне краевой линии возрастало число клеток в форме прямоугольника с размерами сторон, близкими к золотому сечению.

Тесную связь с золотым сечением – Ф имеет Золотой вурф – W. Эта связь проявляется в формуле: W = Ф2/2, а следовательно в функциональных резонансных процессах многокомпонентных систем (Симонян К.С., 1971; Кидалов В.Н., Каманина Н.В., 1998; Медицина в 21 веке, 1998). Наиболее просто и наглядно гармонические отношения в крови регистрируются при помощи вурфовых величин в отношении трехзвенных систем. Именно для подобных систем С.В. Петухов (1984) и ввел понятие золотого вурфа, связанного с золотой пропорцией и численно равного W = Ф2/2 = 1,309... Этим автором предлагался следующий вариант записи и вычисления вурфовых пропорций:

В этом варианте пропорций за анатомические элементы, включавшиеся в формулу вычисления вурфа брались двучленные взаимосвязанные и функционально проникающие анатомические образования (например, плечо и предплечье – (С – А), кисть и предплечье (D – В), предплечье (С – В) и вся верхняя конечность (D – А).

Для неанатомических, а преимущественно функциональных, количественно и качественно взаимосвязанных элементов системы удобнее использовать следующую запись вурфовых пропорций:

Применительно к клеткам крови следует отметить, что взаимопроникновение этих частей обеспечивается нахождением каждой из них в определенном объеме крови в течение всей жизни, независимо от условий существования, в которых находится организм.

Мы считаем, что взаимозависимости клеточных и жидкостных элементов крови следует рассматривать с позиций ее системообразующих элементов – взаимосвязанных большого, малого и среднего трехчленов. Совершенство организации крови при таком анализе проявляется не в единичном вурфе, а в целом каскаде вурфов.

Функциональное состояние системы крови человека и млекопитающих, подвергшихся воздействию различных стрессов, оценивается посредством последовательного вычисления реальных вурфовых величин полной (трехростковой) клеточности крови, парциальных вурфов (одноростковой клеточности) и сравнением величин Wреального со значением золотого вурфа W = 1,309... до и после воздействия стресс-фактора.

При этом отклонения вурфовых отношений после воздействия стресс-фактора от величины золотого вурфа на 10–12 % расценивается как слабая адаптивная реакция, на 13–24 % – умеренно выраженная дисфункция в клеточном пуле клеток, на 25–50 % – выраженные дисгармонические изменения в системе крови, и на более 50 % как тяжелые нарушения в системе крови.

Обобщенный вурф полной клеточности крови рассчитывается по числу представителей трех основных ростков кроветворения в периферической крови, а именно, по числу эритроцитов, лейкоцитов и представителей тромбоцитарного (мегакариоцитарного) ростков.

+ с) к наибольшему трехчлену а следует отнести количество эритроцитов в 1 мм3 крови в тыс., к среднему трехчлену в – число тромбоцитов, а к малому трехчлену с – число лейкоцитов, также в тысячах. Этот обобщенный вурф свидетельствует о степени резонанса между тремя основными ростками крови – красным, белым и тромбоцитарным.

Второй вурф – WКЭ – определяется по результатам подсчета КЭ, то есть распределения эритроцитов на субклассы Д, Ст, Эх пойкило- и шизоцитов и Гф.

Выделяют 3 функционально различающихся субкласса клеток: за а принимается наибольший трехчлен эритрограммы – число Д, за в следует абсолютная величина (или процент) среднего трехчлена – сумму чисел Ст и Эх. Наименьший трехчлен – с – подсчитывается как сумма П, шизоцитов и Гф.

Этот вурф отражает характер изменений конфигурации эритроцитов в результате изменений, происходящих в красном ростке крови при воздействии на организм различных неблагоприятных факторов.

Третий – лейкоцитарный вурф – WЛ — подсчитывают так: за наибольший вурфов член а принимают сумму нейтрофилов (ю + п + Ся), за средний в – сумму мононуклеаров (Л + М), а за меньший с – сумму эозинофилов, базофилов и прочих форм (э + б + пр).

В связи с инверсной лейкоцитарной формулой крови крыс при оценке их лейкоцитарного вурфа за больший член следует принять сумму мононуклеаров, а за средний – сумму всех нейтрофилов.

Для иллюстрации приведем результаты наблюдения за группами белых беспородных крыс, подвергшихся сенсибилизации лошадиным белком, неразведенной лошадиной сывороткой (НЛС) с адъювантом Фрейнда. При этом дисгармония в пуле циркулирующих эритроцитов определялась при помощи нескольких показателей. При световой микроскопии у сенсибилизированных животных среди эритроцитов с негармоничной конфигурацией наиболее часто встречались Ст и П, эхиноовалоциты и эхиностоматоциты (клетки со смешанным типом трансформации) и шизоциты. Отмечено также появление крупных ланцетовидных и биполярно вытянутых эритроцитов, анулоцитов, сфероцитов и форм с отшнуровывающейся клеточной оболочкой, наподобие нитевидных миелиновых фигур с шаровидными вздутиями на концах (табл. 4).

С помощью электронной микроскопии установлено, что цитолемма Д у животных с однократным введением НЛС не имела повреждений, а гемоглобинсодержащие гранулы высокой оптической плотности располагались в дискоидных клетках равномерно с небольшой концентрацией в примембранных слоях.

Введения хлорида натрия гармонизировало некоторые показатели эритрона у таких животных, а введение разрешающей дозы НЛС в растворе хлорида натрия приводило к развитию умеренно выраженной реакции немедленного типа с характерными проявлениями на уровне макроорганизма. На субклеточном же уровне эта чужеродная белковая информация вызывала развитие ответных реакций, приводивших к усилению трансформации и лизиса эритроцитов. Ультраструктурная дисгармония в этих клетках наблюдалась в виде перераспределения концентраций гемоглобина, в выходе его из клеток через порозные мембраны во внеклеточное пространство. Это приводило к формированию клеточных теней.

Количественные соотношения различных групп эритроцитов у крыс сенсибилизированных НЛС при введении хлорида натрия (контроль) и разрешающей дозы белка (опыт) Группа Период животных обследования Контроль Фон после 1,169± 57,7± 30,0± 2,7± 9,37± 0,3± Контроль После введе- 1,144± 58,8± 32,1± 1,5± 8,0± 0,3± раствора хлорида натрия Опыт После введе- 1,659± 52,8± 12,0± 9,4± 23,0± 1,8± Примечание: а – достоверные различия по сравнению с фоном, б – достоверные различия по сравнению с контролем (р < 0,05).

Полученные данные подтверждают использование природой технологий и принципов гармонии в обеспечении работы всех элементов крови (Кидалов В.Н., 2004).

По данным В.Н. Минаева (1990) эритрон при заболеваниях, подобных бронхиальной астме, способен регулировать ответ на чужеродный раздражитель-антиген и контролировать выраженность аллергической реакции. Присоединяя к своей поверхности и проводя внутрь себя различные биологически активные вещества, эритроцит осуществляет их транспортировку по кровотоку.

Подобное свойство присуще и другим клеткам крови, участие которых может изменить выраженность отдельных стадий аллергических реакций. Эритрон способен также влиять на активность гормонов, связывание организмом вирусов, бактерий и их выделений. Он влияет на рост и активность клеток за счет подвоза в нужные «точки» белкового строительного материала (нуклеотидов и нуклеозидов).

При распаде эритроцитов за счет образования ферментов (пероксидазы, каталаз) и глутатиона происходит «гашение» активного кислорода, ведущее к снижению уровня перекисного окисления липидов, следовательно, к укреплению мембран лизосом – своеобразных внутриклеточных хранилищ ферментов.

Гемоглобиновая и фосфатная буферные системы эритроцитов участвуют в гармонизации кислотно-основного состояния, в тех случаях, когда показатель рН крови увеличивается, или уменьшается. Почти сотня ферментов этих клеток направляет течение иммунологических процессов, и, особенно, связывание чужеродных белков в менее активные и менее токсичные иммунные комплексы.

Существует группа ферментов, обеспечивающая «работу кислорода внутри клетки». Это ферменты осуществляют клеточное дыхание, то есть процессы клеточного энергообмена.

Для того, чтобы разобраться в энергообмене в клетках следует вспомнить об элементарных физических свойствах электронов, что удобно на примере так называемого «электронного моря Ферми».

Из физики известно, что возбужденные атомы, сталкиваясь случайным образом способны передавать друг другу энергию.

Второе начало термодинамики, основанное на поведении атомов, может звучать так: «энергия стремится рассеяться». Физические процессы в природе обусловлены естественным стремлением энергии к рассеянию (диссипации). Рассеяние частиц, обладающих упорядоченностью, ведет к потере упорядоченности (энтропии). Но энергия никогда не может сама по себе собраться в избытке в какой-либо части Вселенной.

В соответствии с формулой энтропии Больцмана:

где S – энтропия системы, k – фундаментальная мировая постоянная Больцмана, W – хаос, мера неупорядоченности системы, число различных распределений в системе возбужденных атомов), события везде в мире происходят так, что запасы энергии переходят к хаосу, или можно сказать, к самопроизвольному возрастанию энтропии. Высокое качество энергии, отражающее отсутствие хаоса, характеризуется ее строгой локализацией (в куске угля, в макроэргических соединениях клеток животного организма и т.п.). Очевидно, высоким качеством обладает энергия, запасенная в упорядоченном движении атомов, молекул и других частиц, например, в потоке воды в реках, в потоке крови в сосудистом русле человека и животных Гармония и дисгармония в этих процессах может приводить к тому, что в процессе перехода к хаосу последуют превращения различных веществ. Считается, что даже не исключена вероятность возникновения новых живых организмов.

При химических превращениях, атомы, делящиеся с соседями своей энергией, кроме того, изменяют свои свойства либо свое положение и как бы «меняют и выбирают своих новых соседей». В результате возникают новые вещества. Американский ученый П. Эткинс считает, что «химические реакции (в том числе и те, что питают энергией мыщцы и мозг человека) – это процессы, аналогичные обычному охлаждению». Даже разум человека он рассматривает как следствие постепенного охлаждения отдельных участков Вселенной. Питание мышц и мозга энергией осуществляется кровью, следовательно, кровь играет материнскую роль в отношении жизнедеятельности этих и других важных органов и тканей организма, обеспечивая в основном реакции окисления.

Для химических взаимодействий, свойственных неживой и живой природе, наиболее характерна реакция сгорания железа (ржавления, биологического окисления и др.). «Сгорание железа – это первая стадия в последовательности процессов, которые обеспечили человечеству возможность существовать, развиваться и преобразовывать окружающий мир. Дело в том, что процесс дыхания тоже начинается с реакции, которая аналогична процессу сгорания железа. На этой стадии кислород воздуха соединяется с атомами железа, содержащегося в молекулах гемоглобина, входящих в состав эритроцитов крови.

То, что наша кровь окрашена в цвет ржавчины, не простое совпадение – это один из видов ржавления... На подобный способ обеспечения энергией природа обрекла нас самих – ряд процессов в организме человека (по крайней мере, частично) протекает за счет окисления железа».

Кислород является сильнейшим окислителем. При окислении не только выделяется энергия, но также идет и охлаждение.

Это обусловлено сущностью химических связей. Химическая связь – это результат взаимодействия между атомами, который выражается в создании определенной конфигурации атомов, отличающий один тип молекулы от другого. Основную причину существования связи между двумя атомами следует усматривать в том, что при ее формировании полная энергия атомов понижается, т.е. энергия молекулы меньше, чем суммарная энергия изолированных атомов, входящих в ее состав. В этом случае связь устойчива и молекула может существовать. В полную энергию молекулы вносят вклад многочисленные и подчас весьма тонкие процессы, так что устойчивость химических связей является следствием многих квантово-механических эффектов. Каждое вещество состоит из молекул, атомы которых сгруппированы в характерном именно для данного вещества порядке. Простейшая молекула водорода двухатомна, то есть состоит из двух связанных между собой атомов водорода. Ядра при этом находятся на расстоянии 7,510-11 м. Это расстояние называется длиной связи молекулы. Молекула кислорода имеет аналогичную структуру: она тоже двухатомна, но ядра кислорода разделены расстоянием 1,210-10 м.

Молекула кислорода (О2) больше, чем молекула водорода (Н2), так как содержит в 8 раз больше электронов, чем «двуэлектронная» молекула Н2. В то время как молекула Н2 состоит только из двух ядер и двух электронов, связанных между собой электростатическим взаимодействием, то кусок железа состоит из мириадов взаимодействующих атомов. Кусок железа (или любого другого металла) можно представить как совокупность ядер, между которыми мигрируют некоторые из множества электронов, выполняющие роль всепроникающего электростатического «клея». Свободно мигрирует сравнительно малое количество электронов; большая часть их удерживается вблизи своих ядер, которые электростатическим притяжением держат их возле себя. Эти электроны не могут покинуть атом. Образец железа можно представить в виде штабеля ионов железа (имеющих почти сферическую форму), окруженного «морем»

электронов, которым удалось покинуть свои атомы. Эти электроны и называются «морем Ферми», в память знаменитого физика. Каждый атом отдает совсем немного электронов, однако килограмм железа содержит более 1025 атомов, и поэтому число электронов в «море» в любом случае огромно. В эритроцитах также упаковано огромное количество атомов железа, следовательно, у каждой такой клетки имеется свое «море Ферми».

Кислород – это газ, состоящий из отдельных молекул – О Он представляет собой ряд мельчайших частиц, каждая из которых окружена своими электронами. Электроны подвижны и могут легко перемещаться. Окисление приводит к образованию оксида железа или ржавчины. Она представляет собой «пепел», образующийся в результате сгорания железа в кислороде. «Пепел» состоит из множества ионов железа и ионов О2; последние представляют собой атомы О2, которые, приобретя пару электронов, стали отрицательно заряженными. В данном случае рассматривается продукт окисления, так называемая окись железа, которая является «ионным кристаллом», образованным ионами Fe3+ и O2-. Обсуждаемая здесь и далее реакция может быть записана в виде формулы: 4Fe (т – твердое тело) + 3О2 (г – газ) = 2Fe2О3.

Ионы железа и О2 прочно удерживаются вместе благодаря электростатическому притяжению между противоположными зарядами. А при объединении атомов в группы и образовании различных веществ выделяется определенное количество энергии.

«Порции» энергии, заключенные в совокупности молекул О2, в куске железа и щепотке ржавчины, различны, подобно тому, как количество энергии, запасенное в нагретом куске железа, отличается от количества энергии, содержащейся в том же самом, но охлажденном куске железа. Процессы дыхания и окисления в организме или в клетке сопровождаются интенсификацией выработки энергии в различных формах (Петракович Г.Н., 1992).

Гармония дыхания состоит в том, что если химическая реакция допускает утечку энергии в окружающую среду (экзотермические реакции), то они порождают хаос. Если же идут реакции, отбирающие энергию извне (эндотермические) – неупорядоченность в окружающей систему среде понижается, а взятая извне энергия приводит к повышению хаоса внутри самой системы.

Смысл окисления заключается в противостоянии охлаждению. Энергия, которую частица должна накопить для того, чтобы вступить в реакцию называется энергией активации. Этот процесс зависит от температуры. Накопление энергии активации определяется выражением, которое получило название «вероятность или распределение Больцмана». Оно предполагает, что с увеличением температуры скорость химических реакций возрастает. Второе начало термодинамики не запрещает перехода теплоты в направлении противоположном перепаду – (градиенту) температур, т.е. от холодного к теплому. Вместе с тем, чтобы жить, организм должен питаться, а значит разрушать упорядоченные формы энергии высокого качества, запасенные в пище. Гармонические процессы в Природе идут так, что противоестественное «для физики» может возникать в ходе естественных процессов. В последовательных «цепочечных» процессах, происходящих в живых организмах, нередко возникает местное уменьшение хаоса в виде возникновения определенных структур. Это одно из основных свойств тех природных факторов, которыми каждый организм пользуется для восстановления гармонии с окружающей средой и для укрепления своего здоровья.

Особенно наглядно сказанное выше проявляется в «устройстве» молекул белка. Основной строительный материал живого – белок имеет первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры, построенные одновременно по «законам» хаоса и гармонической упорядоченности.

Первичная структура определяется последовательностью содержащихся в молекуле сотен аминокислот. Эта «пептидная цепочка» свернута в цилиндрическую спираль (альфа-спираль), которая является вторичной структурой (или конформацией) белка. Однако большинство белков имеют альфа-спираль изогнутую, перекрученную, как «смятую соломинку для коктейля».

Эти вмятины и перекручивания не хаотичны, а имеют строгий порядок и нередко образуют белковые «шарики»-глобулы. Это третичная структура белка. Комбинации глобул (по типу «яблок в вазе») составляют четвертичную структуру белка. Такое «перекручивание» белков позволяет им противостоять водной, температурной и другим видам агрессии окружающей среды (Албертс Б. и соавт., 1994).

Существует несколько способов ассоциации мембранных белков с липидным бислоем (рис. 4). Трансмембранные белки пронизывают бислой в виде одиночной -спирали (1) или нескольких -спиралей (2). Некоторые из таких белков (1 и 2) имеют присоединительную ковалентную цепь жирной кислоты, погруженную в цитоплазматический монослой (1). Другие мембранные белки ассоциируют с бислоем только за счет ковалентно присоединенного к ним липида – либо цепи жирной кислоты, погруженной в цитоплазматический монослой (3), либо, гораздо реже, через фосфолипид фосфатидилинозитол, погруженный во внешний монослой и соединенный с белком через олигосахарид (4). Многие белки ассоциируют с мембраной только благодаря нековалентным взаимодействиям с другими мембранными белками (5).

липидный бислой Рис. 4. Ассоциации мембранных белков с липидным бислоем Часть полипептидной цепи трансмембранных белков, которая погружена в гидрофобное окружение липидного бислоя, состоит в основном из аминокислотных остатков с неполярными боковыми группами. Однако, поскольку пептидные группы полярны, а молекулы воды недоступны, все пептидные группы в бислое стремятся образовать водородные связи между собой. Число водородных связей между ними максимальное, если участок полипептидной цепи, проходящей через бислой, образует регулярную -спираль. Именно так большинство полипептидных цепей пересекает мембрану (рис. 5). Полипептидная цепь пронизывает липидный бислой в виде правозакрученной -спирали, и что олигосахаридные группы и дисульфидные связи в цитоплазматическом домене не образуются из-за восстановительных условий в цитозоле клетки. В тех же случаях, когда через бислой проходит несколько участков полипептидной цепи, пептидные группы могут в принципе быть насыщены водородными связями, если эти участки организованы в виде -слоев. Однако чаще полипептидная цепь белков, пронизывающих мембрану несколько раз, образует серию -спиралей, а не -слоев (пример 2 на рис. 4). Полипептидная цепь, пронизывающая мембрану, не меняет своего первоначального направления до полного пересечения мембраны.

Изучение белков плазматической мембраны эритроцитов человека методом электрофореза в ПААГ в присутствии ДСН позволило идентифицировать около 15 главных белков с молекулярной массой от 15000 до 250000. Три из них – спектрин, гликофорин и так называемая полоса 3 – составляют в сумме более 60 % (по весу) всех мембранных белков. Они связываются с мембраной поразному (Албертс Б. и соавт., 1994).

Большинство мембранных белков эритроцитов человека – это периферические мембранные белки, ассоциированные с бислоем на его плазматической стороне. Самый распространенный из таких белков спектрин длиной около 100 нм, массой около 25 % массы мембранных белков. Спектрин является важным компонентом белковой сети (цитоскелета), поддерживающей структурную целостность и двояковогнутую форму эритроцитов. Если цитоскелет экстрагировать из теней эритроцитов растворами с низкой ионной силой, мембрана фрагментируется на мелкие пузырьки.

Молекула спектрина состоит из двух больших полипептидных цепей:

-спектрина (около 240000 дальтон) и -спектрина (около 220000 дальтон) (рис. 6). Каждая цепь построена из множества -спиральных сегментов, объединенных неспиральными участками. Концы пяти или шести тетрамеров соединяются между собой, связываясь с короткими активными филаментами и с другим белком в так называемый «узловой комплекс», образуется гибкая сетеподобная структура на цитоплазматической поверхности мембраны (рис. 7).

Рис. 5. Трансмембранный гликопротеин, пересекающий мембрану Рис. 6. Молекула спектрина из эритроцитов человека Рис. 7. Схематическое изображение цитоскелета (на основе спектрина) на цитоплазматической поверхности мембраны эритроцитов человека Идентифицирован белок, ответственный за соединение спектринового цитоскелета с плазматической мембраной.

Крупный внутриклеточный белок назван анкирином. Соединяя белок полосы 3 со спектрином, анкирин связывал сеть, образуемую спектрином, с мембраной. При этом сильно уменьшалась скорость диффузии молекул белка полосы 3 в липидном бислое.

Гликофорин – один из двух главных белков, выступающих на внешней поверхности эритроцитов человека. Он представляет собой небольшой трансмембранный гликопротеин (131 аминокислотный остаток). Большая часть массы этого белка находится на наружной поверхности мембраны, где локализован и его гидрофильный N-концевой участок (рис. 7). Гидрофильные С-концевые хвосты этих молекул погружены в цитозоль, а гидрофобный -спиральный участок, насчитывающий приблизительно 20 аминокислотных остатков пронизывает липидный бислой.

Гликофорин обнаружен только в эритроцитах, однако в структурном отношении его можно отнести к общему классу мембранных гликопротеинов, пронизывающих липидный бислой в виде одиночной -спирали.

Белок полосы 3, в отличие от гликофорина, играет важную роль в функционировании клетки, он называется полосой 3, поскольку при электрофорезе занимает соответствующее положение относительно других белков. Как и гликофорин, полоса является трансмембранным белком, но имеет глобулярную конформацию, а его полипептидная цепь (длиной около 930 аминокислотных остатков) пересекает бислой не менее 10 раз. Каждый эритроцит содержит около 106 молекул белка полосы 3, которые, по-видимому, образуют в мембране димеры и, возможно, тетрамеры.

Основная функция эритроцитов заключается в переносе О из легких ко всем тканям и СО2 из тканей к легким, в котором белок полосы 3 принимает участие. Находясь в легких, эритроциты избавляются от СО2, аккумулированного в тканях, путем замены HCO3 на Cl. В мембране есть специальный анионный транспортный белок для осуществления данного процесса. Газообмен можно заблокировать специфическим ингибитором, связывающимся с транспортным белком. При использовании ингибиторов, меченных радиоактивными изотопами, этот анионный транспортный белок был идентифицирован как белок полосы 3. Процесс анионного транспорта был реконструирован in vitro с использованием очищенного белка полосы 3, встроенного в фосфолипидные пузырьки.

Белок полосы 3 можно зарегистрировать в виде внутримембранных частиц с помощью электронной микроскопии в сочетании с замораживанием – скалыванием.

Различают две различные гидрофобные внутренние поверхности: цитоплазматическую (или протоплазматическую) половину бислоя (Р-поверхность) и внешнюю половину бислоя (Е-поверхность, от англ. external). Мембраны человеческих эритроцитов усеяны гомогенными по размеру (7,5 нм в диаметре) внутримембранными частицами, которые обеспечивают трансмембранный гидрофильный проход, по которому ионы Cl и HCO3 переносятся без контакта с гидрофобным окружением липидного бислоя.

Если живое вещество образует спиралевидные молекулы, то мир в целом становится менее упорядоченным, если бы этого не происходило. Однако сам организм становится гармоничным или более упорядоченным. Так, на первый взгляд цепочки молекул переносчика кислорода в крови гемоглобина могут показаться беспорядочным нагромождением атомов. Однако имеет место точное повторение их формы в миллиардах молекул, что и указывает на наличие упорядоченности.

В процессах дыхания с участием гемоглобина или других, содержащих металлы белков, которые обычно являются ферментами, то есть ускорителями биохимических реакций, велика роль электронов моря Ферми и заряженных атомов Н2 – протонов. Именно этим двум видам частиц принадлежит особая роль в клеточном дыхании и в работе клеточных и органных фильтров.

Существует мнение, что все предметы в Природе взаимосвязаны. Поля, окружающие предметы, смешиваются между собой, образуя единый огромный океан энергии, в котором человеческий организм – лишь одна из капель. Клетки крови соотносятся к организму человека, так же, как человек к космосу.

Поэтому поля и энергия клеток крови часто являются капельками информации и энергии в океанах организма и космоса. Однако, благодаря закону гармоничного «пребыванию всего во всем» в Природе мы не обнаружим ни только лишь великого, ни только лишь малого. В крови, как и вообще в жизни, один и тот же элемент, одно и то же явление в каждый последующий момент отличается от этого же явления в предыдущий момент.

Имея одну и ту же сущность, каждый момент времени каждый элемент крови имеет иное содержание.

Электроны моря Ферми по-разному активируются при различных реакциях клеток, что сопровождается излучением электромагнитных волн. Следовательно «электронное море Ферми»

во время его волнения (возбуждения) не копирует последовательно и полностью ни одной своей волны, что очень важно для содружественной работы окружающих клеток и выполнения ими своих функций, одна из которых – фильтрационная – является важнейшей.

Ткани организма фильтруют плазму крови, ее же фильтруют «гуляющие по плазме» эритроциты. Если этот процесс прерывается или резко снижается, например, в результате обескровливания ткани, говорят о блокаде биофильтра. То же самое имеет место и на клеточном уровне при блокаде мембранных биофильтров клеток. Существуют специфические или специализированные фильтрующие элементы (почечные клубочки и канальцы, легочные альвеолы и др.), а также неспецифические фильтрующие элементы, которыми являются все клетки организма. Фильтрующие элементы имеют либо соединительнотканную основу, либо соединительнотканное происхождение.

Таким образом, клетки крови, как и другие структуры соединительной ткани, являются одним из основных биофильтров.

Фильтрационную функцию соединительнотканных элементов могут изменять ряд воздействий и факторов. Так, в кислой среде соединительно-тканные волокна могут сокращаться на %, что резко уменьшает площадь фильтра. То же самое может вызывать недостаточная выработка железами внутренней секреции гормонов, нарушения кровотока и т.д. Таким образом, одним из важных, вернее, опасных факторов нарушения гармонической деятельности организма является блокада модулейфильтров организма и, чем большее число из них блокировано, тем быстрее дисгармония фильтрационных потоков потоков приведет к заболеванию. Чаще всего и в первую очередь, дисгармония фильтрации сопровождается блокадой вывода. При этом может наступать недостаточное выведение жидких продуктов обмена веществ – желчи, газовых метаболитов, микроэлементов и ионов, особенно атомов водорода (протонов) – второго важного компонента в процессах клеточного дыхания и фильтрации.

Фильтры могут функционировать не только в отношении жидких и твердых продуктов жизнедеятельности организма.

Биологические структуры являются фильтрами и в отношении электромагнитных излучений. Фильтрами в отношении последних являются пигменты – красящие кожу, волосы и другие ткани вещества. Это антиоксиданты, а следовательно, они «работают» в отношении фильтрации с помощью «протонных механизмов». Работа биофильтров организма связана с солнечными и земными факторами, а поскольку солнце является «космическим гармоническим дирижером», то и здоровые биофильтры функционируют в алгоритмах гармонии. Человек постоянно обращен к электромагнитному потоку Солнца кожей с огромной сетью капилляров, которые по В. Волкову подводят к поверхности тела пигменты защиты, также своеобразные химические фильтры – гемоглобин, билирубин. При достаточном количестве ионов Н2 в соединительной ткани – фильтры организма работают как часы. Но постепенно соединительная ткань испытывает потери ионов Н2, теряет и воду, и старается воспроизвести себя – расширяется, пытается снизить водородные потери. В этом случае организм вынужден использовать кроме Н2 в качестве «борцов с активным кислородом» другие антиоксиданты – гемоглобин и его производные – билирубин, биливердин, жирные кислоты. Но это не спасает фильтры от загрязнений.

Организм включает на помощь процессы тканевой регенерации, идет как бы разрастание соединительной ткани (соединительнотканного фильтрующего модуля), но этот новый модуль часто оказывается менее гармоничен во взаимодействии с другими модулями организма. Поэтому, болезненное состояние всего лишь замедляется на время, но не исчезает, ибо не ликвидируется гибельный для организма дефицит водорода. Главным виновником этого дефицита в организме считают О2 воздушной среды и его активные формы, которые постепенно сжигают системы биофильтров.

Ионы Н2 – протоны нейтрализуют в тканях этот активный кислород, соединяясь с ним и превращая его в воду. В дисгармонизированном организме на борьбу с активным кислородом подключаются естественные антиоксиданты – вода и угольная кислота, гемоглобин и его производные, желтые ферменты, жирные кислоты и некоторые углеводы, зеленый билевердин, вердоглобин (продукты превращения гемоглобина). Используются и непрямые антиоксиданты – половые и глюкокортикоидные гормоны. Они блокируют глюкуроновую систему клеток печени, что препятствует окислению билирубина. Этот дериват гемоглобина поступает в кровь и начинает связывать молекулы активного кислорода.

Таким образом, кровь, ее жидкие и клеточные составные части является универсальной тканью защиты организма от избытка активного кислорода, то есть она является для организма одним из важнейших гармонизирующих модулей-фильтров.

Интересно, что электроны и протоны чувствительны к свету. Белки крови способны отражать часть солнечного спектра, но активно поглощают ультрафиолетовые лучи. При этом происходит активация электронного моря Ферми различных клеточных и белковых элементов крови. Защищаясь от ультрафиолетового облучения, повышающего уровень оксидантов в организме, ткани организма, в том числе кровь, образуют повышенное количество пигментов (меланина, гемоглобина, липофусцина и др.). Происходит своеобразный сброс ионов водорода. Накопление пигментов типа липофусцина в тканях, однако, ухудшает работу естественных биофильтров.

Зная это, в целях гармонизации фильтрующей функции модулей, можно воздействовать на организм и его биофильтры с помощью электромагнитных излучений, например крайневысокочастотного диапазона.

Суть дыхания в клетках это биологическое окисление. В то же время это важный механизм обмена веществ, межклеточного обмена информацией и сохранения в «гармоническом здравии» естественных биофильтров.

Как принято считать, в процессе реакции биоокисления из продуктов извлекается солнечная энергия, накопленная специализированными системами P-электронов. Распаковка этой энергии происходит при участии так называемого, веществамакроэрга – аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Энергия в этом веществе запасена тремя остатками фосфорной кислоты.

При взаимодействии АТФ с водой легко разрывается связь последнего остатка фосфорной кислоты и выделяется энергия.

Этот процесс называется дефосфорилированием. В клетках организма он связан и с обратным процессом – конвертирования энергии за счет фосфорилирования, т.е. образования АТФ из аденозиндифосфорной кислоты (АДФ) и одной молекулы фосфорной кислоты. Поскольку молекулы АТФ могут перемещаться по клетке, они способны поставлять свою энергию на любые процессы ее жизнедеятельности.

Лучше всего процесс клеточного дыхания изучен в ядросодержащих клетках, в их структурах – митохондриях, выполняющих роль «силовых подстанций». В несколько измененном виде, с участием особых белков, он проходит и в безъядерных клетках (эритроцитах) и кровяных пластинках. Примерно 10 % встроенных в мембрану (интегральных) белков входят в состав – клеточного дыхательного конвейера (дыхательной цепи) переноса электронов. В дыхательную цепь как бы сбрасывается водород от множества обменных реакций, которые идут или развиваются одна за другой, циклами. Важнейшее значение для обмена веществ имеет биохимический цикл Кребса, где происходит окисление трикарбоновых кислот, образующихся в процессе разложения пищи.

Перенос электронов по цепи происходит последовательно при тесном контакте между веществами дающими электроны или протоны (донорами) и веществами, их принимающими (акцепторами). Предполагается, что по дыхательному конвейеру электроны идут парами, поскольку для образования одной молекулы воды каждому атому О2 нужно два электрона и два протона. Расчеты показывают, что прохождение по дыхательной цепи всего двух электронов приводит к извлечению энергии с коэффициентом полезного действия около 43 %.

Энергия, выделяющаяся при переносе электронов, затрачивается на активный транспорт ионов в клетках и другие вспомогательные процессы.

Питер Митчел еще в 1961 г. предположил, что энергия возбужденных электронов может преобразовываться в осмотическую (или электрическую) энергию. Именно эта преобразованная энергия посредством взаимосвязанных процессов окисления и фосфорилирования накапливается в энергоемких связях молекул АДФ и АТФ. Работа дыхательной цепи обеспечивает также формирование разности электрических потенциалов на клеточных мембранах. Считается, что, при восстановлении молекулы кислорода до воды происходит выделение четырех атомов водорода (протонов) во внутрь клетки в ее цитозоль, а еще четыре гидроксильных иона поступают вовнутрь митохондрий, в зону матрикса. Таким образом, происходит разобщение зарядов и возникает напряжение или разность потенциалов на митохондриальных мембранах величиной до 200–500 милливольт.

Установлено, что живые клетки избегают непосредственного использования энергии внешних источников для совершения работы. Сначала эта энергия превращается и накапливается (конвертируется), например, в АТФ протоплазмы клетки, в протонный градиент и натриевый потенциал, и лишь затем используется клетками для их жизнедеятельности, с включением ферментов дыхательного конвейера.

Последний состоит из работающих дыхательных пигментов (ДП) и их разновидности – дыхательных ферментов (ДФ).

ДП построены из белка и небелковой (простетической) группы, которая образована окрашенными молекулами – порфиринами с ионами железа или меди. Медь, например, входит в состав синего фермента – цитокупреина, белка с молекулярным весом (м.в.) около 32 000. Молекула цитокупреина состоит из двух частей с атомами меди и цинка в двухвалентном состоянии. В организме человека – это фермент называется еще супероксиддисмутазой. Она ускоряет реакции изменения (дисмутации) ядовитых радикалов, накапливающихся в тканях в ходе окислительных процессов.

Другой медьсодержащий белок церулоплазмин – является глобулином сыворотки крови с молекулярным весом 15000. Хотя он составляет 0,5 % от всех белков плазмы крови, но активно ускоряет окисление двухвалентных ионов железа в трехвалентные, то есть, обладает оксидазными свойствами. Кроме того, он, также и участвует в синтезе гемоглобина и белка-переносчика железа – трансферрина. Другая группа молекул дыхательной цепи называется желтыми (флавоновыми) ДП. Они близки по структуре к веществам с активностью витамина Р (гесперидину, рутину, катехину, эпикатехину и их галолвым эфирам). Вместе с витамином С (аскорбиновой кислотой) эти ДП понижают активность фермента гиалуронидазы, разрушающего соединительную ткань. Тем самым они способствуют укреплению сосудистой стенки и вообще соединительной ткани. Кроме того, они способны стимулировать тканевое дыхание и окислительное фосфорилирование в митохондриях.

Основное предназначение ДФ – состоит в переносе электронов от органических веществ к кислороду. В дыхательной цепи важное значение имеют ферменты класса цитохромов и еще двух классов. Первый класс это пиридинзависимые дегидрогеназы с их коферментами – никотинамидадениндинуклеотидами – NAD+, NADH, в русской транскрипции – НАД и НАДН.

Второй класс ДФ – флавиновые дегидрогеназы. Они содержат в качестве простетических групп флавинмононуклеотид (ФМН) или флавопротеид (ФАД).

В дыхательной цепи эти активные молекулы определяются в более чем 350 ферментах. НАД и никотинамидадениндинуклеотид-фосфат – NADPH (НАДФ) взаимодействуют с самыми различными органическими молекулами. При этом происходит перенос 1 атома водорода (протона или гидридного иона Н) в порфириновом кольце молекул пиридиннуклеотидов. Окисленные пиридиннуклеотиды хорошо поглощают излучения с длиной волны около 260 нм. При их восстановлении они начинают лучше поглощать излучения с длиной волны около 340 нм.

Флавиновые ферменты – дегидрогеназы (их около 30) переносят электроны от восстановленных НАДН и НАДФН и других органических молекул на цитохромы при помощи таких промежуточных переносчиков как убихинон. Восстановленные ФП, окисляются преимущественно цитохромами и искусственными приемщиками электронов (феррицианидом и др.). Флавиновые ферменты – обеспечивающие физиологические процессы питания и дыхания имеют желтую полосу поглощения. Это и позволило Варбургу назвать их «желтыми ферментами». Попав с указанных молекул на цитохромы, электроны идут по ним как по тоннелю. Тунельные переходы осуществляются по белковым частям молекул. Можно сказать, что электроны перемещаются в «Пи»-электронных облаках на поверхности электронного моря Ферми аминокислотных остатков. Если дыхательная цепь клеток участвует в процессах расщепления (катаболизма) питательных веществ, то в них возрастает значение электронов НАД.

В процессах синтеза новых биологических молекул в восстановительных реакциях большую роль играют молекулы НАДФ.

Кроме процессов создания и разложения биологических веществ дыхательный конвейер активно участвует в обезвреживании ядовитых продуктов клеточного обмена веществ.

Значительная часть ферментов дыхательной цепи функционируют в первой и второй фазах обезвреживания (детоксикации) ядов.

Первая фаза связана с (монооксидазной) ферментной системой кожи, печени, легких и других органов, зависимой от цитохрома Р-450 Значение работы этих ферментов в организме сравнимо с работой всей иммунной системы. Система цитохрома Р-450 охватывает реакции обмена жира и липофильных соединений, лекарственных веществ, и даже веществ, способствующих повреждению генов (канцерогенов, диоксинов). Некоторые разновидности цитохрома Р-450 обеспечивают синтез холестерина, кортикостероидных гормонов, обмен катехоламинов в мозговых тканях. Другой цитохром В5, участвует в расщеплении высших жирных кислот с образованием полиненасыщенных кислот. В результате образуется группа химических регуляторов функций различных клеток эйкозаноиды, простагландины, простациклины, тромбоксаны и лейкотриены. Эти цитохромы обеспечивают также синтез так называемой сигнальной молекулы клеток – окиси азота (NO). Эта молекула ныне считается управителем и гармонизатором сосудистого тонуса, артериального давления и иммунной защиты.

Вторая фаза обезвреживания вырабатываемых в организме ядов состоит в ускорении присоединения к метаболитам, прошедшим первую фазу, остатков глюкуроновой, серной кислот, глютатиона. Она обеспечивается работой других ферментов, действие которых направлено на завершение обезвреживания ядовитых метаболитов и их выведение. Цитохромы группы РР-448: 1А1, 1А2,) способствуют переработке ароматических углеводородов. Цитохром Р-450 3А4 обезвреживает яд афлотоксин В, цитохром Р-450 2Е1 (или цитохром Р-450J) снижает токсичность нитрозаминов, четыреххлористого углерода и других ядов, попадающих в организм извне. При нормальном функционировании цитохром Р-450-зависимой ферментной системы происходит наработка активных форм кислорода (супероксидрадикалов, перекисей водорода). Если же эту систему подстегнуть, например, поместив организм в неблагоприятные условия существования, то образуется избыток радикалов с последующим повреждением мембран, либо их недостаток, что может приводить к снижению естественных процессов биологического окисления. Возникновение дисгармоничных для клеток, тканей и всего организма эффектов, при этом зависит от уровня в клетках организма низкомолекулярных оксидантов витаминной и иной природы, например витамина Е, С, биофлаваноидов.

Таким образом, вся дыхательная цепь и ее отдельные комплексы ферментов способны регулировать реакцию организма на чрезвычайно большое число химических соединений от минеральных веществ, витаминов, катехинов, биофлаваноидов, растительных индолов, изотиоционатов, тиогликозидов, органических сульфидов и полисульфидов до терпенов, кумаринов.

При этом стимуляция или подавление дыхательной цепи может зависеть от особенностей строения ядовитого вещества. Дыхательная цепь является одним из основных постоянно действующих гармонизаторов всех функциональных модулей живого организма.

Известно, что в анаэробных условиях клетки образуют молочную кислоту (или этанол), а в аэробных условиях используют кислород, образуя СО2 и Н2О. Выяснение путей аэробного метаболизма привели в 1937 г. к открытию цикла лимонной кислоты, называемого также циклом трикарбоновых кислот или циклом Кребса. Главные конечные продукты этого цикла – СО и NADH. СО2 выделяется как побочный продукт, а молекулы NADH передают свои богатые энергией электроны в дыхательную цепь, в конце которой эти электроны используются для восстановления О2 до Н2О.

Цикл Кребса начинается с взаимодействия между ацетилСоА, образованным из жирных кислот или пирувата, и четырехуглеродным соединением оксалоацетатом, с образованием шестиуглеродной лимонной кислоты. Далее в ходе семи последовательных ферментативных реакций два атома углерода удаляются в виде СО2 и в конце концов регенерируются оксалоацетат.

Каждый оборот цикла дает две молекулы СО2, образующиеся из двух углеродных атомов, поступивших в предыдущие обороты цикла. Превращение ацетильной группы в составе ацетил-СоА можно представить следующей суммарной реакцией: CH3COOH (в виде ацетил-СоА) + 2Н2О + 3NAD+ + FAD, связанный с белком 2СО2 + 3Н+ + 3 NADH + FADH2, связанный с белком.

Кроме того, в результате этой реакции синтезируется одна молекула АТР (через GTP) (в русской транскрипции АТФ и ГТФ) – путем субстратного фосфорилирования, подобно тому как это происходит при гликолизе.

Наиболее важный вклад цикла Кребса в метаболизм – это извлечение высокоэнергетических электронов, происходящее при окислении двух углеродных атомов в молекуле ацетил-СоА.

Эти электроны связываются NADH и FADH2 и затем быстро передаются в дыхательную цепь во внутренней митохондриальной мембране. FADH2 – компонент сукцинатдегидрогеназного комплекса внутренней мембраны – передает свои электроны непосредственно в дыхательную цепь. В отличие от этого NADH образует растворимый пул восстанавливающих эквивалентов в матриксе и отдает свои электроны в результате случайных взаимодействий с мембраносвязанной дегидрогеназой. Рассмотрим теперь, каким образом энергия этих электронов используется для синтеза АТР. В результате на внутренней мембране создается электрохимический протонный градиент; энергию обратного тока протонов «вниз» по этому градиенту использует связанный с мембраной фермент АТР-синтеза, катализирующий образование АТР из ADP (в русской транскрипции АДФ) и Рi, т.е. завершающий этап окислительного фосфорилирования.

Реакция Н2 + 1/2 О2 Н2О разбита на много небольших «шагов», так что высвобождаемая энергия может переходить в связанные формы, а не рассеивается в виде тепла (рис. 8 А). Как и в случае образования АТР и NADH при гликолизе или в цикле лимонной кислоты, это связано с использованием непрямого пути.

Уникальность дыхательной цепи заключается в том, что здесь атомы водорода расщепляются на электроны и протоны. Электроны передаются через серию переносчиков, встроенных на внутреннюю митохондриальную мембрану. Когда электроны достигают конца этой электронтранспортной цепи, протоны оказываются там же для нейтрализации отрицательного заряда, возникающего при переходе электронов на молекулу кислорода (рис. 8 Б).

Рис. 8. Рассеивание энергии «сжигания» водорода в виде тепла (А) и запас энергии в полезной для клетки форме с помощью электронтранспортной цепи, находящейся во внутренней Каждый атом водорода (Н) состоит из одного электрона (е-) и одного протона (Н+). Механизм присоединения электронов к NADH представлен на рис. 9. Каждая молекула NADH несет гидрид-ион (водородный атом плюс добавочный электрон, H : ), а не просто атом водорода. Однако из-за присутствия в окружающем водном растворе свободных протонов перенос гидрид-иона в составе NADH эквивалентен переносу двух атомов водорода или молекулы водорода ( H : + H + H 2 ).

9. Механизм биологического окисления спирта в альдегид Перенос электронов по дыхательной цепи начинается с отнятия гидрид-иона ( H : ) от NADH; при этом регенерируется NAD+, а гидрид-ион превращается в протон и два электрона ( H : H + + 2e ). Эти электроны переходят на первый из более чем 15 различных переносчиков электронов в дыхательной цепи. В этот момент электроны обладают очень большой энергией, запас которой постепенно уменьшается по мере прохождения их по цепи. Чаще всего электроны переходят от одного атома металла к другому, причем каждый из этих атомов прочно связан с белковой молекулой, которая влияет на его сродство к электрону. Все белки – переносчики электронов – группируются в три больших комплекса дыхательных ферментов, каждый из которых содержит трансмембранные белки, прочно закрепляющие комплекс во внутренней мембране митохондрии. Каждый последующий комплекс обладает бльшим сродством к электронам, чем предыдущий. Электроны последовательно переходят с одного комплекса на другой, пока не перейдут на кислород, имеющий наибольшее сродство к электрону.

Окислительное фосфорилирование возможно благодаря тесной ассоциации переносчиков электронов с белковыми молекулами. Белки направляют электроны по дыхательной цепи так, что они последовательно переходят от одного ферментного комплекса к другому, «перескакивая» через промежуточные звенья. Перенос электронов сопряжен с аллостерическими изменениями – белковых молекул, в результате чего энергетически выгодный поток электронов вызывает перекачивание протонов через внутреннюю мембрану из матрикса в межмембранное пространство и за пределы митохондрии. Передвижение протонов приводит к 2 следствиям: 1) между двумя сторонами внутренней мембраны создается градиент рН – в матриксе рН выше, чем в цитозоле, значение рН обычно близко к 7,0 (так как малые молекулы свободно проходят через наружную мембрану митохондрии, рН в межмембранном пространстве будет таким же, как в цитозоле); 2) на внутренней мембране создается градиент напряжения (мембранный потенциал), причем внутренняя сторона мембраны заряжается отрицательно, наружная – положительно.

Градиент рН (рН) заставляет ионы Н+ переходить обратно в матрикс, а ионы OH из матрикса, что усиливает эффект мембранного потенциала (V), под действием которого любой положительный заряд притягивается в матриксе, а любой отрицательный выталкивается из него. Совместное действие этих двух сил приводит к возникновению электрохимического протонного градиента (рис. 10).

Электрохимический протонный градиент создает протонодвижущую силу, измеряемую в милливольтах (мВ). Так как градиент рН (рН) в 1 единицу рН эквивалентен мембранному потенциалу около 60 мВ, протонодвижущая сила будет равна V – 60 (рН). В типичной клетке эта сила на внутренней мембране дышащей митохондрии составляет около 220 мВ и складывается из мембранного потенциала примерно в 160 мВ и градиента рН, близкого к – 1 единице рН.

Рис. 10. Две составляющие электрохимического Внутренняя мембрана митохондрий отличается необычно высоким содержанием белка – в ней по весу примерно 70 % белка и 30 % фосфолипидов. По мере прохождения высокоэнергетических электронов по электронтранспортной цепи некоторая часть высвобождаемой энергии используется для приведения в действие трех дыхательных ферментных комплексов, откачивающих протоны из матрикса. В результате этого на внутренней мембране создается электрохимический протонный градиент, под действием которого протоны возвращаются обратно в матрикс через АТР-синтетазутрансмембранный белковый комплекс, использующий энергию протонного тока для синтеза в матриксе АТР из ADP и Pi.

Но синтез ATP – это не единственный процесс, идущий за счет энергии электрохимического градиента. В матриксе, где находятся ферменты, участвующие в цикле лимонной кислоты и других метаболических реакциях, необходимо поддерживать высокие концентрации различных субстратов; в частности, для ATP-синтетазы требуются АDР и фосфат. Поэтому через внутреннюю мембрану должны транспортироваться разнообразные несущие заряд субстраты. Это достигается с помощью различных белков-переносчиков, встроенных в мембрану, многие из которых активно перекачивают определенные молекулы против их электрохимических градиентов, т.е. осуществляют процесс, требующий затраты энергии. В транспорте ADP участвует система антипорта ADP-ATP: при переходе каждой молекулы ADP в матрикс из него выходит по своему электрохимическому градиенту одна молекула ATP. В то же время система симпорта сопрягает переход фосфата внутрь митохондрии с направленным туда же потоком Н+: протоны входят в матрикс по своему градиенту и при этом «тащат» за собой фосфат. Подобным образом переносится в матрикс и пируват (рис. 11). Энергия электрохимического протонного градиента используется также для переноса в матрикс ионов Са2+, которые играют важную роль в регуляции активности некоторых мнтохондриальных ферментов.

Рис. 11. Активный транспорт, идущий за счет энергии электрохимического протонного градиента, который поддерживается на внутренней мембране Чем больше энергии электрохимического градиента затрачивается на перенос молекул и ионов в митохондрию, тем меньше остается для синтеза ATP. Например, если изолированные митохондрии поместить а среду с высоким содержанием Са2+, то они полностью прекратят синтез АТР; вся энергия градиента будет расходоваться на транспорт Са2+ в матрикс. В некоторых специализированных клетках электрохимический протонный градиент «шунтируется» таким образом, что митохондрии вместо синтеза АТР образуют тепло. Клетки способны регулировать использование энергии электрохимического протонного градиента и направлять ее на те процессы, которые наиболее важны в данный момент.

С помощью особого белка, встроенного во внутреннюю мембрану, ADP транспортируется в матрикс в обмен на АТР по принципу антипорта (рис. 11). В результате молекулы ADP, высвобождаемые при гидролизе ATР в цитозоле, быстро поступают в митохондрию для «перезарядки», в то время как молекулы ATP, образующиеся в матриксе в процессе окислительного фосфорилирования, тоже быстро выходят в цитозоль, где они нужны. В организме человека молекулы ATP за сутки оборачиваются несколько тысяч раз, что позволяет поддерживать в клетке концентрацию АТР, в 10 раз большую, чем ADP.

Согласно второму закону термодинамики, химические реакции протекают спонтанно только в направлении, повышающем «неупорядоченность» во Вселенной. Ранее говорилось о том, что реакции, при которых высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла в окружающую среду (такие, как гидролиз АТР), способствуют увеличению неупорядоченности, так как усиливают хаотическое движение молекул. Химические реакции могут влиять на степень неупорядоченности, изменяя концентрации реагирующих веществ и продолжительность реакции.

Суммарное изменение неупорядоченности Вселенной в результате какой-либо реакции определяется изменением свободной энергии G сопровождающим эту реакцию: чем больше уменьшается свободная энергия (т.е. больше отрицательное значение G), тем в большей степени возрастает неупорядоченность Вселенной и тем легче протекает реакция.

В процессе окислительного фосфорилирования каждая пара электронов NADH обеспечивает энергией образование примерно трех молекул АТР. Пара электронов FАDН2, обладающая меньшей энергией, дает энергию для синтеза только двух молекул ATP. В среднем молекула ацетил-СоА, поступающая в цикл лимонной кислоты, дает около 12 молекул ATP. Это означает, что при окислении одной молекулы глюкозы образуются 24 молекулы ATP, а при окислении одной молекулы пальмитата – жирной кислоты с 16 углеродными атомами – 96 молекул ATP. Если учесть также экзотермические реакции, предшествующие образованию ацетил-CoA, окажется, что полное окисление одной молекулы глюкозы дает около 36 молекул ATP, тогда как при полном окислении пальмитата образуется примерно 129 молекул АТР. Это максимальные величины, так как фактически количество синтезируемого в митохондриях ATP зависит от того, какая доля энергии протонного градиента идет на синтез ATP, а не на другие процессы.

Если сравнить изменение свободной энергии при сгорании жиров и углеводов прямо до СО2 и Н2О с общим количеством энергии, запасаемой в фосфатных связях АТР в процессах биологического окисления, окажется, что эффективность преобразования энергии окисления в энергию ATP часто превышает %. Это значительно выше эффективности большинства энергопреобразующих устройств, созданных человеком. Если бы клетка работала с эффективностью (к.п.д.) электромотора или автомобильного двигателя (10–20 %), то организму для поддержания жизни требовалось бы намного больше пищи. Кроме того, поскольку вся неиспользованная энергия высвобождается в виде тепла, крупные организмы нуждались бы в более эффективных способа отвода тепла в окружающую среду.

Изучая клеточное дыхание возникает вопрос: почему химические взаимопревращения в клетке идут таким сложным путем.

Казалось бы, вполне можно обойтись без цикла лимонной кислоты и многих звеньев дыхательной цепи и окислять сахара до СО2 и Н2О более прямым способом. Но, хотя в этом случае ход процессов дыхания было бы легче запомнить, для клетки подобный путь оказался бы катастрофическим. Огромное количество свободной энергии, высвобождаемое при окислении, может эффективно использоваться только мелкими порциями. В сложном процессе окисления участвует много промежуточных продуктов, каждый из которых лишь незначительно отличается от предыдущего. Благодаря этому высвобождаемая энергия дробится на меньшие количества, которые можно эффективно преобразовывать с помощью сопряженных реакций в высокоэнергетические связи молекул АТР и NADH.

Большинство переносчиков электронов, входящих в состав дыхательной цепи, поглощают свет, и их окисление или восстановление сопровождается изменением цвета. Цитохромы были открыты в 1925 г. как соединения, которые быстро окисляются и восстановливаются у таких различных организмов, как дрожжи, бактерии и насекомые.

Спектроскопически выделены цитохромы а, b и с. Эта номенклатура сохранилась до сих пор, хотя известно, что клетки содержат несколько видов цитохромов каждого типа, и классификация по типам не отражает их функцию.

Цитохромы образуют семейство окрашенных белков, объединяемых наличием в их молекуле связанной группы гема; принимая один электрон, атом железа, входящий в состав гема, восстанавливается – переходит из состояния Fe III в состояние Fe II. Гем содержит порфириновое кольцо и атом железа, прочно связанный с помощью четырех азотных атомов, расположенных в углах квадрата (рис. 12).

Близкие по строению порфириновые кольца определяют красный цвет крови и зеленый цвет листьев, связывая железо в гемоглобине и магний в хлорофилле. Из множества белков дыхательной цепи лучше всего изучен цитохром с; его трехмерная структура была определена методом рентгеноструктурного анализа (рис. 13).

В дыхательной цепи имеется пять различных цитохромов. Поскольку гемы, входящие в состав разных цитохромов, несколько различаются по своему строению и не одинаковым образом связаны с соответствующими белками, не одинаково и их сродство к электронам.

Рис. 12. Строение гема, ковалентно связанного с цитохромом с Рис. 13. Трехмерная модель цитохрома с – одного из переносчиков Железо-серные белки образуют вторую важную группу переносчиков электронов. В молекулах этих белков два или четыре атома железа связаны с тем же числом атомов серы и с боковыми цепями цистеина, образуя железо-серный центр белка (рис. 14).

Железо-серных центров в дыхательной цепи больше, чем цитохромов, но для их выявления нужны методы электронного спинового резонанса, поэтому железо-серные центры менее изучены.

Рис. 14. Строение железо-серных центров двух типов:

центр типа 2Fe2S (А) и центр типа 4 Fe4S (Б) Самый простой переносчик электронов представляет собой небольшую гидрофобную молекулу, растворенную в липидном бислое и называемую убихиноном или коферментом Q. Он способен принять или отдать как один, так и два электрона и временно захватывает из среды протон при переносе каждого электрона.

Помимо шести различных гемов в молекулах цитохромов, более шести железо-серных центров и убихинона, имеются еще два атома меди и флавин, служащие переносчиками электронов и прочно связанных с белками дыхательной цепи на всем пути от NADH до кислорода.

Выделены три главных связи с мембраной комплекса дыхательных ферментов на пути от NADH до кислорода.

1. NADH-дегидрогеназный комплекс – самый большой из дыхательных ферментных комплексов – имеет молекулярную массу свыше 800000, содержит более 22 полипептидных цепей.

Он принимает электроны NADH и передает их через флавин и по меньшей мере 5 железо-серных центров на убихинон – небольшую жирорастворимую молекулу, передающую электроны на второй комплекс дыхательных ферментов – комплекс b-c1.

2. Комплекс b-c1 состоит по меньшей мере из 8 полипептидных цепей и существует в виде димера с молекулярной массой 500000. Каждый мономер содержит три гема, связанных с цитохромом и железо-серный белок. Комплекс принимает электроны от убихинона и передает цитохрому с, переносящему их на цитохромоксидазный комплекс.

3. Цитохромоксидазный комплекс (цитохром аа3) состоит из менее чем из восьми полипептидных цепей и выделен как димер с молекулярной массой 300000; каждый мономер содержит два цитохрома и два атома меди. Этот комплекс принимает электроны от цитохрома с и передает их на кислород.

Цитохромы, железо-серные центры и атомы меди способны переносить одновременно только один электрон. Между тем каждая молекула NADH отдает два электрона и каждая молекула О должна принять четыре электрона при образовании молекул воды.

В электронтранспортной цепи имеется несколько электронсобирающих и электронраспределяющих участков, где согласовывается разница в числе электронов.

В большинстве клеток с цитохромоксидазой взаимодействует около 90 % всего поглощаемого кислорода. Токсичность таких ядов, как цианид, связана с их способностью прочно присоединяться к цитохромоксидазному комплексу и блокировать тем самым весь транспорт электронов.

Два компонента, переносящие электроны между тремя главными ферментными комплексами дыхательной цепи, – убихинон и цитохром с – быстро перемещаются путем диффузии в плоскости мембраны. Столкновения между ними и ферментными комплексами позволяют объяснить наблюдаемую скорость переноса электронов (каждый комплекс отдает и принимает один электрон каждые 5–20 миллисекунд). Ферментные комплексы существуют в мембране как независимые компоненты и упорядоченный перенос электронов обеспечивается только специфичностью функциональных взаимодействий между компонентами цепи.

Окислительно-восстановительный потенциал (редокспотенциал) Е является определителем сродства молекулы-переносчика к кислороду (рис. 15).

Рис. 15. Возрастание редокс-потенциала (обозначаемого E0 или Еh) по мере прохождения электронов по дыхательной цепи к кислороду На оси ординат справа – величины стандартной свободной энергии переноса каждого из двух электронов, отдаваемых одной молекулой NADH [G = – n (0,023) Е0', где n – число переносимых электронов при передаче редокс-потенциала Е0' мВ].

В каждом дыхательном ферментном комплексе электроны последовательно проходят через четыре или большее число переносчиков. Как уже говорилось, часть высвобождаемой энергии используется каждым ферментным комплексом для перекачивания протонов через внутреннюю митохондриальную мембрану.

Число протонов, перекачиваемых на каждый переносимый электрон (n), точно не известно.

Два электрона от FADH2, образованного при окислении жирных кислот и в цикле Кребса, дают меньше полезной энергии, чем два электрона от NADH. Поскольку редокс-потенциал FADH2 близок к 0 мВ, при переносе электронов с FADH2 на убихинон не происходит запасания энергии. Поэтому транспорт электронов от FADH2 до кислорода приводит к перемещению протонов только на двух, а не на трех участках дыхательной цепи.

Когда к клеткам добавляют разобщающий агент, например динитрофенол, поглощение кислорода митохондриями значительно возрастает, так как скорость переноса электронов увеличивается. Такое ускорение связано с существованием дыхательного контроля. Полагают, что этот контроль основан на прямом ингибирующем влиянии электрохимического протонного градиента на транспорт электронов. Когда в присутствии разобщителя злектрохимический градиент исчезает, не контролируемый более транспорт электронов достигает максимальной скорости.

Возрастание градиента притормаживает дыхательную цепь, и транспорт электронов замедляется. Более того, если в эксперименте искусственно создать на внутренней мембране необычно высокий электрохимический градиент, то нормальный транспорт электронов прекратится совсем, а на некоторых участках дыхательной цепи можно будет обнаружить обратный поток электронов. Это позволяет предполагать, что дыхательный контроль отражает простой баланс между изменением свободной энергии при перемещении протонов, сопряженного с транспортом электронов, и изменением свободной энергии при самом транспорте электронов; другими словами, величина электрохимического градиента влияет как на скорость, так и на направление переноса электронов, так же как и на направление действия АТР-синтетазы.

Дыхательный контроль – это лишь часть сложной системы взаимосвязанных регуляторных механизмов с обратными связями, координирующей скорости гликолиза, расщепления жирных кислот, реакций цикла лимонной кислоты и транспорта электронов.

В некоторых специализированных клетках – клетках бурой жировой ткани – митохондриальное дыхание может естественным путем отделяться от синтеза АТР, и тогда большая часть энергии окисления рассеивается в виде тепла, а не превращается в энергию АТР. Внутренняя мембрана крупных митохондрий этих клеток содержит транспортный белок, позволяющий протонам перемешаться по их электрохимическому градиенту без активации АТР-синтетазы. В результате клетки окисляют запасы жира с большой скоростью и образуют много тепла, но мало АТР. Таким образом, бурая жировая ткань служит своего рода печкой, которая в нужный момент пробуждает животное, погруженное в зимнюю спячку, а у новорожденного ребенка защищает наиболее чувствительные части тела от переохлаждения (Албертс Б. и соавт., 1994).

2. Биоокисление и кристаллизация Лишенные свободной воды биологические жидкости (кровь, слюна, слезная жидкость, спинномозговая жидкость, смывы из бронхов, патологические жидкости, экссудаты, транссудаты и другие), накапливающиеся при заболеваниях в полостях организма, способны самоорганизовываться в процессе обезвоживания на различных этапах переходов жидкокристаллических структур в кристаллитные (по Финеану) и кристаллические.

В этом процессе открываются многие физические закономерности кристаллизации из раствора и малоизученные реакции образования автоматически возникающих волн самоорганизации крови и биологических жидкостей. В настоящее время врачи начинают использовать в диагностических целях феномены самоорганизации цельной крови (тест Болена), ее сыворотки, слюны, мочи, желчи и других биологических жидкостей Что касается внеклеточной жидкой части крови (плазмы или ее сыворотки), то и она представляет собой динамичную жидкокристаллическую среду с соответствующими жидким кристаллам свойствами, включая свойства симметрии и гармонии. После вытекания крови из ранки и испарения части воды, эти свойства обусловливают формообразование симметричных кристаллографических картин – тезиограмм (ТЗГ). В приготовленных нами препаратах плазмы или сыворотки крови здоровых животных и людей они имели характерный вид с круговой и центральноосевой симметрией. Кристаллооптическая картина сыворотки напоминала «голову медузы Горгоны».

В препаратах отчетливо выделяются 3 зоны краевая, промежуточная и центральная. Краевая зона препарата является местом зарождения ядер кристаллизации. После окончания формирования препарата, она состоит из кристаллитов (термин Финеана) в виде полосок (канальцев) темного цвета, расположенных закономерно под тупыми углами друг к другу вблизи края препарата. В ультрафиолетовом свете в центре «каналов» с осевой симметрией выявлялась вода, а после ее испарения, в этом месте кристаллиты растрескивались надвое. Боковые стороны – («стенки каналов») флуоресцировали желтым, красноватым, белым и зеленым цветом (рис. 16).

Рис. 16. Строение кристаллитов сыворотки или плазмы крови В средней зоне препарата кристаллиты принимают радиальное центростремительное направление. Третья – центральная зона препарата представляет собой место схождения радиальных кристаллитов К2. Гармонические закономерности формирования ТЗГ имеют связь с числом «», на что указывают следующие признаки: при начале формирования ТЗГ наблюдается появление на поверхности капель волн (автоволны). У края препарата эти волны образуются быстрее. Затем в зонах автоволн образуются кристаллиты. Зоны плотной упаковки кристаллитов чередуются с зонами менее плотной упаковки. Такие циркулярные зоны с плотной упаковкой кристаллты первого порядка К1 располагаются друг от друга на препарате на расстояниях, постоянно увеличивающихся на величину близкую к «золотому вурфу».

В средней зоне ТЗГ сыворотки между двумя радиальными соседними кристаллитами К2 формируются участки с плотным, менее плотным и едва заметным выпадением мелких песковидных кристаллов. Эти участки в средней зоне ТЗГ соотносятся по длине как 2:3:5, то есть как числа ряда Фибоначчи. Если же сыворотку крови насытить различными солями, то выявляется более сложная симметрия. В этих случаях также имеет место круговая симметричная зональность ТЗГ, однако периферическая и средняя зоны препарата при этом формируются уже за счет «деревоподобных» или дендритных водосолевых – сывороточных кристаллитов, с симметрией филотаксиса или «ветки дерева».

Впервые подобное расположение ветвей на стволах деревьев и листьев на ветке установил знаменитый ученый Средневековья Иоганн Кепплер.

Другие биологические жидкости также имеют свойство самоорганизовываться. И это используется в диагностике. С диагностической целью разработана система тезиографии мочи – система «Литос». В ней учитываются признаки патологической кристаллизации образующих камни солей. При обезвоживании мочи в центре капли в процессе осмофереза образуется насыщенный раствор и, в первую очередь кристаллизуются неорганические соли, а органические вещества, содержащие связанную воду как бы «выдавливаются» на периферию. Постепенно складываются структурные элементы твердой фазы мочи как результат потери воды (профильной дегидратации). При дисгармонизации функций образования мочи и мочевыделения, если в моче содержится белок, то по ее краю образовывается прозрачное кольцо. Если белок в моче отсутствует, вся поверхность препарата покрывается кристаллами солей. В присутствии глюкозы кристаллиты не образуются и вся поверхность высохшей капли напоминает вид леденца. При отсутствии в организме активного камнеобразования в капле по системе «Литос» в препарате замечают лишь краевое кольцо и темную центральную зону, занятую кристаллитами. При выраженном камнеобразовании эти зоны заняты кристаллитами, а препарат не имеет краевого светлого кольца. При умеренном камнеобразовании темная центральная зона во многих местах занимает площадь светлого периферического кольца, но не до самого края. При слабом камнеобразовании существуют и периферическое светлое кольцо и центральная темная зона, однако на некоторых участках краевой зоны определяются зерна кристаллитов.

В этой методике используется моча, прокрученная в центрифуге, с потерей части информационно важных частиц (эпителия, клеточных элементов крови и выпавших в осадок кристаллов мочи). Кроме того, капля мочи смешивается с неким субстратом, что не может не сказываться на формировании тезиографической картины.

Нами были проведены параллельные исследования в естественных условиях без добавления других реактивов и без предварительного центрифугирования мочи.

Установлено, что в процессе дегидратации, все препараты вначале претерпевали автоволновые изменения по типу реакции Жаботинского. Они представляли образующиеся «сами по себе» округлые кольца разных диаметров, также как это было выше описано для капель сыворотки крови. Затем шло активное формирование кристаллоподобных структур (специфических тезиографических структур – СТС) по периферии препарата в зоне наиболее интенсивной дегидратации. Постепенно этот процесс достигал центра препарата.

В неокрашенных прозрачных моче или слюне по самому краю препарата располагается светлая зона. В этой «микропленке» располагаются мелкие округлые кристаллиты и мелкие кристаллы солей. В средней части препарата появляются грубые кристаллы солей, большие по размерам и в этой же зоне располагается большая часть клеточных элементов потерявших свою естественную форму. В центре препарата обычно видны кристаллы и кристаллиты среднего размера. Как и в сыворотки крови по перечисленным признакам в препаратах четко выделяются три концентрические зоны (1 – периферическая, 2 – средняя и – центральная).

С помощью специальной методики люминесцентной спектрофотометрии, в сложных жидкостях – слюне, моче, бронхиальных смывах, в крови – при их облучении ультрафиолетовым излучением получено яркое свечение (флуоресценция) кристаллитов, кристаллов и клеток. Оказалось, что интенсивность свечения наблюдается от центра препарата к его краю. Наиболее четко эта закономерность прослеживалась при исследовании препаратов мочи (рис. 17).

Известно, что флуоресценция биологических жидкостей имеет информационное значение. Это было подтверждено в опыте с энергоинформационным воздействием.

Рис. 17. Различия в интенсивности флюоресценции различных зон тезиографического препарата мочи на длине волны () = 490 нм:

а – флюоресценция предметного стекла; б – флюоресценция центральной зоны препарата; в – свечение средней зоны, г – флуоресценция краевой зоны Были приготовлены два однотипных препарата мочи. Оба поместили в пластиковые чашки с неплотно закрытыми крышками. Один препарат был контрольным – в чашке находилось лишь предметное стекло. Второй препарат был опытным – в нем на предметное стекло на расстоянии 1 см сбоку от препарата мочи помещался специальный энергоинформационный прибор – медный кристалл, размерами 107 мм, выращенный как энергоинформационная матрица по методике В.А. Муромцева. Кристалл находился в этой чашке Петри в течение всего времени формирования ТЗГ, а затем удалялся. Препараты подвергались микроскопированию и спектрофотометрическому исследованию.

В результате анализа отмечено большое подобие между собой кристаллов в средней и центральной зонах опытного препарата (в нем выявлялись преимущественно однотипные крестообразные кристаллики). Одновременно отмечено снижение интенсивности свечения центральной области опытного препарата, по сравнению с контролем на 15 %.

Если в первом опыте кристалл меди отделялся от препарата в процессе постановки тезиографического теста лишь небольшой прослойкой воздуха, то в следующем эксперименте он помещался под препарат под три стеклянные пластины. Под контрольный препарат на то же расстояние помещалась пластинка из плавленой меди, не являющаяся энерго-информационным прибором.

Оценивали особенности ТЗГ смеси равных частей мочи здорового человека и раствора Рингера для холоднокровных. Существенные изменения в интенсивности свечения выявлялись в краевых зонах (рис. 18).

Рис. 18. Различия в спектрах флюоресценции краевых зон тезиографических препаратов мочи в растворе Рингера При этом микроскопические изменения заключались в следующем: в центральной зоне контрольных препаратов располагались крестообразные кристаллы размерами 60–100 мкм. Группы из них занимали различные по конфигурации площади.

В опытных препаратах отмечалось параллельное расположение более крупных кристаллов, состоящих из длинной осевой «иглы» (длиной до 300 нм) и двух-трех коротких поперечных «игл – перекладин» (длиной до 30 нм).

В краевой зоне контрольных препаратов наблюдались отдельные глыбчатые образования. По краю препарата «укладка»

кристаллитов напоминала уложенную в ряд черепицу.

В опытном препарате в аналогичной зоне определялось большое количество мелких (до 30 мкм) крестообразных кристаллов правильной конфигурации. Подобные кристаллы образовывали и краевую линию препарата.

В отдельных местах контрольного и опытного препаратов обнаруживались единичные лейкоциты. При их освещении ультрафиолетовым источником (ДРШ-250-2) и галогеновой лампой установлена возможность получения флуоресценции отдельных частей клеток. Показано, что вторичное синее излучение клеток неравномерно. Впервые в отдельных участках клеток выявлено свечение, напоминающее «лучи прожектора». Хорошо различаемая длина этих лучей соизмерима с размерами клетки, она оказалась на 1/3–1/2 меньше в опытных препаратах, по сравнению с контролем.

В дополнительных исследованиях и расчетах установлено, что этот, обнаруженный нами, феномен «луча прожектора», а также разное по интенсивности и направленности свечение клеток мочи, крови, спермы, кристаллов и кристаллитов, других биосубстратов сходно по происхождению с известным эффектом свечения тел в СВЧ-поле, открытым супругами Кирлиан.

В физиологии известны факты кооперативных ответов на стимул рядом расположенных клеток. Так, если с помощью электричества парализовать одну клетку сердца (кардиомиоцит) то можно наблюдать прекращение сокращения и рядом расположенной клетки. Подобные эффекты известны и в отношении отстоящих на небольшое расстояние клеток крови. Способ передачи информации об угнетающем или стимулирующем воздействии на соседнюю клетку пока неизвестен. Обнаруженный нами эффект направленного излучения клеток крови на расстояния, сравнимые с размерами клетки дает основание предположить, что свет может быть одним из каналов передачи гармонизирующей либо, наоборот вредоносной информации от клетки к клетке.

Итак, в основе ведущих функций периферической крови, реализуемых через кровообращение, работу нервной, дыхательной, пищеварительной, мочевыделительной и других систем лежит, подчиняющийся законам гармонии перенос информационно значимых масс, количества движения, молекул, зарядов, а также самих клеток. Все эти процессы в пределах живой системы или отдельного ее модуля обеспечивают непрерывное поступление в организм энергии из внешней среды и выделение избытка энергии во внешнюю среду. Поэтому, через кровообращение кровь гармонизирует во времени и пространстве основные функции организма. В результате оказываются хорошо стабилизированными, например, основные характеристики желудочно-кишечного тракта, в том числе, в отношении микробов собственной телесной флоры. Они приведены в норме к гармоническому оптимуму, обеспечивающему эффективное пищеварение. Точно также тончайшие «мешотчатые» пространства легких – альвеолы оказываются ограниченной частью внешней среды с хорошо отлаженными для процессов дыхания физиологическими параметрами. Отмечено, что через эти «буферные пространства» происходит активный массоперенос как из внешней среды организма во внутреннюю, так и из внутренней во внешнюю.

Тезиография может использоваться в разработке новых технологий для получения из кристаллизующихся жидкостей – твердых веществ известного состава с заранее определенными свойствами, необходимыми для экспериментальных и лечебных целей (Широносов В.Г., 2008). Тезиография – способ оценки ТЗГ, как первичной кристаллической картины, получаемой на поверхности подложки, после «выветривания» нанесённой на неё жидкости (воды) с растворенными в ней веществами. Оценка структурных элементов ТЗГ обеспечивает решение биофизических задач по получению в кристаллизующейся системе веществ, находящихся в неравновесном термодинамическом состоянии с резонансной микрокластерной структурой биологических жидкостей. Это может достигаться с помощью ее активации при электролизе, облучении электромагнитными волнами, при механических, или акустических воздействиях на систему, когда эти воздействия порождают рост одних фаз за счет других, вплоть до создания новых химических соединений при их взаимном проникновении.

1. Этот принцип позволяет развивать технологии акустохимического синтеза необходимых веществ (Бурлакова Е.Б., 1999; Бурлакова Е.Б. и соавт., 1999; Кисель В.П., 2002). Тезиография позволяет выявлять наличие частотно-зависимых (так называемых резонансных или модулированных) эффектов при воздействии СВЧ и других электромагнитных полей на организм, на его ткани и биологические жидкости различных уровней биологической организации: (от наноуровня до молекулярного и тканевого). При этом открываются перспективы эффектов сенсибилизации, защиты, адаптации в отношении клеток, тканей, гормезиса – явления, стимулирующего рост и развитие ДНК/РНК и других тканевых структур (http://treskunov.narod.ru/mikrodeformatsija.html).

Развитие ТЗГ-исследований на наноуровне в перспективе имеет революционное научное и практическое значение. До 2015 года в России в целом на нанотехнологии и наноиндустрию намечено ассигновать около 200 млрд. рублей. Переход к нанотехнологиям означает качественный скачок от манипуляций с веществом к манипуляциям отдельными атомами. Фундаментальные исследования в области химических технологий позволили получить нанокристаллические и сверхмикрокристаллические материалы с размером зерен менее 1 микромиллиметра, обладающие комплексом особых физико-химических и механических свойств.

Сканирующие зондовые микроскопы становятся основным инструментом в нанотехнологиях, когда ведётся работа с объектами, размеры которых порой не превышают 1 нанометра – одной миллиардной доли метра. Зондовая микроскопия уже применяется во всех областях, имеющих отношение к естествознанию, где требуется изучение объектов с самым высоким разрешением. В биологии с помощью этой технологии можно исследовать и модифицировать ДНК, определять мутагенные хромосомы, наблюдать за жизнеспособностью клеток, легко различать раковые клетки. На основе технологии молекулярного капсулирования удалось создать медицинский продукт веторон – водорастворимую форму бетакаротина (http://www.nanometer.ru/2008/03/15/12055371707178.html;

http://www.zelao50.ru/articles/index.php?ELEMENT_ID=337). Уже открыта ранее неизвестная закономерность построения кристаллов льда на основе молекулярных гидротриплетов. Введено в обиход понятие о первичной стабильной гидрокристаллической константе, состоящей из трех молекул воды, имеющих форму равнобедренной трапеции, которая предшествует формированию жесткой кристаллической гидроструктуры и определяет разновидности кристаллов льда (http://www.duhra.ru/article/five).

Прикладные работы в медицине будут иметь продолжение на новом уровне (Минц Р.И., Кононенко Е.В., 1981; Майстренко Е.М., 2003). Компоненты биологических жидкостей по-разному влияют на процессы камнеобразования, протекающие в модельных системах. Дальнейшее исследование такого влияния с использованием новых технологий позволит решить многие актуальные вопросы терапии, гематологии, хирургии, урологии, травматологии и стоматологии. При исследовании закономерностей образования зубных камней установлено, что аминокислоты, белок (казеин) и ионы магния – ингибируют процесс образования гидроксилапатита. Наибольшим ингибирующим действием обладает казеин. Глюкоза модулируют данный процесс, а мочевина в физиологических концентрациях замедляет процесс образования гидроксилапатита в зубных камнях человека. В то же время десятикратное увеличение содержания мочевины в растворе способствует формированию стехиометрического гидроксилапатита (Бельская Л.В., 2009).

Не менее важны работы с использованием тезиографии при оценке стабильности создаваемых наноматериалов при воздействии различных физических факторов. Научный интерес представляет реализация сложных механизмов, осуществляющихся во время кристаллизации биологических жидкостей, в числе которых – высокоселективный химический процесс, являющийся проявлением одной из эффективных природных нанотехнологий.

Этот процесс тесно взаимосвязан с теорией фракталов. Нынешнее развитие электронно-оптических исследовательских систем открывает новые возможности оценки ТЗГ в препаратахподложках на ранней стадиях дегидратации, которую можно считать фазой фрактализации. Живая и неживая природа дает нам множество примеров фрактальных структур. В организме человека и животных это наблюдается на системном уровне: кровеносная система животных и человека, эпителий кишечника, желчные протоки, легочная ткань, нервная система и т.д. имеют отличительные признаки фракталов – разрыхлённость в объеме, изрезанность по площади или изломанность линии. Несомненный интерес представляет изучение закономерных изменений по типу информационных паттернов самоорганизации и структурирования многокомпонентных биологических жидкостей в процессе дегидратации. Эти закономерности могут оказаться неким ключом, который позволит открыть характер изменчивых связей между самими биологическими жидкостями и функциями органов и системам целостного организма. ТЗГ-препарат в определенной степени обладает признаками устойчивых и неустойчивых стационарных состояний, поскольку биологическая жидкость при самоорганизации периодически приближается на некоторое время к равновесному состоянию, и почти сразу же начинается переход к неравновесности. Аналогами равновесного состояния, которое возможно только в изолированных системах, являются так называемые стационарные неустойчивые и устойчивые состояния. Состояние системы считается устойчивым, если его малые возмущения затухают во времени, и неустойчивым – если они нарастают во времени. При дегидратации биологических жидкостей эти состояния постоянно сменяют одно другое. В период формирования ТЗГ активно проявляются свойства аттракторов. Вместо неустойчивого поведения системы, в ней возникает новый устойчивый режим – периодические автоколебания определенной амплитуды. При больших возмущениях имеет место нелинейное ограничение амплитуды колебаний, и они начинают затухать. Фазовая траектория в ФПС в случае динамического хаоса не выходит за пределы некоторой пространственно ограниченной области – аттрактора (Шредер М., 2001), странного аттрактора,.отличающегося двумя особенностями: его траектория не замыкается, и режим функционирования – неустойчив (Федер Е., 1991). Даже незначительное начальное возмущение режима, например, кристаллизации биологической жидкости – приводит к самоподобному экспоненциальному разбеганию фазовых траекторий по странному аттрактору, что и обусловливает появление в ТЗГ фрактальных структур. Детерминированный хаос и странные аттракторы были обнаружены практически во всех областях современного естествознания, включая физику и биологию. Они наблюдаются исключительно в нелинейных системах, поэтому их описание требует разработки сложных нелинейных дифференциальных уравнений (Широносов В.Г., 2008). В процессах, идущих на молекулярном и наноуровне, проявляются локальные сверхвысокие или сверхмалые значения давления, скорости, температуры и других параметров. Поэтому при оценке ТЗГ-процессов потребуется поиск принципиально новых нелинейных подходов к описанию изучаемых процессов кристаллизации биологических субстратов из раствора, с применением методов математического и компьютерного моделирования.

3. Гирудотерапия в гармонизации Пробуждение интереса к лечению пиявками не случайно.

Гирудотерапия – именно так называется способ лечения болезней с использованием пиявок. Наряду с обычным кровопусканием, этот метод широко использовался целителями с древнейших времен. Медицинские пиявки применялись еще египетскими фараонами (1567–1308 гг. до н.э.). Существует упоминание о них в Библии и Коране. В Древней Армении мужчины и женщины в возрасте 20–35 лет пользовались пиявками, чтобы их потомство было более здоровым, а после 65 лет – для продления жизни.