Поиск эликсира молодости
Теория о том, что причиной старения организма может быть тяжелая вода, содержащая вместо двух атомов водорода два его тяжелых изотопа дейтерия, была впервые выдвинута в 1934 г. Согласно ей якобы с возрастом происходит накопление дейтерия в тканях, и это служит причиной нарушения функций. Предполагалось, что тяжелая вода ингибирует рост и развитие организма.
Тяжелую воду в 1934 году не производили, поэтому проверку ее токсичности для всего живого было невозможно осуществить. Но с 1938—39 гг. началось промышленное производство тяжелой воды посредством расщепления легкой воды электролизом. Тяжелую воду применяют в ядерной физике и в конструкции реакторов как поглотитель нейтронов. Кроме того, тяжёлую воду используют при создании нейтронной бомбы, поскольку при распаде 1 г. дейтерия выделяется в 10 млн. раз больше энергии чем 1 г. угля.
Эксперименты с растениями и животными показали, что тяжелая вода действительно токсична, но лишь в очень больших концентрациях. Мыши погибали, если содержание дейтерия в воде превышало 20%. Клетки растений выдерживали 30-50%-ные концентрации тяжёлой воды. А одноклеточные водоросли могли жить и в 75-80%-ной тяжелой воде. И лишь простейшие животные — нематоды не только существовали в тяжелой воде, но их жизнь даже удлинялась на насколько недель. Заметить какую-либо токсичность при природных концентрациях дейтерия в 0,015% не удавалось. Было к тому же установлено, что содержание тяжелой воды с возрастом у млекопитающих животных не увеличивается, а уменьшается, так как дейтерий хуже, чем обычный водород, ассимилируется клеткой для биохимических процессов.
Однако интерес к тяжелой воде как причине старения возродился после публикации в 1973 г. нового варианта теории токсичности тяжёлой воды. Автор этой теории Т. Грифиц рассчитал, что водородные связи, от которых зависит конфигурация белковых молекул и ДНК, становятся прочнее, если водород в аминокислотах или нуклеотидах заменен дейтерием. Это происходит из-за того, что дейтерий намного крупнее и массивнее водорода и частота колебания его намного меньше, чем водорода. Это стабилизирует связь дейтерия с другими атомами, например с углеродом, кислородом, делая её более прочной. Поэтому, если даже одна молекула ДНК на десять тысяч имеет более прочную структуру, то это может означать мутацию при процессах репликации генома в делящихся клетках. Это же относится и к белкам. Дeфективность даже одной молекулы на тысячи правильных конфигураций может создавать помехи, «шумы» в обмене веществ. Для проверки этой теории понадобились более обстоятельные эксперименты со сравнением продолжительности жизни животных при разных режимах и в нескольких поколениях с учетом мутаций, а не физиологии. Убедительных опытов в этом направлении пока не было. Однако теоретические предположения о том, что уменьшение процента тяжелой воды в составе питьевой может продлевать жизнь, возродились и начались попытки проверки этих предположений в естественных популяциях животных и в человеческом обществе.
Химические реакции с участием дейтерия, в отличие от протия, протекают с меньшей скоростью из-за большей энергии активизации. Скорость ферментных реакций с участием протия в 4–5 раз выше, чем с дейтерием. Так, по теории абсолютных скоростей разрыв СD-связей может происходить быстрее, чем СH-связей, подвижность иона 2H+ меньше, чем подвижность Н+, константа ионизации тяжёлой воды несколько меньше константы ионизации обычной воды. При этом различают первичные и вторичные изотопные эффекты дейтерия в зависимости от того, какое положение занимает атом дейтерия в молекуле.
Тяжелая вода кипит при 101,42 0С и именно из-за своего более тяжелого веса медленнее поднимается вверх при испарении с поверхности водоемов. Поэтому в закрытых водоёмах должно находиться больше тяжёлой воды, т.к. она испаряется не так эффективно, как обычная вода. Но с другой стороны, тяжёлая вода конденсируется быстрее, чем обычная вода, поэтому осадки обогащаются тяжёлой водой. А вот тучах должно находиться меньше тяжелой воды, чем в воде Мирового океана. Соответственно меньше ее должно быть и в ледниках Антарктики и Гренландии, а особенно в высокогорных глетчерах. При этом чем выше горы, тем меньше в их ледниках тяжелой воды, так как они образованы не низкими тучами, а облаками, поднявшимися на высоту 8—9 км. Однако серьезных проверок физиками с определениями действительных пропорций тяжелой и легкой воды в разных ледниках не было. На острове Ньюфаундленд, на севере Канады, наиболее близком к Гренландии, была основана компания, которая летом 2000 г. начала производство воды из айсбергов, но пока не для питья, а для особых сортов пива и водки. В России издавна для водки использовали талую воду. На этой рецептуре держится также слава финской и шведской водок. Преимущество воды айсбергов в том, что вода в этом случае замерзла десятки тысяч лет назад и чище той, которую получают из снега в настоящее время.
Интересные эксперименты с влиянием тяжёлой воды на организм животных осуществил академик Украины В.И. Бадьин. Учёные провели измерения динамики снижения содержания дейтерия в организме 4-х месячных телят, которых поили водой с пониженным содержанием дейтерия.
Для эксперимента были отобраны три здоровых теленка 4-х месячного возраста. Каждый из них помещался в отдельное стойло. Перед началом эксперимента у животных были взяты пробы мочи, крови и волосяные покровы. Животных измеряли для определения веса. В течение эксперимента телят кормили сеном (1,5–2 кг/сут.) и комбикормом (2 кг/сут.). А поили их очищенной водой с добавкой тяжёлой воды с известным изотопным сдвигом протий/дейтерий.
Затем на второй, пятый и седьмой день эксперимента у животных отбирали мочу и кровь, в которых определяли содержание дейтерия, а также макрои микроэлементов. Каждый день у телят измеряли пульс, частоту дыхания и температуру тела. В течение всего эксперимента за телятами вели наблюдение ветеринарный врач и зоотехник. Было установлено, что концентрация дейтерия в моче животных до начала эксперимента оказалась примерно равной концентрации дейтерия в воде Московского региона.
Академик В.И. Бадьин пришёл к следующим выводам:
Потребление животными воды, обедненной дейтерием, приводит к изменению изотопного состава воды мочи.
Потребление животными очищенной воды, приводило к снижению концентрации кальция в моче.
Зарегистрировано уменьшение содержания кальция, магния и кадмия в волосяном покрове.
Произошло увеличение концентрации креатенина в моче и сыворотке крови при сохранении соотношения концентраций кровь/моча.
Телята, пившие воду, обедненную дейтерием, отличались от обычных телят резвостью и высокой подвижностью.
Таким образом, был сделан вывод, что изотопный эффект т дейтерия может активизировать или угнетать биохимические процессы в организме. Однако, до тех пор, пока не накоплены первичные сведения в области токсикологии дейтерия, исследовать его действие на человеке очень опасно. Первым шагом в практическом использовании обедненной дейтерием воды может быть применение ее в рационе персонала на производстве тяжелой воды в качестве профилактического средства.
Тяжёлая вода и рак
Российские исследователи давно обнаружили, что тяжелая вода тормозит рост бактерий, водорослей, грибов, высших растений и культуры тканей животных. А вот вода со сниженной до 50% концентрацией дейтерия (так называемая "бездейтериевая" вода) обладает антимутагенными свойствами, способствует увеличению биомассы и количества семян, ускоряет развитие половых органов и стимулирует сперматогенез у птиц.
Эксперименты проводили на 3 моделях перевиваемых опухолей: карцинома легких Льюис, быстро растущая саркома матки и рак шейки матки, который развивается медленно. "Бездейтериевую" воду исследователи получали по технологии, разработанной в Институте космической биологии. В основе метода лежит электролиз дистиллированной воды. В опытных группах животные с перевитыми опухолями получали воду с пониженным содержанием дейтерия, в контрольных группах - обычную. Животные начали пить "облегченную" и контрольную воду в день перевивки опухоли и получали ее до последнего дня жизни.
Вода с пониженным содержанием дейтерия задерживает появление первых узелков на месте перевивки рака шейки матки. На время возникновения узелков других типов опухоли облегченная вода не действует. Но во всех опытных группах, начиная с первого дня измерений и практически до завершения эксперимента, объем опухолей был меньше, чем в контрольной группе. К сожалению, хотя тяжёлая вода и тормозит развитие всех исследованных опухолей, жизнь экспериментальным мышам она не продлевает.
Дейтерий - экологически чистое топливо
Дейтерий - изотоп водорода с одним "лишним" нейтроном в ядре - экологически чистое, дешевое и доступное в неограниченных количествах топливо, поскольку выделяется из обычной воды. В одной тонне воды его столько, что им можно заменить 250 тонн нефти. Правда соответственно и внимание к нему повышенное пока, лишь в научной среде. Например, ученые из Российского федерального ядерного центра - Всероссийского научно-исследовательского института технической физики (РФЯЦ-ВНИИТФ) города Челябинск-70 предлагают взрывать небольшие термоядерные заряды. По их убеждению, тем самым можно спасти мир от энергетического голода и экологической катастрофы, а страну - от нищеты. Российские оружейники однажды уже спасли мир от третьей мировой войны, создав стратегическое ядерное и термоядерное оружие. Что же они предлагают XXI столетию?
Учёные готовы спроектировать и построить энергоустановку взрывной дейтериевой энергетики (ВДЭ) - "котел взрывного сгорания" (КВС). Это такая железобетонная бочка диаметром около 150 и высотой 200 метров, толщина стенки - 35 метров. Внутри она облицована 20-сантиметровой сталью, а сверху засыпана грунтом толщиной более сотни метров. В этом сооружении, именуемом в проекте "КВС10", внутри защитного слоя жидкого натрия с помощью дейтериевых взрывов мощностью до 10 килотонн тротилового эквивалента можно каждые полчаса получать 37 гигаватт тепловой энергии, что равноценно 25 миллионам тонн нефтяного эквивалента в год. Разработке концепции взрывной дейтериевой энергетики предшествовало создание специалистами РФЯЦ - ВНИИТФ под руководством академиков Е.И. Забабахина, Е.Н. Аврорина и Б.В. Литвинова "чистых" дейтериевых зарядов.
Реликтовая вода и долгожительство
В Советском Союзе в 1960—65 гг. Геннадий Бердышев, работавший в Томском мединституте и изучавший долгожительство в Якутии и на Алтае, связал долголетие якутов и алтайцев с употреблением талой воды ледников, которые в горах Якутии образовались намного раньше гренландских. Реликтовый лед привозили в вагонах-ледниках в Томск, использовали в разных экспериментах. По данным Бердышева, реликтовая вода (т.е. вода, с низким содержанием дейтерия) оказывала омолаживающее действие на клетки тканей. В книге «Эколого-генетические факторы старания и долголетия», изданной в Ленинграде в 1968 г., ученый предположил, что большое число долгожителей среди алтайских, якутских и бурятских народов связано с использованием целебной силы горных источников. Алтайские и бурятские источники умеренно теплые, с температурой 30—42 0С. Вода источников-аржанов не замерзает зимой. Местные жители в них купаются и возят воду в кожаных мешках в поселки. Бердышев предположил, что реликтовая вода из ледников Якутии содержит меньший процент дейтерия. Однако доказательств этого пока нет. Геннадием Бердышевым совместно с институтом экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Кавецкого НАН Украины была разработана промышленная установка для производства легкой воды с пониженным на 30—35% содержанием дейтерия и трития.
Три года учёные исследовали эту воду в Институте экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Кавецкого НАН Украины. Первые опыты проводили на линейных мышах с привитой карциномой легких Льюиса. Реликтовая вода задерживала развитие ракового процесса и повышает резистентность животных. Опыты проводили на 75 мышах в возрасте 3—3,5 месяца, которые были разбиты на пять групп по 15 особей в каждой, соответственно виду исследуемой воды.
Особого внимания заслуживают два показателя: задержка метастазирования и потеря веса животных за время эксперимента. Мощное стимулирующее действие реликтовой воды на иммунную систему животных привело к задержке развития метастазов на 40% (!) по сравнению с контрольной группой, а потеря массы у животных, которые пили реликтовую воду, к концу опыта была в два раза меньше.
Затем исследователи выясняли механизмы действия реликтовой воды на организм животных, а именно — на дыхание и окислительное фосфорилирование митохондрий печени мышей, а также на изменение состава периферической крови. Через четыре недели после начала эксперимента прирост числа эритроцитов в одном миллилитре крови у мышей, пивших реликтовую воду, составил 657000 клеток, показатель содержания гемоглобина возрос на 1,54 г%. Было отмечено также четкое положительное влияние воды на показатели кислородного насыщения тканей печени: увеличение рО2 составило 15%, в 1,3 раза увеличился ее дыхательный потенциал. О полезном действии реликтовой воды на здоровье мышей свидетельствовала их повышенная резистентность и увеличение веса по сравнению с контролем. Чтобы убедиться в благотворном действии реликтовой воды на все живое, требовалось еще испытать ее влияние на рост и развитие растений. В результате исследований, проведенных в Институте кукурузы УААЕ, установлено: стимулирующее действие реликтовой воды на проростки пшеницы, льна, кукурузы сравнимо с действием таких стимуляторов роста растений, как фумар и фумаран, на проростки же подсолнечника реликтовая вода оказывает более выраженное стимулирующее действие.
Исследования биологической активности реликтовой воды с различным содержанием дейтерия, полученной на установке ВИН-7 «Надія», на активность сперматозоидов, были проведены в 1998 году в Институте экогигиены и токсикологии им. Л.Медведя Минздрава Украины. В пробах реликтовой воды из установки ВНН-7 «Надія» сперматозоиды дольше сохраняют свою функциональную активность, и она повышается по мере снижения содержания дейтерия в воде. Если принять во внимание общеизвестный факт о том, что воспроизводство жизни связано с потенциалом жизнедеятельности половых клеток, то станет ясно значение реликтовой воды для будущих поколений.
Медико-биологические свойства реликтовой воды в 1995 г. исследовались на кафедре общей и молекулярной генетики Киевского национального университета им. Т. Шевченко. Дрозофила является общепризнанным в мировой науке живым модельным объектом для различных биологических и медицинских экспериментов. Предполагалось исследовать действие трех видов воды на весь цикл зарождения и развития Drosophila melanogaster линии Oregon — на яйцекладку, выход личинок из яйца, куколок из личинки и взрослых особей (имаго) из куколок.
Впервые были обнаружены геропротекторные (омолаживающие), радиозащитные и антимутагенные эффекты воздействия реликтовой воды с пониженным содержанием дейтерия на 5 % на дрозофилу в процессе ее развития.
Получив положительные результаты опытов на дрозофиле, ученые продолжили исследования на теплокровных животных. Этому также способствовала заинтересованность специалистов по жизнеобеспечению космонавтов (Институт медико-биологических проблем, г. Москва), которые передали для сравнительного исследования образцы воды с пониженным (на 60%) содержанием дейтерия.
В 1998 году было проведено исследование действия воды с пониженным содержанием дейтерия, полученной по электролизной технологии в Институте медико-биологических проблем, и воды, полученной по вакуумной технологии на установке ВИН-7 «Надія», на иммунную систему морских свинок.
Предполагалось определить, какая вода обладает более высокой биологической активностью, благотворно влияющей на иммунную систему — электролизная, очищенная от дейтерия на 60%, или реликтовая вода из «Надії» со сниженной концентрацией дейтерия всего на 9%?
При электролизном процессе у воды с пониженным на 60% содержанием дейтерия сохраняются негативные свойства дистиллированной воды (отсутствие минерализации, повышенное содержание растворенных газов, неупорядоченная молекулярная структура воды). Она является лишь исходным материалом для получения питьевой воды космонавтов.
Преимуществом электролизного процесса является потенциально возможное удаление дейтерия (до 90%), поэтому она используется для экспериментов на животных и растениях.
При вакуумной технологии производства воды с пониженным содержанием дейтерия получают микроминерализованную питьевую воду со сниженным содержанием растворенных в ней газов и с упорядоченной льдоподобной структурой.
Для опыта учёные взяли 12 половозрелых морских свинок. К культуре лимфоцитов контрольной 1-й группы добавляли воду, близкую по своим свойствам к физиологическому раствору. К лимфоцитам 2-й группы добавляли электролизную воду. В третьей группе использовали реликтовую воду из установки ВИН-7 «Надія». Четвертую группу составляла тяжелая вода с повышенным содержанием дейтерия на 40%.
Оценку иммунного состояния животных производили по четырем тестам, принятым в мировой иммунологии: Е-РОК — выявляет способность связывать чужеродные клетки; ФГ-НГ — характеризует способность нейтрофильных гранулоцитов (НГ) к фагоцитозу (ФГ); ФГ — МФ — определяет способность макрофагов (МФ) к фагоцитозу; четвертый тест представляет киллерную активность Т-лимфоцитов, их способность убивать все измененные в результате мутации клетки организма.
Был отмечен значительный иммуностимулирующий эффект, который оказала реликтовая вода из установки ВИН-7 «Надія» (№ 3). Несмотря на 9-процентный уровень снижения дейтерия, она показала наибольшее стимулирующее действие на иммунную систему морских свинок, превзойдя по всем показателям электролизную воду (№2) с пониженным содержанием дейтерия на 60%. Тяжелая вода оказала сильнейшее угнетающее влияние на иммунитет животных.
По тяжёлой воде на сайте создан отдельный раздел.
Мосин О.В.