Страница:
- А зачем это нужно? - вправе спросить читатель.- Ведь кролик с фрагментом мозга человека не станет в будущем есть, пить, одеваться, двигаться, как представитель гомо сапиенс.
Конечно, не станет. Дело не в этом.
Важна сама возможность доказать, что и мозг человека приживается в мозге кролика, что на определенном эволюционном этапе, несмотря на значительную разницу между людьми и животными, общие гены помогают слаженному взаимодействию тканей в процессе развития.
И тут позвольте существенное уточнение: мозговая ткань эмбриона человека живет в голове кролика не на правах нахлебника. Благодаря своей высокой генетической активности (по данным ученых, около трети генетической информации, заложенной в человеке, "считывается" именно в мозге) подсаженные ткани эмбриона позволяют четвероногому, как нам удалось установить, усиливать функцию.
У кролика, говорят данные экспериментов, в голове создается новая система нервных связей, которая и помогает ему реагировать на окружающий мир по-иному, как раньше никогда не было свойственно.
К слову, невольно задумываешься о том, что в организме все раз и навсегда связано; пересадки создают различные системы нейронов в полушариях мозга, они же влияют и на медиаторы, и на пептиды, которые в свою очередь вступают в непосредственные контакты с вживленными в мозг клетками. Однако, несмотря на широкий спектр исследований, несмотря на, так сказать, массовый натиск, которому подвергается ныне мозг со стороны ученых, тайны тем не менее остаются. Необходимо еще выяснить, как реагирует мыслительный орган на подсаженный кусочек ткани эмбриона. Включается ли тот сразу же в работу или становится неким "балластом"? Ведь ни для кого не секрет, что хотя человеческий мозг и состоит из миллиардов нервных клеток, задействованы они далеко не полностью. В этом и кроется для исследователей загадка: чем же, собственно, занята основная месса нейронов? То ли они просто повышают общий уровень активности органа, то ли участвуют в каких-то пока еще нам неизвестных процессах.
В будущем, возможно, не столь уже далеком, у врачей появится возможность возвращать к жизни целые участки полушарий мозга благодаря пересадкам молодых тканей.
"Противогаз"
для наследственности
Рассказывает директор Азербайджанского института ботаники, членкорреспондент Академии наук республики профессор Урхан Алекперов.
Глобальное загрязнение биосферы отрицательно сказывается на наследственном механизме всего живого. Процессы приспособления организма к изменениям среды слишком пластичны, "тихоходны", чтобы защищаться от напора таких экстремальных и чуждых природе факторов, как негативные последствия НТР и урбанизации.
Конечно, мутации или изменения наследственных признаков живых организмов под воздействием природных факторов - мутагенов, таких, как, к примеру, естественная радиация, электромагнитные колебания, изменения температуры и климата, солнечная активность, происходили всегда.
Однако в последние 35-40 лет количество мутагенов в окружающей среде растет гигантскими темпами.
Подавляющее их число несвойственно живой природе. Я имею в виду прежде всего отходы энергетического производства, добывающей и перерабатывающей промышленности, химии, ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве, некоторые виды парфюмерии и бытовой химии, значительный перечень лекарственных препаратов, пищевые добавки, то есть все, что объединено понятием "антропогенные факторы". В отлаженном механизме взаимоотношения организма и среды возникла реальная угроза дисбаланса...
Наследственному механизму живого организма нужен своеобразный "противогаз", который бы препятствовал развитию нежелательных мутаций, приостановил бы "насильственную эволюцию", вызванную загрязнением биосферы.
Этим "противогазом" может стать предложенный нами так называемый компенсационный эффект.
В конце пятидесятых годов наука обнаружила химические соединения, способные тормозить темпы мутаций.
Это явление назвали антимутагенезом.
Я заинтересовался и занялся поиском и описанием антимутагенов в мире растений.
Отправной точкой работы стал общеизвестный факт: растения, в том числе и пищевые, в процессе эволюции выработали способность синтезировать вещества, функцией которых была борьба с болезнями и вредителями. К ним относятся, например, натуральные пестициды, обладающие, между прочим, генотоксичными свойствами.
Почему же "отягощенная генотоксинами" пища не приносила людям вреда? Да потому, что, как удалось установить, мы, сами того не ведая, употребляли ее в комбинациях с продуктами, содержащими "нейтрализаторы", или, как принято сегодня говорить, антимутагены.
Сегодня наука описала уже около двухсот антимутагенов, 70 из которых были открыты и впервые описаны в лаборатории физиологии мутагенеза нашего института. Такая активность как раз и была порождена идеей - снизить с помощью натуральных антимутагенов "давление", которое оказывала на генетический аппарат всего живого хозяйственная деятельность людей...
Мы смоделировали в лаборатории экстремальные условия риска для наследственности, которые вызывают вредные физические, химические, энергетические, пищевые, урбанические группы мутагенов, смоделировали и различные "смешанные среды".
В каждую из сред были помещены животные, которых подкармливали пищей, содержащей те или иные комбинации антимутагенов. В 65-70 случаях из ста генетическую патологию удалось предотвратить. Наши рекомендации нашли уже выход и в производственную сферу. В ЧССР, например, антимутагенные пищевые добавки были введены в рацион питания людей, занятых на выработке каменноугольной смолы. Это снизило вдвое уровень профессиональной генетической патологии.
Мы считаем, что в промышленности надо начать лечебно-профилактическое введение антимутагенов лицам высокого профессионального риска, в сельском хозяйстве приступить к созданию сортов с повышенным содержанием антимутагенов, в быту увеличить количество продуктов с антимутагенными добавками, в медицине создать новый класс фармакологических средств с антимутагенным содержанием, в области охраны природы прогнозировать устойчивость биологических популяций, в том числе и редких, исчезающих видов флоры и фауны по содержанию антимутагенов в их организмах. В теоретическом же аспекте, я уверен, компенсационный метод - один из путей к решению такого кардинального вопроса современной биологии, как управление механизмом наследственной изменчивости.
В обход "генного" дозора
Есть еще много болезней, против которых не удается создать иммунитет. К ним относятся грипп, малярия, некоторые венерические заболевания, стафилококковые инфекции, вызывающие осложнения при хирургических операциях, и другие. О том, почему это происходит и как можно "включить" защитную систему организма против таких болезней с помощью искусственных вакцин, рассказывает директор Института иммунологии академик Рэм ПЕТРОВ.
У всех типов вируса гриппа есть некоторые общие белки, полисахариды, против которых должен вырабатываться иммунитет. Но у одних он вырабатывается, а у других - нет. Значит, причина здесь не в том, что микроб меняет свое обличье, а в неспособности самого организма защититься от врага. Эти общие рассуждения подтверждаются существованием специальных генов иммунного ответа, которые дают организму команду отразить нападение пришельцев. У кого гены обеспечивают мощную и быструю мобилизацию защитных сил против определенной инфекции, тот не заболевает. И наоборот. Поэтому, какие бы хитроумные естественные вакцины против непобежденных инфекций ни создавались, если они вводятся в организм, обладающий слабыми генами иммунного ответа, эффективного иммунитета они не создадут. Этим, с моей точки зрения, объясняются неудачи в создании вакцин против гриппа.
Все дело в самом организме, а не в способе обработки вируса. Но что делать, если организм слабо реагирует на возбудителей болезни? Нужно заставить его реагировать сильно. Вот принцип, который был выдвинут нашим научным коллективом несколько лет назад. Он послужил основой для создания принципиально новых искусственных вакцин. Это ключевой вопрос всех наших теоретических разработок.
Если бы нам удалось осуществить задуманное, тогда против любой болезни можно было бы создать эффективную вакцину.
Вместе с членом-корреспондентом АН СССР В. Кабановым и профессором Р. Хаитовым мы пошли по пути поиска веществ, которые бы могли стимулировать защитную систему организма, минуя "генный" дозор. Такими веществами оказались некоторые непригодные полимерные молекулы - полиэлектролиты. Это был решающий шаг на пути создания новых искусственных вакцин. Далее надо было присоединить к полимерному носителю чужеродное вещество - антиген, выделенный из микроба или синтезированный.
Исследования на клетках показали, что такие несущие антиген полимерные молекулы "включают" лишь те лимфоциты, которые способны вырабатывать антитела против чужеродного вещества, посаженного на носитель. Миллиарды лимфоцитов, постоянно циркулирующих в организме, можно сравнить с огромной армией, состоящей из множества дивизий и полков. Каждое такое подразделение (клон) реагирует только на определенный антиген.
Преимущество искусственных вакцинных препаратов состоит еще и в том, что для их создания требуется не весь микроб, а лишь его активная часть антиген, который и должен вызвать иммунитет. Обычная же вакцина, состоящая из десятков и сотен различных антигенов, заставляет работать иммунную систему с большим перенапряжением. Ведь антитела вырабатываются против каждого антигена, 90 процентов которых неопасны.
Введение созданных нами искусственных вакцин животным дало обнадеживающие результаты. Эксперименты ставились с применением обычной и новой вакцин против мышиного тифа.
Обычная вакцина, полученная традиционным способом, оказалась очень слабой. В лучшем случае она защищала половину подопытных мышей. Иначе обстояло дело с новой вакциной. Введение ее животным позволило их всех уберечь от болезни. Причем доза антигена была в 50-100 раз меньше, чем в обычной вакцине.
В настоящее время делается попытка создать вакцину против вируса гриппа. В вирусе имеются три основных и наиболее изученных антигена. Два из них - белки, расположенные на поверхности вирусной частицы. Третий же спрятан в оболочке вируса. Всегда считалось, что он наименее перспективен для создания вакцин. Но именно он, посаженный на полимерную молекулу, обеспечил не только сильную выработку антител, но и защитил животных после заражения вирусом. Конечно, это еще не вакцина, но в недалеком будущем мы предполагаем испытать этот препарат на людях. Осуществить это можно будет лишь тогда, когда нам удастся создать такой полимерный носитель, который был бы абсолютно безвреден человеку. В этом направлении уже много сделано. Новые искусственные вакцины позволят эффективно защищать человека и животных от любой инфекции, не давая при этом нежелательных побочных осложнений.
Карта на всю жизнь
Одна из особенностей жизни людей в современном мире - широкий контакт с окружающей нас химией. Достаточно сказать, что к настоящему времени известно уже более шести миллионов синтезированных и естественных химических соединений, являющихся чужеродными для человека.
Число их постоянно увеличивается. С не меньшей скоростью растет производство и лекарственных средств, хотя и применяемых с благородной целью, но тоже не являющихся естественными элементами окружающей человека среды.
За долгие века эволюции живые организмы, в том числе и человек, создали довольно мощную систему защиты от химических агентов, состоящую из группы ферментов-биокатализаторов, окисляющих чужеродные соединения (ксенобиотики).
Компоненты этой защитной системы были обнаружены примерно двадцать пять лет назад, срок для науки небольшой, но довольно быстро было установлено, что они присутствуют в клетках легких, кишечника, кожи, почек, печени, то есть в местах контакта с проникающими в организм чужеродными соединениями. Следовательно, система эта предназначена для охраны внутренней среды организма. Открытие этой защитной системы организма послужило толчком к исследованию ее основных характеристик, биохимических превращений чужеродных соединений, влияния этих превращений на нормальное протекание биохимических реакций в клетках.
Проблемами превращения ксенобиотиков в организме человека и экспериментальных животных в ИКЭМ СО АМН СССР занимается уже 15 лет отдел физиологии и патологии клетки.
Одно из основных направлений - разработка методов оценки защитной системы, ее способности окислять попадающие в организм химические соединения.
Первоначальная уверенность исследователей в том, что в окислении ксенобиотиков принимает участие только один биокатализатор, сменилась "пессимистической" гипотезой о существовании целого "семейства" ферментов, каждый из которых предназначен для окисления одного химического соединения.
В последнее время, использовав методы препаративной биохимии, белковой химии и физико-химических методов исследования, в отделе удалось сформировать и экспериментально подтвердить гипотезу о существовании ограниченного числа биокатализаторов, способных превращать определенные группы ксенобиотиков. Например, лекарственные препараты - аминопирин и фенобарбитал окисляются с помощью одного фермента, дебризохин и спартеин другого, а теофиллин - третьего.
Исходя из этого, разрабатываются методы оценки системы по способности окислять различные лекарства вполне определенными биокатализаторами ферментами. Это тем более важно, что индивидуальные отличия людей в способности окислять чужеродные соединения столь существенны, что широко применяемый метод средних величин здесь малоинформативен.
Представляется перспективным создание карты, в которую будут внесены данные о состоянии системы ферментов охраны внутренней среды организма. Карта, которая должна будет сопровождать человека всю жизнь.
Этот подход является основой и для индивидуальной дозировки лекарств, оценки взаимодействия нескольких лекарственных препаратов в организме, поиска и испытаний соединений, с помощью которых можно управлять этой системой. Комплексный метод оценки защитной системы перспективен и для профотбора людей для работы на предприятиях химической промышленности, слежения за состоянием здоровья работающих лиц. Важно это и клиницистам для оценки эффективности лечения (особенно при заболевании печени) и как диагностический тест.
Поэтому один из методов оценки состояния "химической" системы защиты, предложенный сотрудниками отдела, быстро нашел применение в клиниках мединститута, ИКЭМ а и в Новокузнецке.
Другое направление исследований - изучение механизмов окисления чужеродных соединений, то есть механизмов работы биокатализаторов.
Для этой цели используется значительный арсенал химических и биохимических методов и методов физического эксперимента в содружестве с институтами СО АН СССР - химической кинетики и горения, органической химии. Характерная черта этих работ - быстрое внедрение достижений в области фундаментальных исследований в практику. Например, с помощью метода ядерного магнитного резонанса совместно с Институтом химической кинетики и горения выяснены причины торможения окисления химических соединений некоторыми лекарствами, такими, как метирапон, циметидин, и сразу же стали ясны пути направленного синтеза таких препаратов. Кстати, это один из реальных путей продления действия лекарств.
Чисто экспериментальное исследование завершилось созданием химических соединений для продления действия лекарств. Это еще один способ увеличить срок действия фармакологических средств, а также один из эффективных способов борьбы с вредителями сельского хозяйства. Творческое содружество двух академий привело к созданию ряда приборов, необходимых для совместной исследовательской работы.
Природа старения - химическая
Продолжительность жизни, по мнению многих ученых, тем меньше, чем интенсивнее идет в организме обмен веществ. Эта обратная зависимость подтверждает интуитивное представление людей, далеких от биологии, но близких к технике, о сходстве старения живого организма с износом машин.
Мысль в целом верная, однако необходимо понимать сущность "биологического износа" и причину его необратимости.
Жизнь основана на химических процессах, поэтому и природа износа скорее всего химическая. Набор ферментов - катализаторов биохимических реакций, составляющих обмен веществ,- у каждого организма определен наследственностью, и по-видимому, допускает неограниченное его существование. Но параллельно с обменом веществ в организме проходят многие неферментативные реакции, вот они-то и повреждают химическое строение биомолекул и соединений, участвующих в обмене веществ, вносят помехи в работу генетического аппарата. Эти реакции служат как бы фоном для обмена веществ, но результатом их является накопление в организме поврежденного биологического материала - "шлаков".
помощью ферментных и иных систем организм избавляется от повреждений: одни биомолекулы восстанавливаются, другие "разбираются" на составные части (атомы), которые затем снова используются, а то, что невозможно использовать, выводится из организма (весь этот процесс называется самообновлением). И все-таки часть веществ, утративших свои биологические функции, остается в клетках или в межклеточном пространстве. С возрастом доля поврежденной биомассы непрерывно увеличивается, а это снижает функциональные возможности организма и постепенно приводит его к гибели. И чем интенсивнее идет обмен веществ, тем выше скорость накопления "шлаков".
Что можно противопоставить этому механизму старения? Очевидно, необходимо детально исследовать химизм неферментативных фоновых реакций, оказывающих наибольшее повреждающее действие, найти способы блокирования этих реакций и более полного выведения "шлаков" из организма. И на их основе разработать практические меры увеличения продолжительности жизни человека. Такие исследования уже ведутся, есть и определенные успехи на этом пути, что подтверждает правильность оценки старения как результат накопления биоповреждений.
Медицина
о некоторых особенностях асимметричных видов спорта
Спортсменов, длительное время занимающихся так называемыми асимметричными видами спорта (например, фехтованием, толканием ядра, теннисом), нередко подстерегает опасность:
может нарушиться гармония пропорций тела. Известно, что для того чтобы осанка оставалась нормальной, необходимо правильное соотношение тонической иннервации мышц. С этой целью используются упражнения не только статического, но и динамического характера, что способствует развитию мускулатуры и создает так называемый "мышечный корсет".
Для формирования симметрии и асимметрии в костно-суставном аппарате человека особенно важное значение имеют физические упражнения.
Например, у большинства людей сила правой руки больше левой. Но определенная группа упражнений дает возможность в равной мере развить и левую руку.
Врачебные наблюдения показывают, что при выполнении физических упражнений, направленных на деятельность лишь одной группы мышц или конечностей, нередко появляются уплотнения продольного свода нетолчковой стопы (у ядрометателей) или деформация мышц левой руки (у теннисистов).
Это особенно важно учитывать при назначении различного рода тренировочных упражнений и отягощении в спортивной тренировке детей. Спортивные медики стараются по возможности строго регламентировать статические нагрузки, а иногда количество их сводить к минимуму в общем объеме тренировок. Одним из профилактических мероприятий для устранения одностороннего развития мышц и конечностей служит рациональное сочетание нагрузки и отдыха. Хороший эффект дают занятия "внеклассными дисциплинами", плаванием, ходьбой на лыжах, босиком по песку, мелкой гальке и др.
Физические упражнения, выполняемые в ациклических движениях, по своей направленности подразделяются на силовые и скоростно-силовые. В первую группу включается тяжелая атлетика, где в процессе тренировки постепенно нарастает вес штанги. Во вторую - метание диска, копья, молота, толкание ядра. У штангистов главное в тренировке - развитие мышечной силы, мышцы увеличиваются в объеме, эти упражнения не требуют значительных изменений обмена веществ и больших энергетических затрат, выраженного усиления дыхания и кровообращения. Поэтому при специализации в силовых упражнениях обычно рекомендуется применять занятия и другими видами спорта - ходьбой и бегом по пересеченной местности, плаванием и др.
Но нередко еще бывают случаи нерационально построенных тренировок, когда возникают даже хронические поражения опорно-двигательного аппарата следствия, главным образом, чересчур больших нагрузок, "местного переутомления" или частых микротравм. Исследования, проведенные советскими учеными А. Гандельсманом и К. Смирновым, подтверждают дегенеративный и дистрофический характер подобных изменений, когда из-за больших нагрузок наступает расстройство трофизической иннервации и в результате появляются хронические поражения опорно-двигательного аппарата. У легкоатлетов это миоэнтезиты, паратенониты и периоститы. Например, у прыгунов из-за чрезмерных нагрузок на суставы и мыцш.ы ног часто возникают артрозы, бурситы, переартриты - нарушается естественная легкость движений, возникают боли.
При рентгенологическом исследовании обнаруживаются признаки остеоартроза, остеохондроза, остеохондропатии.
А у гимнастов, теннисистов, боксеров иногда возникают артрозы суставов верхних конечностей.
Профилактика хронических поражений опорно-двигательного аппарата лучше всего обеспечивается правильным нормированием нагрузки при физических упражнениях, соблюдением рациональных условий методики занятий (хорошей разминкой и др.). Опасность появления хронических поражений возникает часто и из-за несоответствия физических нагрузок возрасту спортсмена (например, остеоартрозы шейного отдела позвоночника у ядро- и копьеметателей молодого возраста, начинавших интенсивную тренировку еще до полного созревания организма).
В практике физкультурных диспансеров для снятия местных мышечных перегрузок применяются механические и температурные воздействия.
Механическое воздействие включает физические упражнения и массаж. Чаще всего это упражнения на длительные расслабления мышц, находившихся в состоянии длительного тонического напряжения и перегрузки, с коротким периодом сокращения. Нагрузки же с длительным тоническим напряжением даются на мышцы-антагонисты.
Пораженные мышцы не должны находиться в состоянии максимального напряжения. Комплекс физических упражнений всегда должен учитывать специализацию спортсмена и его индивидуальные особенности. Например, особенности мышечных поражений у лыжников зависят от роста: при высоком росте боли локализуются в пояснице и передней группе мышц бедра, при невысоком - в ногах.
Для профилактики и реабилитации мышечных поражений у спортсменов эффективен сухой жар - сауна. Для каждого вида патологии рекомендовано оптимальное время пребывания в сауне. Практика показала, что 4-, 5-, 6-минутные сеансы при температуре плюс 95-105 градусов С согревают мышцы и нормализуют их обмен. В последние годы у нас в стране разработана методика дробного пребывания в сауне: трехразовые сеансы в течение четырех минут с четырехминутными интервалами отдыха и применение массажа сразу после сауны.
"Факторы риска"
и лишний вес
Люди, заботящиеся о своем здоровье, стараются поддерживать нормальный вес тела. А что это такое? Существуют разные точки зрения: одни считают, что нормальный вес соответствует росту (в сантиметрах) без цифры 100. Например, при росте 1 м 70 см вес должен быть 70 кг, а при росте 1 м 80 см - 80 кг. Многие, в основном спортсмены, доказывают, что вес тела нормальный, когда полностью отсутствует жировая прослойка. Известны и другие "мерки": при одинаковом росте женщина может весить на 5-6 кг * больше, чем мужчина, а пожилой человек - больше, чем молодой. Иными словами само понятие о норме в этом случае несколько расплывчато. Но то, что следить за весом можно, сомнений не вызывает.
Еще раз это подтвердили исследования, недавно проведенные сотрудниками Института профилактической кардиологии Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР (Москва) и сотрудниками НИИ физиологии и патологии сердечно-сосудистой системы имени 3. Янушкевичюса (Каунас). Они установили, что существует закономерная связь между изменением веса и "факторами риска", то есть теми факторами, которые могут привести к сердечно-сосудистым заболеваниям. Ведь не случайно большая часть рекомендаций врачей по профилактике ишемической болезни сердца - диета, повышенная физическая активность - прямо или косвенно направлены на снижение веса тела.
При профилактическом обследовании измеряли рост, вес, артериальное давление, содержание холестерина в крови и другие параметры у 6109 мужчин в возрасте от 45 до 59 лет. Проводя анализ данных, исследователи учитывали не сам вес тела, а усредненный индекс - вес, поделенный на рост в квадрате. Например, для человека ростом 1,70 м и весом 70 кг этот индекс равен 24. Если вес тела находится в предолгах нормы, то индекс колеблется от 22 до 24 единиц.
Конечно, не станет. Дело не в этом.
Важна сама возможность доказать, что и мозг человека приживается в мозге кролика, что на определенном эволюционном этапе, несмотря на значительную разницу между людьми и животными, общие гены помогают слаженному взаимодействию тканей в процессе развития.
И тут позвольте существенное уточнение: мозговая ткань эмбриона человека живет в голове кролика не на правах нахлебника. Благодаря своей высокой генетической активности (по данным ученых, около трети генетической информации, заложенной в человеке, "считывается" именно в мозге) подсаженные ткани эмбриона позволяют четвероногому, как нам удалось установить, усиливать функцию.
У кролика, говорят данные экспериментов, в голове создается новая система нервных связей, которая и помогает ему реагировать на окружающий мир по-иному, как раньше никогда не было свойственно.
К слову, невольно задумываешься о том, что в организме все раз и навсегда связано; пересадки создают различные системы нейронов в полушариях мозга, они же влияют и на медиаторы, и на пептиды, которые в свою очередь вступают в непосредственные контакты с вживленными в мозг клетками. Однако, несмотря на широкий спектр исследований, несмотря на, так сказать, массовый натиск, которому подвергается ныне мозг со стороны ученых, тайны тем не менее остаются. Необходимо еще выяснить, как реагирует мыслительный орган на подсаженный кусочек ткани эмбриона. Включается ли тот сразу же в работу или становится неким "балластом"? Ведь ни для кого не секрет, что хотя человеческий мозг и состоит из миллиардов нервных клеток, задействованы они далеко не полностью. В этом и кроется для исследователей загадка: чем же, собственно, занята основная месса нейронов? То ли они просто повышают общий уровень активности органа, то ли участвуют в каких-то пока еще нам неизвестных процессах.
В будущем, возможно, не столь уже далеком, у врачей появится возможность возвращать к жизни целые участки полушарий мозга благодаря пересадкам молодых тканей.
"Противогаз"
для наследственности
Рассказывает директор Азербайджанского института ботаники, членкорреспондент Академии наук республики профессор Урхан Алекперов.
Глобальное загрязнение биосферы отрицательно сказывается на наследственном механизме всего живого. Процессы приспособления организма к изменениям среды слишком пластичны, "тихоходны", чтобы защищаться от напора таких экстремальных и чуждых природе факторов, как негативные последствия НТР и урбанизации.
Конечно, мутации или изменения наследственных признаков живых организмов под воздействием природных факторов - мутагенов, таких, как, к примеру, естественная радиация, электромагнитные колебания, изменения температуры и климата, солнечная активность, происходили всегда.
Однако в последние 35-40 лет количество мутагенов в окружающей среде растет гигантскими темпами.
Подавляющее их число несвойственно живой природе. Я имею в виду прежде всего отходы энергетического производства, добывающей и перерабатывающей промышленности, химии, ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве, некоторые виды парфюмерии и бытовой химии, значительный перечень лекарственных препаратов, пищевые добавки, то есть все, что объединено понятием "антропогенные факторы". В отлаженном механизме взаимоотношения организма и среды возникла реальная угроза дисбаланса...
Наследственному механизму живого организма нужен своеобразный "противогаз", который бы препятствовал развитию нежелательных мутаций, приостановил бы "насильственную эволюцию", вызванную загрязнением биосферы.
Этим "противогазом" может стать предложенный нами так называемый компенсационный эффект.
В конце пятидесятых годов наука обнаружила химические соединения, способные тормозить темпы мутаций.
Это явление назвали антимутагенезом.
Я заинтересовался и занялся поиском и описанием антимутагенов в мире растений.
Отправной точкой работы стал общеизвестный факт: растения, в том числе и пищевые, в процессе эволюции выработали способность синтезировать вещества, функцией которых была борьба с болезнями и вредителями. К ним относятся, например, натуральные пестициды, обладающие, между прочим, генотоксичными свойствами.
Почему же "отягощенная генотоксинами" пища не приносила людям вреда? Да потому, что, как удалось установить, мы, сами того не ведая, употребляли ее в комбинациях с продуктами, содержащими "нейтрализаторы", или, как принято сегодня говорить, антимутагены.
Сегодня наука описала уже около двухсот антимутагенов, 70 из которых были открыты и впервые описаны в лаборатории физиологии мутагенеза нашего института. Такая активность как раз и была порождена идеей - снизить с помощью натуральных антимутагенов "давление", которое оказывала на генетический аппарат всего живого хозяйственная деятельность людей...
Мы смоделировали в лаборатории экстремальные условия риска для наследственности, которые вызывают вредные физические, химические, энергетические, пищевые, урбанические группы мутагенов, смоделировали и различные "смешанные среды".
В каждую из сред были помещены животные, которых подкармливали пищей, содержащей те или иные комбинации антимутагенов. В 65-70 случаях из ста генетическую патологию удалось предотвратить. Наши рекомендации нашли уже выход и в производственную сферу. В ЧССР, например, антимутагенные пищевые добавки были введены в рацион питания людей, занятых на выработке каменноугольной смолы. Это снизило вдвое уровень профессиональной генетической патологии.
Мы считаем, что в промышленности надо начать лечебно-профилактическое введение антимутагенов лицам высокого профессионального риска, в сельском хозяйстве приступить к созданию сортов с повышенным содержанием антимутагенов, в быту увеличить количество продуктов с антимутагенными добавками, в медицине создать новый класс фармакологических средств с антимутагенным содержанием, в области охраны природы прогнозировать устойчивость биологических популяций, в том числе и редких, исчезающих видов флоры и фауны по содержанию антимутагенов в их организмах. В теоретическом же аспекте, я уверен, компенсационный метод - один из путей к решению такого кардинального вопроса современной биологии, как управление механизмом наследственной изменчивости.
В обход "генного" дозора
Есть еще много болезней, против которых не удается создать иммунитет. К ним относятся грипп, малярия, некоторые венерические заболевания, стафилококковые инфекции, вызывающие осложнения при хирургических операциях, и другие. О том, почему это происходит и как можно "включить" защитную систему организма против таких болезней с помощью искусственных вакцин, рассказывает директор Института иммунологии академик Рэм ПЕТРОВ.
У всех типов вируса гриппа есть некоторые общие белки, полисахариды, против которых должен вырабатываться иммунитет. Но у одних он вырабатывается, а у других - нет. Значит, причина здесь не в том, что микроб меняет свое обличье, а в неспособности самого организма защититься от врага. Эти общие рассуждения подтверждаются существованием специальных генов иммунного ответа, которые дают организму команду отразить нападение пришельцев. У кого гены обеспечивают мощную и быструю мобилизацию защитных сил против определенной инфекции, тот не заболевает. И наоборот. Поэтому, какие бы хитроумные естественные вакцины против непобежденных инфекций ни создавались, если они вводятся в организм, обладающий слабыми генами иммунного ответа, эффективного иммунитета они не создадут. Этим, с моей точки зрения, объясняются неудачи в создании вакцин против гриппа.
Все дело в самом организме, а не в способе обработки вируса. Но что делать, если организм слабо реагирует на возбудителей болезни? Нужно заставить его реагировать сильно. Вот принцип, который был выдвинут нашим научным коллективом несколько лет назад. Он послужил основой для создания принципиально новых искусственных вакцин. Это ключевой вопрос всех наших теоретических разработок.
Если бы нам удалось осуществить задуманное, тогда против любой болезни можно было бы создать эффективную вакцину.
Вместе с членом-корреспондентом АН СССР В. Кабановым и профессором Р. Хаитовым мы пошли по пути поиска веществ, которые бы могли стимулировать защитную систему организма, минуя "генный" дозор. Такими веществами оказались некоторые непригодные полимерные молекулы - полиэлектролиты. Это был решающий шаг на пути создания новых искусственных вакцин. Далее надо было присоединить к полимерному носителю чужеродное вещество - антиген, выделенный из микроба или синтезированный.
Исследования на клетках показали, что такие несущие антиген полимерные молекулы "включают" лишь те лимфоциты, которые способны вырабатывать антитела против чужеродного вещества, посаженного на носитель. Миллиарды лимфоцитов, постоянно циркулирующих в организме, можно сравнить с огромной армией, состоящей из множества дивизий и полков. Каждое такое подразделение (клон) реагирует только на определенный антиген.
Преимущество искусственных вакцинных препаратов состоит еще и в том, что для их создания требуется не весь микроб, а лишь его активная часть антиген, который и должен вызвать иммунитет. Обычная же вакцина, состоящая из десятков и сотен различных антигенов, заставляет работать иммунную систему с большим перенапряжением. Ведь антитела вырабатываются против каждого антигена, 90 процентов которых неопасны.
Введение созданных нами искусственных вакцин животным дало обнадеживающие результаты. Эксперименты ставились с применением обычной и новой вакцин против мышиного тифа.
Обычная вакцина, полученная традиционным способом, оказалась очень слабой. В лучшем случае она защищала половину подопытных мышей. Иначе обстояло дело с новой вакциной. Введение ее животным позволило их всех уберечь от болезни. Причем доза антигена была в 50-100 раз меньше, чем в обычной вакцине.
В настоящее время делается попытка создать вакцину против вируса гриппа. В вирусе имеются три основных и наиболее изученных антигена. Два из них - белки, расположенные на поверхности вирусной частицы. Третий же спрятан в оболочке вируса. Всегда считалось, что он наименее перспективен для создания вакцин. Но именно он, посаженный на полимерную молекулу, обеспечил не только сильную выработку антител, но и защитил животных после заражения вирусом. Конечно, это еще не вакцина, но в недалеком будущем мы предполагаем испытать этот препарат на людях. Осуществить это можно будет лишь тогда, когда нам удастся создать такой полимерный носитель, который был бы абсолютно безвреден человеку. В этом направлении уже много сделано. Новые искусственные вакцины позволят эффективно защищать человека и животных от любой инфекции, не давая при этом нежелательных побочных осложнений.
Карта на всю жизнь
Одна из особенностей жизни людей в современном мире - широкий контакт с окружающей нас химией. Достаточно сказать, что к настоящему времени известно уже более шести миллионов синтезированных и естественных химических соединений, являющихся чужеродными для человека.
Число их постоянно увеличивается. С не меньшей скоростью растет производство и лекарственных средств, хотя и применяемых с благородной целью, но тоже не являющихся естественными элементами окружающей человека среды.
За долгие века эволюции живые организмы, в том числе и человек, создали довольно мощную систему защиты от химических агентов, состоящую из группы ферментов-биокатализаторов, окисляющих чужеродные соединения (ксенобиотики).
Компоненты этой защитной системы были обнаружены примерно двадцать пять лет назад, срок для науки небольшой, но довольно быстро было установлено, что они присутствуют в клетках легких, кишечника, кожи, почек, печени, то есть в местах контакта с проникающими в организм чужеродными соединениями. Следовательно, система эта предназначена для охраны внутренней среды организма. Открытие этой защитной системы организма послужило толчком к исследованию ее основных характеристик, биохимических превращений чужеродных соединений, влияния этих превращений на нормальное протекание биохимических реакций в клетках.
Проблемами превращения ксенобиотиков в организме человека и экспериментальных животных в ИКЭМ СО АМН СССР занимается уже 15 лет отдел физиологии и патологии клетки.
Одно из основных направлений - разработка методов оценки защитной системы, ее способности окислять попадающие в организм химические соединения.
Первоначальная уверенность исследователей в том, что в окислении ксенобиотиков принимает участие только один биокатализатор, сменилась "пессимистической" гипотезой о существовании целого "семейства" ферментов, каждый из которых предназначен для окисления одного химического соединения.
В последнее время, использовав методы препаративной биохимии, белковой химии и физико-химических методов исследования, в отделе удалось сформировать и экспериментально подтвердить гипотезу о существовании ограниченного числа биокатализаторов, способных превращать определенные группы ксенобиотиков. Например, лекарственные препараты - аминопирин и фенобарбитал окисляются с помощью одного фермента, дебризохин и спартеин другого, а теофиллин - третьего.
Исходя из этого, разрабатываются методы оценки системы по способности окислять различные лекарства вполне определенными биокатализаторами ферментами. Это тем более важно, что индивидуальные отличия людей в способности окислять чужеродные соединения столь существенны, что широко применяемый метод средних величин здесь малоинформативен.
Представляется перспективным создание карты, в которую будут внесены данные о состоянии системы ферментов охраны внутренней среды организма. Карта, которая должна будет сопровождать человека всю жизнь.
Этот подход является основой и для индивидуальной дозировки лекарств, оценки взаимодействия нескольких лекарственных препаратов в организме, поиска и испытаний соединений, с помощью которых можно управлять этой системой. Комплексный метод оценки защитной системы перспективен и для профотбора людей для работы на предприятиях химической промышленности, слежения за состоянием здоровья работающих лиц. Важно это и клиницистам для оценки эффективности лечения (особенно при заболевании печени) и как диагностический тест.
Поэтому один из методов оценки состояния "химической" системы защиты, предложенный сотрудниками отдела, быстро нашел применение в клиниках мединститута, ИКЭМ а и в Новокузнецке.
Другое направление исследований - изучение механизмов окисления чужеродных соединений, то есть механизмов работы биокатализаторов.
Для этой цели используется значительный арсенал химических и биохимических методов и методов физического эксперимента в содружестве с институтами СО АН СССР - химической кинетики и горения, органической химии. Характерная черта этих работ - быстрое внедрение достижений в области фундаментальных исследований в практику. Например, с помощью метода ядерного магнитного резонанса совместно с Институтом химической кинетики и горения выяснены причины торможения окисления химических соединений некоторыми лекарствами, такими, как метирапон, циметидин, и сразу же стали ясны пути направленного синтеза таких препаратов. Кстати, это один из реальных путей продления действия лекарств.
Чисто экспериментальное исследование завершилось созданием химических соединений для продления действия лекарств. Это еще один способ увеличить срок действия фармакологических средств, а также один из эффективных способов борьбы с вредителями сельского хозяйства. Творческое содружество двух академий привело к созданию ряда приборов, необходимых для совместной исследовательской работы.
Природа старения - химическая
Продолжительность жизни, по мнению многих ученых, тем меньше, чем интенсивнее идет в организме обмен веществ. Эта обратная зависимость подтверждает интуитивное представление людей, далеких от биологии, но близких к технике, о сходстве старения живого организма с износом машин.
Мысль в целом верная, однако необходимо понимать сущность "биологического износа" и причину его необратимости.
Жизнь основана на химических процессах, поэтому и природа износа скорее всего химическая. Набор ферментов - катализаторов биохимических реакций, составляющих обмен веществ,- у каждого организма определен наследственностью, и по-видимому, допускает неограниченное его существование. Но параллельно с обменом веществ в организме проходят многие неферментативные реакции, вот они-то и повреждают химическое строение биомолекул и соединений, участвующих в обмене веществ, вносят помехи в работу генетического аппарата. Эти реакции служат как бы фоном для обмена веществ, но результатом их является накопление в организме поврежденного биологического материала - "шлаков".
помощью ферментных и иных систем организм избавляется от повреждений: одни биомолекулы восстанавливаются, другие "разбираются" на составные части (атомы), которые затем снова используются, а то, что невозможно использовать, выводится из организма (весь этот процесс называется самообновлением). И все-таки часть веществ, утративших свои биологические функции, остается в клетках или в межклеточном пространстве. С возрастом доля поврежденной биомассы непрерывно увеличивается, а это снижает функциональные возможности организма и постепенно приводит его к гибели. И чем интенсивнее идет обмен веществ, тем выше скорость накопления "шлаков".
Что можно противопоставить этому механизму старения? Очевидно, необходимо детально исследовать химизм неферментативных фоновых реакций, оказывающих наибольшее повреждающее действие, найти способы блокирования этих реакций и более полного выведения "шлаков" из организма. И на их основе разработать практические меры увеличения продолжительности жизни человека. Такие исследования уже ведутся, есть и определенные успехи на этом пути, что подтверждает правильность оценки старения как результат накопления биоповреждений.
Медицина
о некоторых особенностях асимметричных видов спорта
Спортсменов, длительное время занимающихся так называемыми асимметричными видами спорта (например, фехтованием, толканием ядра, теннисом), нередко подстерегает опасность:
может нарушиться гармония пропорций тела. Известно, что для того чтобы осанка оставалась нормальной, необходимо правильное соотношение тонической иннервации мышц. С этой целью используются упражнения не только статического, но и динамического характера, что способствует развитию мускулатуры и создает так называемый "мышечный корсет".
Для формирования симметрии и асимметрии в костно-суставном аппарате человека особенно важное значение имеют физические упражнения.
Например, у большинства людей сила правой руки больше левой. Но определенная группа упражнений дает возможность в равной мере развить и левую руку.
Врачебные наблюдения показывают, что при выполнении физических упражнений, направленных на деятельность лишь одной группы мышц или конечностей, нередко появляются уплотнения продольного свода нетолчковой стопы (у ядрометателей) или деформация мышц левой руки (у теннисистов).
Это особенно важно учитывать при назначении различного рода тренировочных упражнений и отягощении в спортивной тренировке детей. Спортивные медики стараются по возможности строго регламентировать статические нагрузки, а иногда количество их сводить к минимуму в общем объеме тренировок. Одним из профилактических мероприятий для устранения одностороннего развития мышц и конечностей служит рациональное сочетание нагрузки и отдыха. Хороший эффект дают занятия "внеклассными дисциплинами", плаванием, ходьбой на лыжах, босиком по песку, мелкой гальке и др.
Физические упражнения, выполняемые в ациклических движениях, по своей направленности подразделяются на силовые и скоростно-силовые. В первую группу включается тяжелая атлетика, где в процессе тренировки постепенно нарастает вес штанги. Во вторую - метание диска, копья, молота, толкание ядра. У штангистов главное в тренировке - развитие мышечной силы, мышцы увеличиваются в объеме, эти упражнения не требуют значительных изменений обмена веществ и больших энергетических затрат, выраженного усиления дыхания и кровообращения. Поэтому при специализации в силовых упражнениях обычно рекомендуется применять занятия и другими видами спорта - ходьбой и бегом по пересеченной местности, плаванием и др.
Но нередко еще бывают случаи нерационально построенных тренировок, когда возникают даже хронические поражения опорно-двигательного аппарата следствия, главным образом, чересчур больших нагрузок, "местного переутомления" или частых микротравм. Исследования, проведенные советскими учеными А. Гандельсманом и К. Смирновым, подтверждают дегенеративный и дистрофический характер подобных изменений, когда из-за больших нагрузок наступает расстройство трофизической иннервации и в результате появляются хронические поражения опорно-двигательного аппарата. У легкоатлетов это миоэнтезиты, паратенониты и периоститы. Например, у прыгунов из-за чрезмерных нагрузок на суставы и мыцш.ы ног часто возникают артрозы, бурситы, переартриты - нарушается естественная легкость движений, возникают боли.
При рентгенологическом исследовании обнаруживаются признаки остеоартроза, остеохондроза, остеохондропатии.
А у гимнастов, теннисистов, боксеров иногда возникают артрозы суставов верхних конечностей.
Профилактика хронических поражений опорно-двигательного аппарата лучше всего обеспечивается правильным нормированием нагрузки при физических упражнениях, соблюдением рациональных условий методики занятий (хорошей разминкой и др.). Опасность появления хронических поражений возникает часто и из-за несоответствия физических нагрузок возрасту спортсмена (например, остеоартрозы шейного отдела позвоночника у ядро- и копьеметателей молодого возраста, начинавших интенсивную тренировку еще до полного созревания организма).
В практике физкультурных диспансеров для снятия местных мышечных перегрузок применяются механические и температурные воздействия.
Механическое воздействие включает физические упражнения и массаж. Чаще всего это упражнения на длительные расслабления мышц, находившихся в состоянии длительного тонического напряжения и перегрузки, с коротким периодом сокращения. Нагрузки же с длительным тоническим напряжением даются на мышцы-антагонисты.
Пораженные мышцы не должны находиться в состоянии максимального напряжения. Комплекс физических упражнений всегда должен учитывать специализацию спортсмена и его индивидуальные особенности. Например, особенности мышечных поражений у лыжников зависят от роста: при высоком росте боли локализуются в пояснице и передней группе мышц бедра, при невысоком - в ногах.
Для профилактики и реабилитации мышечных поражений у спортсменов эффективен сухой жар - сауна. Для каждого вида патологии рекомендовано оптимальное время пребывания в сауне. Практика показала, что 4-, 5-, 6-минутные сеансы при температуре плюс 95-105 градусов С согревают мышцы и нормализуют их обмен. В последние годы у нас в стране разработана методика дробного пребывания в сауне: трехразовые сеансы в течение четырех минут с четырехминутными интервалами отдыха и применение массажа сразу после сауны.
"Факторы риска"
и лишний вес
Люди, заботящиеся о своем здоровье, стараются поддерживать нормальный вес тела. А что это такое? Существуют разные точки зрения: одни считают, что нормальный вес соответствует росту (в сантиметрах) без цифры 100. Например, при росте 1 м 70 см вес должен быть 70 кг, а при росте 1 м 80 см - 80 кг. Многие, в основном спортсмены, доказывают, что вес тела нормальный, когда полностью отсутствует жировая прослойка. Известны и другие "мерки": при одинаковом росте женщина может весить на 5-6 кг * больше, чем мужчина, а пожилой человек - больше, чем молодой. Иными словами само понятие о норме в этом случае несколько расплывчато. Но то, что следить за весом можно, сомнений не вызывает.
Еще раз это подтвердили исследования, недавно проведенные сотрудниками Института профилактической кардиологии Всесоюзного кардиологического научного центра АМН СССР (Москва) и сотрудниками НИИ физиологии и патологии сердечно-сосудистой системы имени 3. Янушкевичюса (Каунас). Они установили, что существует закономерная связь между изменением веса и "факторами риска", то есть теми факторами, которые могут привести к сердечно-сосудистым заболеваниям. Ведь не случайно большая часть рекомендаций врачей по профилактике ишемической болезни сердца - диета, повышенная физическая активность - прямо или косвенно направлены на снижение веса тела.
При профилактическом обследовании измеряли рост, вес, артериальное давление, содержание холестерина в крови и другие параметры у 6109 мужчин в возрасте от 45 до 59 лет. Проводя анализ данных, исследователи учитывали не сам вес тела, а усредненный индекс - вес, поделенный на рост в квадрате. Например, для человека ростом 1,70 м и весом 70 кг этот индекс равен 24. Если вес тела находится в предолгах нормы, то индекс колеблется от 22 до 24 единиц.