«Безумство шляпника» – еще цветочки
Появление нового метода анализа содержания в крови потенциально токсичных металлов, над которым сегодня работают белорусские ученые, возможно, повлияет на склонность некоторых любителей здорового питания в обилии поглощать что угодно, лишь бы эта пища была обогащена «полезными микроэлементами».
Появление нового метода анализа содержания в крови потенциально токсичных металлов, над которым сегодня работают белорусские ученые, возможно, повлияет на склонность некоторых любителей здорового питания в обилии поглощать что угодно, лишь бы эта пища была обогащена «полезными микроэлементами».
А ведь покупают они ее, а также многочисленные биологически активные добавки, не имея ни малейшего представления о том, что у них в крови на самом деле содержится. Нужен ли им, например, тот же селен? Его, к слову, в выращенной на нашей земле продукции действительно бывает маловато, но граница между полезной и опасной концентрацией так тонка, что перейти ее ничего не стоит при обилии приправленных этим металлом продуктов. Ведь они безопасны лишь каждый в отдельности, да и то, если увлекаться ими в меру.
С незапамятных времен человек считал буквально подарком природы тот же свинец, широко использовал этот удобный в обработке и легкоплавкий металл в самых разных технологиях. И для того, чтобы понять природу ставшего нарицательным «безумства шляпника» (а именно у людей этой профессии, использовавших соли свинца для обработки фетра, обязательно наступало расстройство психики), потребовалось, увы, слишком много времени.
Сегодня уже известно, что соединения свинца токсичны, что они вызывают не только безумие, но, накапливаясь в костях, способствуют их разрушению, поражают почки, мышцы, желудок, кроветворную систему. Однако опасность свинца, как выяснилось, до сих пор медициной все же недооценивалась. В этом убеждают исследования, проведенные учеными Института биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси.
Глубокое изучение воздействия на биологические структуры химического элемента с атомным номером 82 они начали после того, как обнаружили серьезные изменения физических свойств и химического состава внешних оболочек (мембран) клеток крови у детей из районов, прилегающих к Чернобыльской АЭС. Как выяснилось при сравнении этих результатов с анализами проб крови, взятыми у контрольной группы детей, проживающих в загрязненных, но более удаленных от станции районах, радионуклиды произвести такие повреждения не могли. Поэтому под подозрение попал свинец, которого в пробах крови у детей из зоны отчуждения оказалось неожиданно много.
Откуда он там взялся? Ответ не вызывал сомнений, так как известно, что в кратер горящего реактора, где температура достигала 1,5 тысячи градусов, для предотвращения опасного развития событий было сброшено 2400 тонн свинца и он испарялся, не долетая до цели. Но чтобы доказать вроде бы очевидную причину появления дефектов крови, нужны были данные биологических исследований, а в научной литературе, где накоплен богатый материал о разрушительном действии свинца на внутренние структуры клетки, не удалось найти практически ничего, что говорило бы о влиянии этого металла на функционирование мембран. Возможно, выяснение механизма разрушительного действия металла внутри клетки настолько поглощало внимание исследователей, что возможному процессу проникновения свинца через плазматические мембраны просто никто не придал значения. И, как выяснилось, зря.
Проведя исследования на изолированных мембранах, белорусские ученые доказали, что повреждение внешних оболочек эритроцитов и лейкоцитов периферической крови свинцом фиксируется при любой концентрации металла, и это имеет для кровяных телец не менее тяжелые последствия, чем при свинцовом отравлении их изнутри.
– Клеточная мембрана кровяных телец – это не просто оболочка, а сложная система обороны от внешнего воздействия, среда, обеспечивающая и регулирующая физиологическую активность клеток, – поясняет заместитель директора по научной работе Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, заведующая лабораторией медицинской биофизики, член-корреспондент Екатерина Слобожанина. – Мембраны являются местом локализации важнейших полифункциональных комплексов, которые обладают удивительной согласованностью и быстротой действия. Клеточные оболочки имеют очень развитую структуру поверхности, что важно для них, поэтому мы решили посмотреть, как эта структура изменяется под воздействием свинца. Вместе с учеными Института физики НАН Беларуси мы провели серию экспериментов на атомно-силовом микроскопе и обнаружили, что свинец сглаживает многочисленные неровности клеточной оболочки, значительно уменьшая площадь ее поверхности. Всей глубины медицинских последствий этого воздействия мы еще не знаем, исследования продолжаются, но уже сейчас очевидно, что «отутюженная» мембрана клетки хуже переносит кислород, не так активно реагирует на влияние факторов внешней среды. Выполняя свою охранную функцию, то есть «закрывая дверь» перед одними веществами и распахивая перед другими, мембрана чаще ошибается, и в результате страдает иммунитет организма, дыхательная система и многое другое. Нами было установлено также, что воздействие одного и того же количества ионов свинца на эритроциты детей и взрослых дает в 2-3 раза более сильный негативный эффект именно в первом случае.
Объектом пристального внимания белорусских биофизиков стал не только свинец, но и такие металлы, как цинк, алюминий, никель и другие микроэлементы, связь которых с повреждением мембран клеток крови ими недавно была установлена. Будучи полезными и даже незаменимыми в небольших количествах, эти металлы становятся причиной развития многих тяжелых заболеваний, если их концентрация в крови намного превышает критическую величину. Например, алюминий полезен для обмена веществ, очень нужен при построении тканей организма, при регенерации костей и не случайно входит в состав многих медицинских препаратов. Но этот металл не зря относится к условно токсичным элементам, и, например, во многих странах изготовление кухонной посуды из него запрещено, так как при приготовлении кислой пищи его атомы легко в нее переходят. Следствием же повышенной его концентрации в крови становятся анемия, старческое слабоумие, болезнь Альцгеймера, нарушение моторных реакций у детей, различные неврологические изменения. Эта проблема не ограничивается районами, где, например, развита цветная металлургия. В Беларуси проведенное три года назад обследование детей и подростков показало, что более чем у половины допустимый уровень «крылатого металла» в волосах превышен.
Никель, используемый в сотнях промышленных технологий, считается одним из самых полезных металлов и играет не последнюю роль в биохимии организма. В частности, этот микроэлемент незаменим для регуляции обмена ДНК, процессов кроветворения. Однако его соединения признаны Всемирной организацией здравоохранения и Международным агентством исследований рака канцерогенами первой группы опасности, а от Американской ассоциации аллергологов этот металл получил недавно титул «аллерген года». Примерно то же самое можно сказать и о цинке. Он входит в состав более 200 ферментов, и без него не могут функционировать некоторые компоненты антиоксидантной защиты организма, но высокая концентрация его в организме способна спровоцировать развитие серьезных заболеваний. Словом, как говорил Парацельс, «все есть яд, и все есть лекарство, и только доза делает вещество ядом или лекарством».
Определить же порог опасной концентрации тяжелых металлов, чтобы провести качественную раннюю диагностику заболеваний, практическая медицина сегодня не может – слишком дороги необходимые для этого приборы. Вот почему одной из целей ученых стало создание точного, простого в использовании и относительно недорогого метода диагностики, который будет доступен если не каждой поликлинике, то хотя бы региональным биохимическим исследовательским центрам. Идея метода уже патентуется, и поскольку закладывается она под выпускаемый серийно прибор, то есть надежда, что новинка придет в отечественную медицину.
Дмитрий ГОМЕЛЬСКИЙ
А ведь покупают они ее, а также многочисленные биологически активные добавки, не имея ни малейшего представления о том, что у них в крови на самом деле содержится. Нужен ли им, например, тот же селен? Его, к слову, в выращенной на нашей земле продукции действительно бывает маловато, но граница между полезной и опасной концентрацией так тонка, что перейти ее ничего не стоит при обилии приправленных этим металлом продуктов. Ведь они безопасны лишь каждый в отдельности, да и то, если увлекаться ими в меру.
С незапамятных времен человек считал буквально подарком природы тот же свинец, широко использовал этот удобный в обработке и легкоплавкий металл в самых разных технологиях. И для того, чтобы понять природу ставшего нарицательным «безумства шляпника» (а именно у людей этой профессии, использовавших соли свинца для обработки фетра, обязательно наступало расстройство психики), потребовалось, увы, слишком много времени.
Сегодня уже известно, что соединения свинца токсичны, что они вызывают не только безумие, но, накапливаясь в костях, способствуют их разрушению, поражают почки, мышцы, желудок, кроветворную систему. Однако опасность свинца, как выяснилось, до сих пор медициной все же недооценивалась. В этом убеждают исследования, проведенные учеными Института биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси.
Глубокое изучение воздействия на биологические структуры химического элемента с атомным номером 82 они начали после того, как обнаружили серьезные изменения физических свойств и химического состава внешних оболочек (мембран) клеток крови у детей из районов, прилегающих к Чернобыльской АЭС. Как выяснилось при сравнении этих результатов с анализами проб крови, взятыми у контрольной группы детей, проживающих в загрязненных, но более удаленных от станции районах, радионуклиды произвести такие повреждения не могли. Поэтому под подозрение попал свинец, которого в пробах крови у детей из зоны отчуждения оказалось неожиданно много.
Откуда он там взялся? Ответ не вызывал сомнений, так как известно, что в кратер горящего реактора, где температура достигала 1,5 тысячи градусов, для предотвращения опасного развития событий было сброшено 2400 тонн свинца и он испарялся, не долетая до цели. Но чтобы доказать вроде бы очевидную причину появления дефектов крови, нужны были данные биологических исследований, а в научной литературе, где накоплен богатый материал о разрушительном действии свинца на внутренние структуры клетки, не удалось найти практически ничего, что говорило бы о влиянии этого металла на функционирование мембран. Возможно, выяснение механизма разрушительного действия металла внутри клетки настолько поглощало внимание исследователей, что возможному процессу проникновения свинца через плазматические мембраны просто никто не придал значения. И, как выяснилось, зря.
Проведя исследования на изолированных мембранах, белорусские ученые доказали, что повреждение внешних оболочек эритроцитов и лейкоцитов периферической крови свинцом фиксируется при любой концентрации металла, и это имеет для кровяных телец не менее тяжелые последствия, чем при свинцовом отравлении их изнутри.
– Клеточная мембрана кровяных телец – это не просто оболочка, а сложная система обороны от внешнего воздействия, среда, обеспечивающая и регулирующая физиологическую активность клеток, – поясняет заместитель директора по научной работе Института биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, заведующая лабораторией медицинской биофизики, член-корреспондент Екатерина Слобожанина. – Мембраны являются местом локализации важнейших полифункциональных комплексов, которые обладают удивительной согласованностью и быстротой действия. Клеточные оболочки имеют очень развитую структуру поверхности, что важно для них, поэтому мы решили посмотреть, как эта структура изменяется под воздействием свинца. Вместе с учеными Института физики НАН Беларуси мы провели серию экспериментов на атомно-силовом микроскопе и обнаружили, что свинец сглаживает многочисленные неровности клеточной оболочки, значительно уменьшая площадь ее поверхности. Всей глубины медицинских последствий этого воздействия мы еще не знаем, исследования продолжаются, но уже сейчас очевидно, что «отутюженная» мембрана клетки хуже переносит кислород, не так активно реагирует на влияние факторов внешней среды. Выполняя свою охранную функцию, то есть «закрывая дверь» перед одними веществами и распахивая перед другими, мембрана чаще ошибается, и в результате страдает иммунитет организма, дыхательная система и многое другое. Нами было установлено также, что воздействие одного и того же количества ионов свинца на эритроциты детей и взрослых дает в 2-3 раза более сильный негативный эффект именно в первом случае.
Объектом пристального внимания белорусских биофизиков стал не только свинец, но и такие металлы, как цинк, алюминий, никель и другие микроэлементы, связь которых с повреждением мембран клеток крови ими недавно была установлена. Будучи полезными и даже незаменимыми в небольших количествах, эти металлы становятся причиной развития многих тяжелых заболеваний, если их концентрация в крови намного превышает критическую величину. Например, алюминий полезен для обмена веществ, очень нужен при построении тканей организма, при регенерации костей и не случайно входит в состав многих медицинских препаратов. Но этот металл не зря относится к условно токсичным элементам, и, например, во многих странах изготовление кухонной посуды из него запрещено, так как при приготовлении кислой пищи его атомы легко в нее переходят. Следствием же повышенной его концентрации в крови становятся анемия, старческое слабоумие, болезнь Альцгеймера, нарушение моторных реакций у детей, различные неврологические изменения. Эта проблема не ограничивается районами, где, например, развита цветная металлургия. В Беларуси проведенное три года назад обследование детей и подростков показало, что более чем у половины допустимый уровень «крылатого металла» в волосах превышен.
Никель, используемый в сотнях промышленных технологий, считается одним из самых полезных металлов и играет не последнюю роль в биохимии организма. В частности, этот микроэлемент незаменим для регуляции обмена ДНК, процессов кроветворения. Однако его соединения признаны Всемирной организацией здравоохранения и Международным агентством исследований рака канцерогенами первой группы опасности, а от Американской ассоциации аллергологов этот металл получил недавно титул «аллерген года». Примерно то же самое можно сказать и о цинке. Он входит в состав более 200 ферментов, и без него не могут функционировать некоторые компоненты антиоксидантной защиты организма, но высокая концентрация его в организме способна спровоцировать развитие серьезных заболеваний. Словом, как говорил Парацельс, «все есть яд, и все есть лекарство, и только доза делает вещество ядом или лекарством».
Определить же порог опасной концентрации тяжелых металлов, чтобы провести качественную раннюю диагностику заболеваний, практическая медицина сегодня не может – слишком дороги необходимые для этого приборы. Вот почему одной из целей ученых стало создание точного, простого в использовании и относительно недорогого метода диагностики, который будет доступен если не каждой поликлинике, то хотя бы региональным биохимическим исследовательским центрам. Идея метода уже патентуется, и поскольку закладывается она под выпускаемый серийно прибор, то есть надежда, что новинка придет в отечественную медицину.
Дмитрий ГОМЕЛЬСКИЙ
вк
ок
youtube
telegram
ru–by
MAX
