Реферат: Сверхмалые дозы - большая загадка природы - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Сверхмалые дозы - большая загадка природы

Банк рефератов / Биология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 319 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

СВЕРХМАЛЫЕ ДОЗЫ — БОЛЬШАЯ ЗАГАДКА ПРИРОДЫ В нашем журнале уже расс казывалось об эффектах сверхма лых доз (смотри подборку материалов в «ЭиЖ » 2 '99, где рассказывалось о сенсационных результ атах в этой области исследований , которые пока с большим трудом укладываются в рамк и представлений современных наук о строении вещест в а ). Однако с учетом важ ности этого направления , самым непосредственным образом связанного с изучением необыкновенных свойств обыкновенной воды , с учетом того , что в последнее время в средствах ма ссовой информации все чаще появляются сообщен ия о «чудесах», творимых теми или иными конкретными веществами в сверхмалых или гомеопатических дозах , мы решили в номере , посвященном в основном «водной» темат ике , предоставить слово одному из ведущих специалистов в этой области , дабы , как гов орится , отделить «зерна» от «плевел» и дать максимально точную картину действит ельно необычного явления , заслуживающего самого пристального внимания представителей разных на ук. Об авторе : Елена Борисовна Бурлакова , доктор биологических наук , профессор , лауреат Государственной прем ии , заместитель директора , заведующая лабо раторией Института биохимической физики им . Н. М . Эмануэля (ИБХФ РАН ). Мнени е , высказанное знаменитым французским математиком Ж . Адамаром , что любая система (как из учаемая экспериментально , так и модельная ) мож ет с читаться корректной (правомерной в научном смысле , имеющей «право» на рассмотр ение ), если более сильному воздействию соответ ствует и более значительный отклик , господств ует в науке очень давно . Однако жизнь показала , что этот фундаментальный принцип на руш а ется в природе гораздо чаще , чем можно было предположить , и слабые в оздействия играют наиважнейшую роль в так называемых бифуркационных переходах систем в новое состояние . Во время таких переходов резко возрастает роль флуктуаций , от которы х зависит , в ка к ое из множеств а возможных состояний перейдет система. Похоже , что эти рассуждения имеют непосредственное отношение к действию самых различных физич еских и химических факторов в сверхмалых дозах , как в естественных условиях , так и в техногенной среде . Эти в оздей ствия , как представляется сегодня , меняют не только силу существовавших в исходной сист еме связей , но и их иерархию и картину распределения. При таких воздействиях , как по казано далее , не работают системы адаптации , поскольку организм способен приспо с абливаться лишь к «привычным» воздействия м , лежащим в обычном диапазоне интенсивностей , а это означает , что нарушается управлени е внутренними и внешними регуляторами , меняют ся соотношение положительных и отрицательных обратных связей , отношения между попу л яциями и , в конечном итоге , процессы гомеостаза и развития . Постоянное влияние э тих факторов или долгая «память» системы об их воздействиях способствуют тому , что эти слабые воздействия могут сыграть решающую роль именно при прохождении всей системо й крит и ческих точек бифуркации . Эт и взаимодействия могут в конечном итоге и грать решающую роль и в судьбе такой глобальной системы , как биосфера. Но прежде ч ем делать выводы , рассмотрим имеющиеся факты. История вопр оса В 1983 г ., изучая влияние антиок сидантов на электрическую активность изолир ованного нейрона виноградной улитки , в ИБХФ получили неожиданный результат . Первоначальная доза препарата (10 – 3 М ) была для нейрона не только активной , но и довольно токси чной , поэтому концентрацию раствора решили сн изить . К о всеобщему удивлению , доза в 10 тыс . раз ниже первоначальной оказалась н е только менее токсичной , но и более э ффективной . Ее дальнейшее уменьшение лишь уси ливало эффект , он достигал максимума при 10 – 15 М , а затем ослаблялся и при 10 – 17 М пропадал . Похожи е результаты на блюдали позже в макромолекулах , клетках , орган ах , тканях , организмах и даже популяциях п ри воздействии на них противоопухолевых , анти метастатических , радиозащитных и нейротропных пре паратов , ингибиторов и стимуляторов роста , гор монов , адапто г енов , иммуномодуляторов , детоксикантов , антиоксидантов , а также различных физических факторов — ионизирующего излучения и т . п . Выяснилось , что это не особенно сть какого-то препарата или биологического об ъекта , а новый тип взаимодействия любых би ологическ и х объектов со сверхмалыми дозами (СМД ) биологически активных веществ (БАВ ). Каждое из них может обладать специ фическими мишенями , с которыми оно непосредст венно взаимодействует , механизмом , определяющим эт о взаимодействие и его усиление в определ енных усл о виях , особенностями метабол изма , однако в СМД они демонстрируют общие закономерности . Поскольку исследователей изучаем ых объектов и факторов , активных в СМД , становится все больше , имеет смысл проанали зировать этот феномен подробнее. Прежде всего , необхо д имо уточнить , что такое СМД . Это дозы , эффективность которых необъясни ма с современных позиций и требует разраб отки новых механизмов . По мнению ряда иссл едователей , разделяемому и автором , граница СМ Д определяется числом молекул БАВ на клет ку . В одном мол е вещества около 6· 1023 молекул , а число клеток в любом многоклеточном организме (например , животного ) п о порядку величины составляет примерно 1010, так что при введении БАВ в организм в дозах 10 – 12 – 10 – 13 М на одну клетку приходится от 10 до одной (!) моле к у лы БАВ . Поэтому СМД отвечают концентрации 10-12 М и ниже . Для физических же факторов пока нет общего количественного определения . Так , для ионизирующего излучения Международное агентство по атомной энергии считает мал ыми дозы до 250 мГр (25 Р ), а малыми м ощностями — 1,5 мГр /мин и ниже . Однако такое определение не пригодно для радиоуст ойчивых организмов (бактерии , простейшие эукариоты ) или растительных клеток . Поэтому в радио биологии малыми часто называют такие дозы радиации , для которых эффект меняет знак (например , подавление клеточного рос та сменяется стимулированием ). Особенности воздействия малых доз a Из наших результатов и лите ратурных данных следует , что СМД БАВ и физические факторы низкой интенсивности сходны м образом влияют на метаболизм как по форм альным признакам (зависимость «доза — эффект» ), так и по проявляемым свойствам . Это может объясняться их воздействием на одни и те же мишени (например , клеточн ые и субклеточные мембраны ) или особенностями протекания вызванных ими реакций. Характерные чер т ы таких воздействий : 1. Немоното нная , нелинейная (полимодальная ) зависимость «доза — эффект» . Как правило , максимумы активности наблюдаются в определенных интервалах доз и разделены своего рода «мертвой зоной» , где система практически нечувствительна к во з действиям . (Видимо , из-за этого а ктивность СМД не отмечалась прежде , поскольку , достигнув «мертвой зоны» и убедившись в отсутствии эффекта , исследователи не видели смысла в дальнейшем уменьшении дозы и прекращали эксперименты .) 2. Изменение (обычно ув елич е ние ) чувствительности объекта к разнообразным факторам : как внутренним , так и внешним , как той же (что и воздейс твие в СМД ), так и другой природы. 3. Эф фект наблюдается даже «на фоне» воздействия значительно больших доз. 4. «Знак» (направленн ость ) эффекта зависит от тех харак теристик , которыми объект обладал до того , как подвергся воздействию. 5. Свойства БАВ с уменьшением концентрации меняются , в частности , при сохранении активности лекарственных пре паратов исчезают побочные эффекты от их п рименения. 6. Д л я физических факторов (например , облучения ) эффект усиливается с понижением интенсивности воздействия в определ енных пределах. Чувствительность биологических объек тов к действию разнообразных факторов в « обычных» дозах и в СМД меняется очень сильно . Напри м ер , удавалось добиться синергизма (многократного усиления ) действия двух противоопухолевых препаратов , вводя один из них в СМД . Результирующая активность г ербицидов также повышалась , если хотя бы о дин из них применяли в СМД. Примерами зав исимости «знака» э ффекта от начальн ых характеристик биологических объектов могут служить разное влияние антиоксидантов на п отенциалы изолированных нейронов (высокий — пониж ают , низкий — повышают ) или на свойства ме мбран эритроцитов , а также воздействие радиац ии на активнос т ь ферментов. Изменение свойств БАВ с уменьшением концентрации (в частности , ослабление побочных эффектов ) хоро шо видно на примере феназепама — весьма популярного транквилизатора . В обычных дозах феназепам наряду с транквилизирующим действием вызывает сонл и вость , мышечную слабо сть , головокружение и тошноту , поэтому его рекомендуют принимать на ночь . В СМД он остается эффективным успокаивающим средством , н о полностью лишается нежелательных дополнительны х свойств . В результате получен патент на использование ф еназепама в СМД как дневного транквилизатора . Биологическое действие малых доз радиации В последние годы однозначно доказано , что облучение даже в самых малых дозах вызывает многочисленные изменения в клетках . В своих исследованиях мы облучали мышей , ис пользуя гамма-источник Cs137. Обнаружен рост эффекта при малых дозах . Величина максиму ма и соответствующая ему доза зависят от специфики объекта и мощности источника , н о общая тенденция налицо : при уменьшении и нтенсивности облучения максимум достигается п р и меньших дозах . При самых ма лых дозах облучения крайне низкой интенсивнос ти отмечено изменение структуры ДНК и кле точных мембран . Изменения , произошедшие в резу льтате облучения , сохранялись в течение длите льного времени после его прекращения. Очень в ажно, что в результате облучения меняетс я чувствительность (как отдельных макромолекул и клеток , так и организма в целом ) к дополнительным воздействиям (как той же , так и иной природы ). В наших опытах обн аружилось , что у облученных мышей эритроциты разрушались быстрее , менялись чувстви тельность центральной нервной системы и реакц ия клеток на различные воздействия , в том числе на повторное облучение. Вид зависимост и «доза — эффект» , как считают некоторые исследователи (автор принадлежит к их числу ), связан с тем, что дозы , вызывающие повреждения в биологических объектах и при водящие в действие системы их восстановления , весьма разнятся . Пока эти системы не действуют в полной мере , эффект нарастает с увеличением дозы , затем — уменьшается , когда процессы восстановл е ния в систем е активизируются , может даже изменить «знак» , и вновь нарастает с увеличением дозы , когда повреждения превалируют над восстановлен ием. В целом же реакция организма на облу чение зависит от дозы , мощности и времени облучения. Ферменты и дозы Оп ыты , в которых исследовалось вли яние СМД БАВ на активность ферментов , пров одились как с изолированными ферментами , так и в клетках или организмах . На изолир ованный фермент (протеинкиназу-С ), выделенный из сердца животных , действовали антиоксидантом ток офе р олом , в обычных дозах (10 – 4 – 10 – 5 М ) подавляющим активность фермента. Мы исследовали значительно более широкий диапаз он концентраций (10 – 18 – 10 – 5 М ). Оказалось , что токоферол подавляет активность фермента в интервалах 10 – 16 – 10 – 12 М и 10 – 4 – 10 – 5 М , а в проме ж утке по чти не влияет на нее. В другой серии экспериментов , выполненных сотрудниками Московского государственного университета им . М.В . Ломоносов а , изучалось действие препарата изобруфена на активность фермента простагландинсинтазы . Обнару жилось , что в кон ц ентрациях 10 – 11 – 10 – 14 М он повышает активность фермент а , а в концентрации 10 – 6 М заметно умен ьшает ее . Правда , в СМД изобруфен действов ал только на клетки и не оказывал ник акого влияния на изолированный фермент . Макси мальный эффект наблюдался при концентр а ции 10 – 12 М . Интересно , что в диапазо не 10 – 9 – 10 – 6 М , т . е . при переходе от стимуляции к подавлению , эффект пропад ал — это была «мертвая зона». Все эти рез ультаты не объяснимы в классической биохимии . Похоже , для БАВ в дозах 10 – 11 – 10 – 18 М необходимо пересм о треть механ измы действия на ферменты , например , учитывая возможность изменения структуры воды. Примеры зависимостей "доза - э ффект " для разных объектов. Возможные механизмы действия Чтобы понять , как СМД БАВ влияют н а биологические объекты , надо прежде всего выяснить , как их молекулы взаимодействуют с клетками-мишенями . При ко нцентрациях 10 – 15 М и ниже неприменим закон действующих масс (основа химической кинетики ) и теряет смысл само понятие «концентрация» . Определяю щими становятся флуктуации , особенно для биол огических структур размером 102 – 103 А. По мнению известного россий с кого биофизика Л.А. Блюменфельда , механизм действия СМД на к леточном и субклеточном уровнях представляет собой параметрический резонанс , т . е . совпадени е временных параметров запускаемых действующим веществом внутриклеточных процессов и характер ного време н и взаимодействия этого вещества с клеткой-мишенью . Сравниваются характ ерные времена подхода (путем диффузии ) к п оверхности клеточной мембраны (1), время протекания реакции на поверхности и в объеме ме мбраны (2) и время возникновения клеточной реакц ии (3) . При высоких концентрациях БАВ , ко гда время (1) мало , а сами взаимодействия про исходят часто , клеточный фермент (рецептор ) нах одится в состоянии , характеризуемом малой акт ивностью . При очень малых концентрациях , когда время взаимодействия (2) весьма велик о , почти весь фермент (рецептор ) остается в исходном равновесном состоянии , в котор ом его активность также оказывается невысокой . И только для доз , при которых время взаимодействия БАВ со своей мишенью (2) и временные параметры запускаемых им внутриклето чн ы х процессов (3) совпадают , можно о жидать повышения активности . Расчеты показывают , что ее пик приходится на дозы от 10 – 11до 10 – 15 М. Но имеют право на жизнь и другие объяснения парадоксов СМД . В частности , может рассматриваться «игра» , в к оторой фермент (р е цептор ) может со держать несколько центров с разной активность ю . При низких дозах БАВ его молекулы « предпочитают» более активный центр . С ростом дозы в «игру» вступает второй центр . Он взаимодействует с первым так , что все молекулы , связанные с первым цент р ом , покидают его . Во всяком случае , подобным образом объясняют сложную реакцию о бонятельного рецептора на изменение дозы субс трата. Главное же в действии СМД — как вл ияют молекулы БАВ на мишени . Как взаимодей ствует БАВ с белком или липидом мембраны , если м олекул БАВ в 106 – 109 раз меньше , чем молекул белка ? Есть две точки зрения . Согласно первой , сходство зависи мостей «доза — эффект» , изменение чувствительност и биологических объектов к разным факторам (внутренним и внешним ) свидетельствуют лишь о внешнем сх о дстве явлений . В каждом случае существует свой механизм . Сторо нники другой (в том числе , автор ), не от рицая специфики конкретных реакций , настаивают на общем характере отклика биологических о бъектов на СМД БАВ , на системном изменении метаболизма под их вл и янием. В первую очередь возникает желание объяснить наблюдаемые закономерности влиянием СМД на структурные характеристики воды . Выводы многочи сленных (главным образом , теоретических ) исследован ий роли структуры воды в ее биологической активности можно раз д елить на две группы . К первой относятся заключения о том , что долгоживущие структурные кластер ы присутствуют в самой воде изначально ил и индуцируются вводимыми БАВ . По мнению др угих исследователей , СМД не порождают новые стабильные структуры в воде , а лиш ь влияют на ее взаимодействие с биоп олимерами (клеточными мембранами и др .), меняя , таким образом , их активность. Внимание : структура воды ! В ряде работ выделены возможные типы иерархических структур связанной воды , совпа дающих с морфологическими структур ами , на иболее часто встречающимися в живой природе , и способствующих образованию пространственных структур в биологических объектах , подвергающих ся воздействию СМД БАВ . При этом непосредс твенное взаимодействие лигандов с биологическими мишенями может смен и ться их взаимодействием по направленным водородным связя м , напоминающим по форме спирали . Иными сл овами , СМД БАВ воздействуют на своеобразный каркас из спиралей связанной воды. Интересные результаты получены при изучении люминесценц ии дистиллированной вод ы . Ее спектр возбуждения имеет максимумы при 280 и 310 нм , спектр излучения — при 360 и 410 нм . Интенсивнос ть люминесценции зависит от времени хранения воды , а также от малых примесей , подча с обладающих собственной люминесценцией . Судя по спектрам люминесц е нции , структура воды только через несколько суток после приготовления растворов становится равновесной . Ее изменение в течение этого времени может быть монотонным или колебательным . Ин тенсивность люминесценции оказалась чувствительной к действию слабых эл е ктромагнитных полей . Реакция водных растворов на внешне е поле зависит от состояния раствора в момент включения поля и максимальна , когда система далека от равновесия. По мнению автора , структура воды и водных растворов — основной объект воздействия СМД Б А В и слабых полей . В свою очередь , ее изменение меняет свойства биологических мембран , а стало быть , и активность клет ок. Некоторые исследователи вообще полагают , что вода — единая структура (наподобие кристалла ), и при растворении любого вещества в ней в о зникают своеобразные «дефекты» , которые долго сохраняются в растворах ск оль угодно малой концентрации . Другие специал исты основным звеном механизма воздействия СМ Д считают гидратацию белков и изменение в одно-белковых взаимодействий , меняющее структуру б ел к ов и их активность . По мнен ию третьих , при воздействии на биологические объекты в растворах БАВ или электромагни тными полями в воде возникают активные фо рмы кислорода , и именно они оказывают тако е влияние. Итак , существует много моделей , пыт ающихся объясн и ть реакцию биологическ их объектов на СМД БАВ изменением структу ры воды . Однако экспериментальных доказательств пока недостаточно (главное же в этих до казательствах — убедиться в том , что структур ные кластеры в растворах сколь угодно мал ой концентрации мог у т сохраняться достаточно долго ). Сейчас наступило время активного изучения структуры воды и ее ро ли в объяснении эффектов СМД . Определенные надежды связаны с исследованием веществ , бл изких по структуре и одинаково активных в «нормальных» дозах (10 – 5 – 10 – 4 М ), но ведущих себя по-разному в СМД . Квантово-химический анализ этих веществ позвол яет обнаружить различие между ними , но име ет ли оно определяющее значение в эффекта х СМД , можно ли его связать с особенно стями влияния этих веществ на структуру в оды — еще н е ясно. Применение эффекта малых д оз В специальной литературе уже появляются сообщения о лекарственных веществах в СМ Д , которые разрешены для медицинского примене ния (адгелон ) или переданы на утверждение в Фармакологический комитет (феназепам в СМД ). О пр еимуществах таких лекарств кра тко говорилось выше . Особенно нужны они он кологам . Не секрет , что основная проблема химиотерапии злокачественных новообразований — токси чность противоопухолевых препаратов . Поэтому подл инной революцией в химиотерапии стало бы создание средств , «избирательно» дейс твующих на опухоль и не повреждающих друг ие органы и ткани. Исследования показали , что цитостатики , в частности адриамицин в СМД (10 – 10 – 10 – 20 М ), обладают противоопухолевой активностью , близкой к той , что характерн а д л я этих препаратов в обычн ых терапевтических дозах (10 – 2 – 10 – 3 М ). В перспективе — клинические испытания адриамици на в СМД при лечении рака . Есть также данные об антиметастатическом действии ряда лекарственных препаратов в СМД. Таким образо м , уже сегодня мо ж но говорить о применении результатов этих исследований . Ч то же касается механизмов действия СМД , то над этой загадкой природы ученым еще предстоит поломать голову. Влияние СМД на биосферу Биосфера — это гигантская многомерная не линейная система . С точки зрения экологи и , особенно важно знать , как влияют на биосферу различные возмущающие факторы , насколько она стабильна , как приспосабливается к эт им воздействиям , возвращаясь в свое исходное состояние квазиравновесия. В 1970-х годах в Академии наук СССР по д руководством академика Н.Н . Моисеева началось систематичес кое изучение биосферы как единой комплексной системы . В компьютерных модельных эксперимен тах анализировались квазиравновесные состояния , к оторыми могло бы завершиться крупномасштабное воздействие ч еловека на биосферу , в частности война с применением атомного оружия. Было установлено , что если интенсивность воздействия достигает некоторого порога (эне ргия воздействия порядка 2 – 3 тыс . Мт троти лового эквивалента ), биосфера уже не возвращае тся в исходн о е состояние . Менялись циркуляция атмосферы , структура океанических течений , распределение осадков и температуры , а значит — и биота . По выводам группы ученых , представивших первые количественные оценки подобного катаклизма , получившего название «ядерной з и мы» , биота если и сохранится , то в весьма обедненном виде и , вполне возможно, — без человека. Однако , как справедливо подчеркивает один из автор ов концепции «ядерной зимы» Н.Н . Моисеев , п одобная качественная перестройка биосферы возмож на не только в резул ь тате яде рной войны . Переход в новое качественное с остояние возможен и за счет незначительных , но постоянно действующих возмущений , что ос обенно важно и особенно опасно , ибо на начальных этапах он незаметен . Таким образо м , биосфера может адаптироваться к с а мым разнообразным внешним и внутренним стимулам средней силы , пока они не дост игают порога , при котором адаптация уже не возможна . В то же время низкоинтенсивные , но длительно действующие факторы , не запуская адаптационные механизмы , могут активно влият ь н а состояние биосферы через б ифуркационные процессы . В какое состояние пер ейдет при этом система , будет зависеть от громадного количества слабых взаимосвязанных изменений , которые мы пока не в силах по-настоящему учитывать. Большие последствия малых доз зас т авляют пересмотреть мног ие привычные представления и требуют новых подходов . Но прежде всего — самого серьезн ого отношения . Малым дозам необходимо большое внимание. Список использованной литературы : Журнал " Экология и жизнь ". Статья Е.Б . Бурлаковой.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Когда вам кажется, что в жизни всё рушится, начинайте думать о том, что вы построите на освободившемся месте.
© Ошо
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по биологии "Сверхмалые дозы - большая загадка природы", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru