Сьогодні:24 October, 2020

КАК РОЖДАЕТСЯ ЭНЕРГИЯ

В последние годы внимание ведущих фармацевтов мира сосредоточено на химических соединениях, связанных с процессами синтеза энергии. Самым известным примером в живой природе является фотосинтез, в результате его досконального исследования появился целый класс лекарственных препаратов – естественных метаболитов и пребиотиков. До настоящего времени считалось, что в клетках животных синтеза не существует, а травоядные, поедая растения, всего лишь используют их энергию. Но открытым оставался вопрос: как же тогда рождается энергия живой клетки? Над разгадкой этого фундаментального вопроса, способного изменить все устоявшиеся понятия о живых тканях, три десятка лет работал творческий коллектив ученых Харькова. Их труд завершился научным открытием неизвестного ранее явления пьезосинтетического эффекта в биологических тканях, о котором рассказал нашим читателям один из авторов, директор ГУ «Институт общей и неотложной хирургии им. В.Т. Зайцева», д.м.н., профессор Валерий Бойко.

Первенство – за украинскими учеными

Наш творческий коллектив, состоящий из специалистов в области физики, химии, биохимии, биологии и медицины, шел к этому открытию около 30 лет. В исследовательской группе медицину представляли мы с Петром Замятиным, д.м.н., профессором, зав. отделением травматического шока и политравмы нашего института и профессором кафедры хирургии №1 ХНМУ. Неоценимый вклад в открытие внесли физик Павел Щапов – д.т.н., профессор НТУ «ХПИ»; биологи, сотрудники института общей и неотложной хирургии Вячеслав Невзоров – к.б.н., зав. лабораторией электронной микроскопии, и Елена Климова – д.б.н., зав. научной иммуно-ферментной лабораторией, профессор ХНУ им. В.Н. Каразина; биохимик Виктор Жуков, д.б.н., профессор, зав. каф. биохимии ХНМУ. В прошлом году мы сформулировали суть своих исследований в заявке на открытие, направили пакет документов на экспертизу и рецензирование в Международную Ассоциацию авторов открытий и изобретений, где эти данные были официально зарегистрированы в виде открытия в области биофизики.

Пьезобиосинтез – что это такое?

Науке давно было известно о существовании пьезоэлектрического эффекта в неживой природе (возникновение электрического тока при сопротивлении пьезоэлектрика деформации). С этим явлением мы все хорошо знакомы, когда зажигаем огонек в пьезозажигалке, сжимая камешек кварца, который является прекрасным пьезоэлектриком. Живая материя способна использовать возникающие напряжения при деформации клеток для выработки энергии, необходимой для своего роста. С этим свойством биологических тканей отвечать на дозированное растяжение или сжатие ростом или регенерацией наука тоже знакома. Его открыл известный русский ученый и врач-травматолог, профессор Гавриил Илизаров. Он изобрел способ регенерации костной ткани после переломов с помощью контракционно-дистракционного аппарата для наращивания длинных трубчатых костей. Используется данный эффект и при выращивании лоскутов методом дермотензии для пересадки кожи. Но каков механизм возникновения синтеза енергии в клетках – до сих пор было неясно. В своих поисках мы исходили из существования явления фотосинтеза, без которого невозможна жизнь на Земле, пытались найти доказательства механизма синтеза энергии в организме высших существ. В ходе экспериментов на биологических тканях сердца и бедра препарированных лягушек, подключенных с помощью электродов к гальванометру, при механическом сжатии и растяжении возникали слабые электроразряды. Таким образом нами было обнаружено неизвестное ранее явление – возникновение биологического пьезоэлектричества, механизм и закономерности которого необходимо установить в дальнейших исследованиях.

Печки и электростанции живых клеток

Известно два способа получения энергии клеткой живых организмов. Первый – анаэробный гликолиз – биохимический механизм, который изменяет уровень глюкозы в крови. Глюкоза расщепляется и используется в дальнейшем для выработки свободной энергии. Она присутствует, как правило, в растительных клетках. Образно этот способ получения энергии можно сравнить с гидроэлектростанцией. Второй способ – высший уровень, аналог атомной электростанции: аэробное фосфорилирование, присущее лишь животным клеткам. Суть его в том, что все вещества – жиры, углеводы, и т.д. в организме могут преобразовываться в энергию. Своему открытию мы отводим очень маленькое звено в системе превращения энергии, которую по сравнению с электростанциями можно назвать «дровяной печкой». Если у растений имеет место фотосинтез, то новый вид синтеза энергии животными клетками мы, по аналогии, зарегистрировали в науке как явление под названием «пьезобиосинтез». Он является «пограничной зоной» рождения энергии, излучение которой происходит на уровне ультрафиолетового излечения в невидимом спектре электромагнитных колебаний.

Что на практике?

Открытие пьезобиосинтеза способно в корне изменить взгляды на синтез веществ в живых клетках, в том числе, на связанные с ним явления регенерации и роста ткани.
В дальнейшем следует найти ответ на вопрос: каково значение пьезобиосинтеза в опухолевом росте – варианте биологического роста клеток. Это одно из направлений, которое очень интересует медиков и фармацевтов. Кроме того, большой интерес заключается и в механизме регенерации тканей. Хирургов всегда волновали сроки заживления ран, но до сих пор ряд процессов, происходящих в биологических тканях, остаются до конца непрогнозируемыми, поскольку существует множество факторов, влияющих на их регенерацию. Поэтому работа в этом направлении продолжается. В частности, сегодня ученые изучают сделанные в предыдущие годы электронные фотографии клеток в значительном масштабировании. Согласно законам идеальной физики, они должны быть шарообразными – такая форма наиболее оптимальна для сохранения энергии. Однако в природе все клетки деформированы, и, по мнению авторов открытия пьезобиосинтеза, причиной деформации являются механические напряжения – сжатие, растяжение или кручение. Ученые пытаются понять, что является причиной силовых влияний на клетку, сформулировать количественную характеристику силовых взаимодействий, чтобы предвидеть реакцию тканей животных и человека. – В противовес неживой природе, где все стремится к хаосу, живая ткань стремится к синтезу. Если развить эту идею до высокого уровня, то вместо теории механики разрушения мы должны создать теорию синтеза в глобальном понимании. Но это пока что не так просто, – завершил беседу Валерий Бойко.

Записала Ольга Фалько


Гарна стаття, чи не так? Поділіться з друзями!

Facebook