CC BY
60
[гиена и санитария 6/2013
References
1. The evaluation criteria and detection algorithm of personality disorders at subclinical (prenosological) level during routine inspections . Metodicheskie rekomendacii. Moscow: Izdatel’ Nauchnyj centr zdorov’ja detej RAMN; 2012. 24 p. (in Russian)
2. Strategy «Health and development of adolescents in Russia (Harmonization of Euro-pean and Russian approaches to the theory and practice of protection and improvement of adolescent health)». Iz-danie vtoroe, ispravlennoe i dopolnennoe. Moscow: Izdatel’ Nauchnyj centr zdorov’ja de-tej RAMN; 2010. 108 p. (in Russian)
3. Friendly clinics for adolescents and young people in the Russian Federation: the initiative, experience, results, collaboration, focus on the future. Moscow: JuNIsEF; 2010. 207 p. (in Russian)
4. Health schools in Russia: principles and organization of work. Monitoring of development and efficiency. Moscow: Prosvewenie; 2012. 253 p. (in Russian)
5. Guidelines for the development of cooperation of educational institutions with children’s health centers on the formation of healthy life style among students. Moscow: Izdatel’ Nauchnyj centr zdorov’ja detej RAMN; 2012. 30 p. (in Russian)
6. Methods for assessing the quality of life of schoolchildren. Uchebnoe posobie. Moscow, Voronezh: ISTOKI; 2006. 112 p. (in Russian)
7 . Alekseeva E.G., Barkalova O.G. The impact of modern informational technology on the behavior of young people associated with Human Immunodeficiency Virus Infection // Rossijskij pediatricheskij zhurnal. 2012; 1:39-42. (in Russian)
8. Kuchma V.R., Chernigov V.V. Monitoring modernization of catering for children in educational institutions // Zdorov’e naselenija i sreda obitanija. 2012; 8: 7-10. (in Russian)
Поступила 13.03.13
Гигиена окружающей среды
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 614.7:546.41
В.И. Иванов1, А.А. Стехин1, Г.В. Яковлева1, О.Н. Савостикова1, А.В. Алексеева1, И.П. Пьянзина2
биофизические аспекты биологической активности структурнонапряженного кальция углекислого в мицеллярной форме
1ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина» Минздрава РФ, 119121, Москва ; 2ООО «СОЗИДАТЕЛЬ», Москва
Приводятся результаты исследований изменений электрохимического и структурного состояния фазы ассоциированной воды в растворах структурно-напряженного кальция углекислого в мицеллярной форме. На основе сопоставления структурно-физических изменений активированной воды с данными по активности биолюминесцирующих микроорганизмов «Эколюм» при их неконтактной активации обосновывается электронный механизм влияния активированной воды на клеточный метаболизм. Показано, что использование мицеллата кальция, обладающего неконтактным электронодонорным действием на клеточные структуры, позволяет компенсировать дефицит электронов и таким образом восстановить активность редуктаз и железосодержащих пептидов, необходимых для продукции регуляторных активных форм кислорода (АФК) и изменения редокс-состояния внутриклеточной среды.
Ключевые слова: мицеллат кальция углекислого; активированная вода; микроорганизмы «Эколюм»; клеточный метаболизм
VI. Ivanov1, A.A. Stekhin1, G.V Yakovleva1, O.N. Savostikova1, A.VAlekseeva1,1.P. Pyanzina2 - BIOPHYSICAL ASPECTS OF BIOLOGICAL ACTIVITY STRUCTURE - STRAIN CALCIUM CARBONAT IN MICELLAR FORM
1A.N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, 119121, Moscow, Russian Federation; 2ООО «Sozidatel», 127299, Moscow, Russian Federation
Results of the study of electrochemical and structural state ofphase of associated water in the solutions of structurally stressed calcium carbonate in the micellar form are reported. On the base on the comparison of structural - physical changes of activated water with the data on the activity of bioluminiscentic “Ecolyum” microorganisms in their noncontact activation the electronic mechanism of the effect ofactivated water on cellular metabolism is substantiated. The use of “Micellate of calcium” possessing non-contact electron-donor action on cellular structures was shown to permit to compensate the deficit of electrons and thereby to restore the activities of reductases and iron-containing peptides required for the production of regulatory ROS and alteration in redox state of the intracellular environment.
Key words: micellate of calcium carbonate; activated water; “Ecolyum” microorganisms; cell metabolism
В последние годы на рынке препаратов для водоподготовки появился препарат мицеллат кальция углекислого под торговой маркой «Мицеллат» (ООО «Славянская аптека»), сертифицированный в качестве кондиционера питьевой воды. Однако по результатам исследований,
для корреспонденции: Алексеева Анна Венидиктовна, al. [email protected]
выполненных в течение 2007-2012 гг. [1, 2], эффективность препарата оказалась значительно более высокой, чем это предполагалось на начальном этапе.
В экспериментах на животных с модельными травмами костей показано, что «Мицеллат» эффективен не только для профилактики, но и для лечения многих заболеваний, включая травмы различной степени тяжести. При добавлении в питьевую воду в малых дозах препарат способствует нормализации обмена веществ, повышает
30
устойчивость теплокровных животных к стрессам, способствует значительному сокращению сроков сращивания переломов костей и восстановлению их прочности и нормальной структуры. Действие препарата на организм оказывается поливалентным, способствующим нормализации показателей клеточного и гуморального иммунитета, белкового и минерального обмена веществ.
Эти результаты послужили основанием для изучения механизмов влияния мицеллата кальция на организм теплокровных животных и человека. Первоначальная гипотеза о связи биологической активности препарата с микроэлементами, входящими в состав мицеллата кальция, оказалась не вполне обоснованной. Так, сопоставление экспериментальных данных по поступлению микроэлементов в организм животных с теоретически возможным (исходя из гипотезы полной усвояемости микроэлементов из мицеллата) показывает, что доля кальция, поступающего в организм с мицеллатом, может составлять не более 2,73%, цинка - 3,2%, железа - 0,45%. Аналогичные данные по усвоению микроэлементов, но уже из электрохимически активированной воды (католит CaCl2 и NaCl), получены в работе [3], когда содержание кальция в тканях животных оказалось высоким, но одинаковым как при их поении кальциевым активирующим католитом, так и ка-толитом на основе NaCl. Более того, по результатам исследований [2], мицеллат кальция в крови животных не обнаруживается. Это говорит о том, что сама по себе мицеллярная либо ионная форма химических соединений (макро- и микроэлементов) в мицеллате кальция или ка-толите не может определять биологическую активность организма, а наблюдаемые биологические эффекты, скорее всего, связаны с активацией системы неспецифической регуляции, осуществляемой активными формами кислорода и измененным редокс-состоянием воды.
Материалы и методы
В связи с этим целью настоящего исследования явилось изучение взаимосвязи биологической активности организмов с электронным состоянием питьевой воды и ролью активных форм кислорода (АФК) в системах неспецифической регуляции клеточного метаболизма.
Изучение структурно-энергетических параметров активируемой мицеллатом кальция (марка А) воды осуществлялось в соответствии с методологией, изложенной в работе [4], по изменению электрофизических свойств и доле фазы ассоциированной воды в разведениях мицеллата кальция в отстоянной водопроводной воде. Изменение структурных параметров воды определялось криофизическим капиллярным методом [5].
Результатами электрохимических исследований, представленных в табл. 1, установлено, что свойства воды в первые часы после приготовления растворов характе-
Таблица 1
Изменения электрохимических показателей воды в присутствии микродобавок структурно напряженного мицеллата кальция (через 1 ч после приготовления растворов суспензии мицеллата марки А)
Концентрация мицеллата кальция в воде, мкл/л Электрохимический показатель
водородный показатель рН, ед. окислительновосстановительный потенциал Eh, мВ электропроводимость S, мк8/см
0 7,78 233,1 371,5
2 7,88 233,8 373,5
5 7,93 230,6 376,5
10 8,05 227,6 382,8
20 8,15 223,9 387,8
100 8,34 215,0 382,5
ризуются изменениями значений водородного показателя (дрН = 0,56 ед.), окислительно-восстановительного потенциала (DEh = -18 мВ) и электропроводимости (DS = 11 м^/см), что отражает протекающие в системе процессы ее электрохимической активации.
Результатами исследований параметров структурированности (содержания фазы ассоциированной воды в объемной воде, q ), представленных в табл. 2, выявлено, что структурная фаза в растворах мицеллата кальция подвержена динамическим изменениям в процессе экспозиции, характерным для квантовой системы.
Так, через несколько часов после приготовления разведений мицеллата наблюдается значительное увеличение доли фазы ассоциированной воды в исследуемых образцах, что характеризует протекающие электронные процессы стабилизации фазы. Однако в процессе экспозиции в течение двух недель содержание фазы не остается постоянным, а подвержено временным изменениям. Тем не менее абсолютные значения q в процессе остаются высокими, что определяет высокую биологическую активность воды. Сопоставление полученных значений электрохимических параметров воды и доли фазы структурированной воды в разведениях структурно напряженного мицеллата кальция с нормируемыми величинами [4] позволяет отнести воду к активированной, соответствующей среднему уровню активности.
Активированная мицеллатом кальция вода подвергалась биотест-исследованию с помощью люминесцентного бактериального теста «Эколюм» согласно методике [6].
Полученные результаты биотестирования (табл. 3) свидетельствуют о синхронных с редокс-состоянием воды изменениях интенсивности свечения тест-культур
Таблица 2
изменения содержания фазы ассоциированной воды (q^, проценты и вариации) в разведениях структурно-напряженного мицелла-та кальция в процессе экспозиции
Степень разведения Экспозиция, сут
1 3 8 15
Исходная вода 0,174 0,33 - - - - - -
2-105 0,297 0,11 0,411 0,09 0,45 0,02 0,431 0,08
1105 0,297 0,07 0,338 0,11 0,429 0,02 0,384 0,02
5-104 0,461 0,07 0,372 0,03 0,262 0,27 0,493 0,03
1104 0,417 0,13 0,486 0,08 0,4 0,04 0,430 0,06
31
[гиена и санитария 6/2013
Таблица 3
Жизнеспособность (интенсивность I биолюминесценции, проценты к контролю) микроорганизмов «Эколюм» в разведениях мицеллата кальция
Степень разведения мицеллата кальция Экспозиция разведений, сут
1 3 8 15
Контроль 100 - - -
1:2105 104 110 93 101
1:1105 159 139 107 117
1:5104 122 85 45 95
1:1104 95 67 47 57
микроорганизмов относительно контроля. При этом оптимальной концентрацией мицеллата кальция, оказывающей стимулирующее действие на жизнеспособность микроорганизмов, является разведение 1:1-105. Соответствующая концентрация мицеллата в данном разведении (исходя из навески высушенного на фильтре вещества из водного раствора) составляет 2 мг/л.
Для выяснения влияния электронной активности воды (присущей как растворам мицеллата кальция, так и электрохимически активированным растворам) на жизнеспособность микроорганизмов был проведен эксперимент по неконтактному воздействию активированной воды. Необходимость постановки подобного эксперимента связана также с необходимостью приведения доказательной базы неконтактного действия мицеллата на организм теплокровных животных и человека. Если мицеллат при пероральном введении или при накожной экспозиции способен активировать метаболические процессы, то наиболее вероятный механизм такого действия должен быть неконтактным. В этом случае в качестве носителя взаимодействия является электрон, образующийся при распаде фазы ассоциированной воды.
Для приготовления электрически неравновесных сред использовался метод неконтактной активации: дистиллированная вода заливалась в сосуд из полипропилена с толщиной стенок 120 мкм, помещаемый в емкость с электрохимически приготовленным анолитом и като-литом водопроводной воды. Параметры неконтактной
Зависимость интенсивности (I) биолюминесценции микроорганизмов «Эколюм» в дистиллированной воде, подвергаемой неконтактной (через полипропиленовую пленку толщиной 120 мкм) активации католитом и анолитом (процент изменения к контролю), от времени экспозиции (t) исследованных проб.
активации дистиллированной воды определялись по окислительно-восстановительному потенциалу (Eh), значение которого в образцах составляло в католите, анолите и контроле 25, 350 и 243 мВ соответственно.
Полученные изменения интенсивности биолюминесценции тест-организмов, экспонированных в активированной дистиллированной воде (см. рисунок), отражают, с одной стороны, релаксационные характеристики активности воды в процессе суточной экспозиции, а с другой - значительное влияние зарядовых состояний объемной воды на параметры жизнедеятельности бактерий. Так, в среде с Eh = 25 мВ (экспонирование воды в католите) активность выше по отношению к контролю на 40%, в то время как в электронодефицитной среде жизнедеятельность микроорганизмов заторможена (на 60 % ниже относительно контроля). Важно отметить, что на вторые сутки, когда значения редокс-потенциала в активированной воде практически выравниваются (порядка 230-250 мВ), активность микроорганизмов в исследуемых средах слабо отличается от контроля.
Полученная закономерность подтверждает зависимость метаболических процессов от электронного состояния воды и окружающей среды, что может служить методологической базой оценки биологического действия воды, подвергаемой активации структурно напряженным мицеллатом кальция.
результаты и обсуждение
Учитывая, что основы гомеостаза клеток связаны с внутри- и межклеточной сигнализацией, осуществляемой с участием активных форм кислорода [7], то при оценке биологической роли физически активированной воды, включая растворы мицеллата кальция, необходимо учитывать тот неочевидный факт, что это взаимодействие может носить и неконтактный характер. Несмотря на то что неконтактное взаимодействие, определяемое особенностями квантового состояния, присуще макроскопическим системам, тем не менее его влияние может быть определяющим на уровне взаимодействия отдельных клеток и межклеточных структур.
Выполненные исследования также подтверждают выводы работы [8] о том, что механизмы регуляции опосредуются через образование АФК и изменение редокс-статуса внутриклеточной среды. Показано, что в отличие от массы химических посредников необходимым требованиям управления гомеостазом организма удовлетворяют электроны [9] в составе ион-радикальных форм АФК, поведение которых определяется квантовыми эффектами.
Использование мицеллата кальция, оказывающего неконтактное электронодонорное действие на клеточные структуры, позволяет компенсировать дефицит электронов и таким образом восстановить активность митохондриальных редуктаз и железосодержащих пептидов, необходимых для продукции регуляторных АФК. Восстановление нормального синтеза АФК специализированными системами клеток и регулирование ими редокс-состояния внутри митохондрий и в цитозоле клеток обеспечивают сигнальную трансдукцию мДНК и синтез регуляторных цитокинов. Активным интермедиатом сигнальной трансдукции служат высокоэнергетические состояния фазы ассоциированной воды, формируемые ион-радикальными формами АФК. Высокоэнергетические состояния фазы ассоциированной воды, по нашему предположению, реализуют свое направленное регуляторное действие посредством не-
32
локального формирования пространственно-временной организации многоосновного домена, определяющего наработку регуляторных Ras-нанокластеров [10].
В связи с этим изучение особенностей квантовых электронных процессов, ответственных за проявления чувствительности регуляторных межклеточных механизмов к изменениям электрофизического (ион-радикального) состояния межклеточной и внутриклеточной среды (воды), позволит создать научную основу гигиенизации и направленной коррекции электрофизического состояния питьевой воды, являющейся основным фактором поддержания активности системы неспецифического регулирования организма.
литер атура
1. Паймерова И.Н. Применение комплекса биоэлементов в мицеллярной форме отдельно и в сочетании с биокремнийорганической кормовой добавкой при выращивании поросят: Дис. ... канд. биол. наук. Дубровицы; 2010.
2 . Большакова А.Е., Мельникова Н.Б., Нистратова Л.Н., Пьян-зина И.П., Саликова Т.В., Гаврилова С.А., Красильникова Е.В. Суспензии для профилактики и лечения заболеваний костной ткани на основе мицеллата углекислого кальция и гиа-луроната натрия. Химико-фармацевтический журнал. 2012; 46(7): 45-51.
3. Гомбоев Д.Д. Физиологическое обоснование действия электрохимически активированных растворов поваренной соли на организм животных: Автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Новосибирск; 2009.
4. Рахманин Ю.А., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Методология оценки качества питьевой воды по структурно -энергетическим показателям. Гигиена и санитария. 2012; 4: 87-90.
5. Савостикова О.Н., Стехин А.А., Яковлева Г.В., Михайлова Р.И., Кирьянова Л.Ф. Оценка содержания структурированной фазы воды криофизическим методом. Гигиена и санитария. 2007; 6: 46-50.
6. ПНД Ф Т 14.1:2:3:4.11-04. Методика определения токсичности воды и водных вытяжек из почв, осадков сточных вод и отходов по изменению интенсивности бактериальной биолюминесценции тест-системой «Эколюм» на приборе «Биотокс-10». М.; 2004.
7 . Finkel T. Signal transduction by reactive oxygen species . J . Cell Biol. 2011; 194(1): 7-15.
8. Bras M. L., ClementM.V., Pervaiz S., Brenner C. Review reactive
oxygen species and the mitochondrial signaling pathway of cell death. Histol. Histopathol. 2005; 20: 205-20.
9. Kovacic P., Hall M.E. Bioelectrochemistry, reactive oxygen species, receptors, and cell signaling: how interrelated? J. Recept. Signal Transduct. 2010; 30(1): 1-9.
10 . JanosiL., LiZ., HancockJ.F., GorfeA.A. Organization, dynamics, and segregation of Ras nanoclusters in membrane domains . Proc . Natl. Acad. Sci . USA . 2012; 109(21): 8097-102.
References
1. Pajmerova I.N. Application of a set of bioelements in micellar form alone and in combination with organic silicon organic feed additive for growing pigs Synopsis diss cand biol Science: State Research Institute of Agricultural livestock, Dubrovitsy; 2010 (in Russian) .
2 . Bol’shakova A.E., Mel’nikova N.B., Nistratova L.N., P’janzina I.P., Salikova T. V., Gavrilova S.A., Krasil’nikova E.V Suspension for prevention and treatment of bone tissue based mitsellate calcium carbonate and sodium hyaluronate Chem Pharm magazine. 2012; 46(7): 45 - 51 (in Russian).
3. Gomboev D.D. Physiological basis of the electrochemically -activated solutions of sodium chloride on animals . summary of the thesis. Doctor. biol. Science: Novosibirsk; 2009 (in Russian).
4. Rakhmanin Ju.A., StekhinA.A., Yakovleva G.VMethodology to assess the quality of drinking water in the structural - energy performance. Hygiene and Sanitation. 2012; 4: 87 - 90 (in Russian).
5. Savostikova O.N., Stekhin A.A., Yakovleva G.V., Mihajlova R.I., Kir janova L.F. Assessment of the structured water phase by cryo - method. Hygiene and Sanitation. 2007; 6: 46-50 (in Russian).
6. HDPE FT 14.1:2:3:4.11-04 Analysis of toxic water and aqueous extracts from soils, sewage sludge and waste to change the intensity of bacterial bioluminescence test system “Ekolyum” on the device “Biotox-10”. Moscow; 2004 (in Russian).
7 . Finkel T. Signal transduction by reactive oxygen species . J. Cell Biology. 2011; 194(1): 7 - 15.
8. BrasM.L., ClementM.V., PervaizS., BrennerC. Review Reactive oxygen species and the mitochondrial signaling pathway of cell death. Histol Histopathol. 2005; 20: 205 - 220.
9. Kovacic P., Hall M.E. Bioelectrochemistry, reactive oxygen species, receptors, and cell signaling: how interrelated? Journal of Receptors and Signal Transduction. 2010; 30(1): P. 1-9.
10 . JanosiL., Li Z., Hancock J.F., GorfeA.A. Organization, dynamics, and segregation of Ras nanoclusters in membrane domains . Proc . Nat. Acad. Sci. USA. 2012; 109(21): 8097-102.
Поступила 27.02.13
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2013 УДК 613.32:616.9-022.35(477)
Е. В. Сурмашева, Г. И. Корчак, А. И. Михиенкова, Н. А. Никонова, М. А. Росада
ТРЕБОВАНИЯ К КАЧЕСТВУ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ В УКРАИНЕ И ИНФЕКЦИОННАЯ ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ С ВодНЫМ ПУТЕМ ПЕредАЧИ ВоЗБУдИТЕЛЕЙ
Государственное учреждение «Институт гигиены и медицинской экологии им. А. Н. Марзеева» НАМН Украины, 02660, Киев, Украина
Приведены требования к качеству питьевых вод на Украине по микробиологическим показателям в новом государственном документе «Гигиенические требования к воде питьевой, предназначенной для употребления человеком» (ГсанПиН 2.2.4-171-10).
Представлен анализ качества воды открытых водоемов и воды централизованного водоснабжения за 2007-2011 гг., а также 1992-1996 гг. по санитарно-бактериологическим показателям для проведения сравнительного ретроспективного анализа. Показано дальнейшее ухудшение качества воды открытых водоемов, основных источников водоснабжения населения. На этом фоне отмечено улучшение качества питьевой воды, число нестандартных проб снизилось до 3,6 % по сравнению с 8,8 % за предыдущие 15 лет. Этот показатель коррелирует с уменьшением количества вспышек инфекций, передающихся водным путем. Отмечены неудовлетворительная регистрация вирусных инфекций с водным путем передачи и рост гастроэнтероколитов невыясненной этиологии, куда могут входить острые вирусные кишечные инфекции. Обоснована целесообразность при бактериологическом исследовании воды в схеме идентификации общих колиформ оставить тест «ферментация глюкозы».
Ключевые слова: питьевая вода; микробиологические показатели; инфекционная заболеваемость; водный путь передачи
33
