ЭФФЕКТЫ ВОДЫ, АНАЛОГИЧНОЙ МАРСИАНСКОЙ ПО ИЗОТОПНОМУ СОСТАВУ, НА ОРГАНИЗМ МЛЕКОПИТАЮЩИХ Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

2024

ВОДНЫЕ РАСТВОРЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Приглашенный доклад

ЭФФЕКТЫ ВОДЫ, АНАЛОГИЧНОЙ МАРСИАНСКОЙ ПО ИЗОТОПНОМУ СОСТАВУ, НА ОРГАНИЗМ

МЛЕКОПИТАЮЩИХ

Джимак С.С.,12 Лясота О.М.,2 Козлова Е.А.,1 Рубайло А.Д.,1 Козин С.В.12

1 ФГБОУ ВО «Кубанский государственный университет» 350040, г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149 2 ФГБУН ФИЦ «Южный научный центр РАН», 344006, г. Ростов-на-Дону, пр. Чехова, 41

e-mail: [email protected]

На Марсе содержание дейтерия в ледниках на полюсах, на вершинах гор и экваторе имеют гораздо большую разницу: ~155 —1246 ppm [1]. Ранее нами было установлено, что при потреблении воды с содержанием дейтерия 750 ppm, наблюдается усиление антиоксидантного потенциала в тканях печени и в плазме крови лабораторных животных [2]. Известна теория изотопного резонанса и влияние среды с содержанием 370 ppm по дейтерию на активность микроорганизмов [3]. Однако исследования влияния на организм млекопитающих воды, соответствующей по дейтерию верхнему марсианскому диапазону, ранее не проводились. На сегодняшний день известно, что колебания концентрации дейтерия в питьевой воде в небольшом диапазоне могут приводить к активационным (за счет реализации реакций адаптации организма) и ингибирующим эффектам [4-6]. В работе представлены результаты экспериментов, доказывающих развитие стрессовой реакции на фоне потребления питьевого рациона с содержанием дейтерия 1200 ppm и формирование перекрестной адаптации в тканях головного мозга к действию иммобилизационного стресса. Было установлено, что потребление лабораторными животными питьевого рациона с концентрацией дейтерия 1200 ppm приводит к накоплению дейтерия в крови и тканях, а скорость изотопного D/H обмена максимальна в первую неделю и замедляется при более продолжительном воздействии. При этом в первые две недели наблюдается нарушение редокс равновесия в крови и тканях головного мозга в сторону усиления продукции свободных радикалов, которое выравнивается в четвертую неделю эксперимента. По мере поступления дейтерия, в организме происходит активация антиоксидантной системы, а также усиление экспрессии провоспалительных молекул в первые три недели эксперимента. Эти процессы являются результатом компенсаторных реакциях на дейтериевый стресс. На фоне стрессовой реакции, вызванной изменением содержания дейтерия в организме, возникают колебания лейкоцитарного и метаболического профиля крови лабораторных животных, а также численности микробиома кишечника.

Установлено, что длительное потребление утяжеленной дейтерием воды с концентрацией дейтерия 1200 ppm способствовало развитию перекрестной адаптации к действию иммобилизационного стресса. Таким образом, изменение изотопного D/H состава на фоне питьевого рациона с концентрацией дейтерия 1200 ppm приводит к развитию адаптационного синдрома и активации защитных механизмов к действию стресса иной природы.

Работа выполнена при финансовой поддержке государственного задания ЮНЦ РАН№122020100351-9. Литература:

[1] G.L. Villanueva, M.J. Mumma, R.E. Novak, H.U. Kaufl, P. Hartogh, T. Encrenaz, M.D. Smith, Strong water isotopic anomalies in the martian atmosphere: Probing current and ancient reservoirs, Science, 348(6231), 218-221. (2015).

[2] S.V. Kozin, O.M. Lyasota, A.A. Kravtsov, E.V. Chikhirzhina, V.A. Ivlev, K.A. Popov, A.A. Dorohova, V.V. Malyshko, A.V. Moiseev, A.V. Drozdov, S.S. Dzhimak, Shift of Prooxidant-Antioxidant Balance in Laboratory Animals at Five Times Higher Deuterium Content in Drinking Water // Biophysics. V. 68. N2, P. 289-294. (2023.). DOI: 10.31857/S0006302923020163

[3] X. Xie, R.A. Zubarev, Isotopic Resonance Hypothesis: Experimental Verification by Escherichia coli Growth Measurements // Scientific reports. 5, 9215. (2015).

[4] A. Kravtsov, S. Kozin, A. Basov, E. Butina, M. Baryshev, V. Malyshko, A. Moiseev, A. Elkina, S. Dzhimak, Reduction of deuterium level supports resistance of neurons to glucose deprivation and hypoxia: Study in cultures of neurons and on animals, Molecules, 27, 243, (2022).

[5] A.A. Basov, L.V. Fedulova, M.G. Baryshev, S.S. Dzhimak, Deuterium-depleted water influence on the isotope 2H/1H regulation in body and individual adaptation, Nutrients, 11, 1903, (2019).

[6] A.V. Syroeshkin, N.V. Antipova, A.V. Zlatska, I.A. Zlatskiy, M.D. Skylska, T.V. Grebennikova, V.V. Goncharuk, The effect of the deuterium depleted water on the biological activity of the eukaryotic cells, Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 50, pp. 629-633, (2018).