CC BY
8
УДК 613.31:577.2 I2<204>
О. А. Ластков
О ГИГИЕНИЧЕСКОМ ЗНАЧЕНИИ СТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ВОДЫ
Кафедра общей гигиены Донецкого медицинского института
Вода в организме является одновременно и средой, и непосредственным участником физиологических и биохимических реакций. Ее свойства, как и свойства любых других веществ, определяются не только химическим составом, но и структурой. Вместе с тем значение структуры воды в гигиене пока практически не учитывается, что, вероятно, связано с отсутствием безупречной теории структуры воды и адекватных методов ее изучения.
Применяемые для этой цели ЯМР, диэлектрическая и инфракрасная спектроскопия и др. дают некоторую усредненную во времени достаточно лабильную картину структуры воды, энергии, числа межмолекулярных водородных связей. Особый интерес представляют пространственные и энергетические характеристики водородных связей, определяющие, по выражению Л. Поллинга, «структурой» воды.
В последнее время структурные особенности воды стали предметом пристального внимания многих исследователей, а результаты их работ представлены на конференциях, в аналитических обзорах (П. Л. Привалов; Н. А. Гусев; Dandliker и Saussure; Lumry, и др.) и сборниках, в частности в издании Ленинградского университета «Структура и роль воды в живом организме». Наиболее полно, поданным Drost-Hansen и др., экспериментально изучена и теоретически обоснована двухструктурная модель О. Я - Самойлова. Если учитывать наличие в воде разного рода кластеров, то двух-структурную модель можно расширить до многоструктурной.
По современным представлениям, связанная живыми тканями и покрывающая их мономолекулярным слоем вода обладает льдоподобной структурой с тетраэдрической координацией соседних молекул, соединенных водородными связями (Warner, и др.). Она замерзает при температуре —20°, подвижность ее молекул примерно равна подвижности молекул льда, энергия дегидратации — теплоте плавления льда (А. Г. Пасынский; П. Нобел, и др.). Такая связанная вода называется в литературе структурной, структурированной, квазикристаллической, льдоподобной и др. Кроме того, в тканях имеется свободная вода, которая выкристаллизовывается при температуре около 0°. Она имеет структуру обычной воды со значительно меньшим числом водородных связей (П. Л. Привалов, и др.).
В живом организме часть обычной воды, взаимодействующая с тканями, может упорядочивать свою структуру и приобретать характеристики льдоподобной воды. Структурированную воду человек получает со свежими, не-денатурнрованными, продуктами растительного и животного происхождения, а также при питье талой воды, в которой после размораживания, по данным П. Л. Привалова, П. Нобела и др., около 80% молекул сохраняет льдоподобную структуру. Некоторые аспекты биологической роли структурированной воды достаточно подробно рассмотрены в работах П. Л. Привалова, Н. А. Гусева, Warner и др. По их данным, вода, имеющая льдоподобную структуру, более важная для сохранения функций и жизнеспособности тканей человека и растений, чем свободная. Вода с квазикристаллической структурой является катализатором ряда биохимических реакций (И. В. Тюньков, и др.), она играет важную роль в процессах, осуществляющих связь в живом организме, точнее в управлении потенциальными возможностями этого аппарата (П. Л. Привалов; С. В. Конев и соавт.; 10. П. Сырников; Dandliker и Saussure; Chang и соавт., и др.). Ю. Клам и соавт. отметили благоприятное влияние талой воды на повышение устойчивости эритроцитов. По данным И. Г. Лобиной, плодовитость самок белых мышей, потреблявших талую воду, увеличивалась. По материалам
Р. А. Сахановой, количество связанной воды в тканях возрастало по мере повышения резистентности подопытных животных.
Большинство цитированных работ с некоторыми допущениями позволяет считать свежеталую воду (СТВ) по основным физическим пара-метрам почти идентичной структурированной воде тканей живого * организма.
В организме и вне его имеются факторы, «размывающие» льдоподоб-ную структуру молекул воды. От их мощности, очевидно, зависит соотношение количества льдоподобной и свободной воды.
По данным Л. А. Абсцедарской и соавт., Н. А. Гусева и др., угнетение процессов жизнедеятельности растений ведет к снижению содержания в тканях структурированной воды. В работе Р. А. Сахановой, В. И. Роки-тянского и Ю. В. Якимова и др. показано, что повреждение живых тканей теплокровных и их денегерация сопровождаются уменьшением концентрации связанной воды. На основании анализа данных литературы Ю. К. Никольский пришел к закономерному выводу о том, что патологическим изменениям тканей, переходу их в парабиотическое состояние предшествует значительное снижение содержания в них воды с льдоподобной структурой молекул.
Несмотря на непривычность и сложность истолкования приведенные данные позволяют считать, что структурированная вода тканей является одним из основных субстратов, воспринимающих различные воздействия на систему биополимер — вода и определяющих неспецифические ответные реакции организма. Несоответствие вероятных энергетических взаимодействий на субмолекулярном уровне изменениям структуры воды привело А. Сент-Дьердьи к заключению о недостаточности физико-химических характеристик этих процессов и целесообразности введения специфических параметров, учитывающих биологическую эффективность, которая с по- ь зиций физика может представляться невероятной. *
Данные изучения особенностей биологического действия СТВ, проведенного по общепринятым методам на нашей кафедре за последние 7 лет в экспериментах иа животных и путем наблюдении за здоровыми людьми, подтвердили обоснованность заключений А. Сент-Дьердьи и позволили установить ряд неизвестных ранее свойств СТВ.
Чтобы исключить вероятность ошибок, связанных с различиями химического состава воды, каждый опыт и наблюдение проводили с одновременно отобранной прокипяченной дистиллированной или водопроводной водой. Воду до опыта сохраняли в плотно закрывающихся сосудах. В половине сосудов воду замораживали при температуре —4—6°, в остальных сохраняли при температуре 5° и использовали для контрольных исследований. При проведении микробиологических исследований аналогичным образом обрабатывали жидкие питательные среды. Размораживание производили при комнатной температуре непосредственно перед наблюдением. Полученную после размораживания воду или среду мы условно называли демагнетизи-рованной.
По опытным данным, нагрев СТВ свыше 37° ведет к полной потере биологически важных свойств. При хранении СТВ наблюдается постепенное снижение эффективности ее биологического действия. За каждые 16 ч хранения она теряет около 50% исходной активности.
Установлено, что растворимость пылевидной кристаллической 8Ю2 ^
в СТВ по сравнению с обычной возрастает почти на 30%.
Интенсивность роста и размножения грамположительных бактерий и грибов в размороженном мясо-пептонном бульоне была в 1'/а раза и более выше, чем в среде, не подвергавшейся предварительному замораживанию (В. Т. Подгорнова и О. А. Ластков).
Нанесение СТВ на слизистую оболочку пищевода лягушки или носа человека приводило к повышению скорости мукоцилнарного транспорта почти в 2 раза (Д. О. Ластков). Этот эффект может быть использован для
профилактики и лечения «пылевых» и других заболеваний слизистой оболочки верхних дыхательных путей.
В нескольких сравнительных опытах на животных было установлено, что питье СТВ ускоряет репарационные процессы. Этот эффект, очевидно, щ связан с заместительным введением в организм извне структурированной
воды, концентрация которой, по данным Р. А. Сахановой, В. И. Рокитян-ского и Ю. В. Якимова и др., резко снижается в поврежденных тканях.
В процессе опытов на животных было подмечено, что СТВ обладает выраженным адаптогенным действием (Г. Я- Гончаров; О. А. Ластков), которое наиболее полно выявлялось в экстремальных условиях. Содержание животных в этих группах различалось только в одном — животные контрольных групп получали для питья обычную воду или им делали подкожные инъекции физиологического раствора, животные опытных групп — СТВ или подкожные инъекции физиологического раствора, приготовленного на свежеталой дистиллированной воде. Количество инъецируемого раствора в день составляло для крысы 1 %, для мыши 2% веса тела. Адаптоген-ный эффект отмечался у крыс через I1/*—2 ч, у мышей через 30—40 мин после введения. Критерием адаптогенного действия служили гипоксиче-ские пробы или время жизни в тепловой камере до остановки дыхания.
В ряде опытов с дозированной, не приводящей к гибели тепловой нагрузкой были изучены высота подъема температуры тела, скорость ее восстановления после удаления животных из камеры и др. Выявлено, что и питье, и парентеральное введение СТВ на 50—80% удлиняют время жизни животных в условиях гипоксии, в тепловой камере, ускоряют нормализацию температуры тела после прекращения нагрузок и др.
По данным продолжающихся исследований, возникновение «состояния неспецифически повышенной резистентности» (по Н. В. Лазареву) при введении СТВ извне обусловлено изменением проницаемости мембран и пере-4 стройкой функционального состояния адренергических и других рецепто-
ров. Наши данные в целом согласуются с результатами исследований В. Н. Измайловой и П. А. Ребнндера, показавших роль гидрофобных взаимодействий в образовании комплексов белков с неполярными активными веществами (гормонами, лекарственными веществами), при переносе и обмене веществ в живых организмах. По периоду действия СТВ, по концепции Р. М. Баевского и Е. С. Геллера, захватывает энергетический и информационный уровни организации.
Как известно, длительное потребление СТВ народами Крайнего Севера и гор не приводит к неблагоприятным последствиям, поэтому ряд исследований был проведен у рабочих «горячего» производства и шахтерах-угольщиках. В условиях «горячего» производства питье СТВ по сравнению с обычной водой достоверно снижало температуру кожи и тела, выраженность неблагоприятных физиологических сдвигов, сопровождающих работы при высоких температурах воздуха.
На 2 шахтах в течение года прослежено влияние систематических ингаляций СТВ на состояние слизистой оболочки носоглотки и на заболеваемость горняков катарами верхних дыхательных путей, ангинами, бронхитами. Оказалось, что ингаляции СТВ способствовали нормализации основных функций слизистой оболочки и достоверно сокращали по указанной группе заболеваний число случаев и трудопотери на 400 дней на 1000 ра-^ ботающих за год. Никаких жалоб и осложнений в процессе наблюдений
■ не было.
Данные литературы и результаты проведенных исследований позволяют считать, что изменение структуры воды влияет на ее биологическую активность, это, очевидно, следует учитывать при гигиенической оценке.
После дополнительных исследований, которые позволяют исключить вероятность нежелательных побочных эффектов СТВ, и определения оптимальной дозировки ее можно будет рекомендовать для широкого использования с профилактическими целями в тех случаях, когда необходимо компеи-
сировать дефицит или недостаточное поступление структурированной воды извне.
ЛИТЕРАТУРА. Абсцедарская Л. А., Мнфтахутднно-ва Ф. Г., Федотов В. Ф. — «Биофизика», 1968, т. 13, с. 630—636. — Б а е в -с к и и Р. М., Геллер Е. С. — В кн.: Методологические вопросы биокибернетики. М., 1974, с. 162—166. — Гончаров Г. Я. — В кн.: Проблемы клинической и экспериментальной медицины. М., 1974, с. 325—325. — Гусев Н. А. Состояние воды в растении. М., 1974. —Измайлова В. Н., Ребиндер П. А. Структурообразование в белковых системах. М., «Наука», 1974. — К л а м Ю., К е э п Т., М а й е р М. — «Изв. АН Эстонск. ССР. «Биология», 1972, № 1, с. 86—88. - Конев С. В., А к с е н -ц е в С. Л., Черницкий Е. А. Кооперативные переходы белков в клетке. Минск, 1970. — Ластков О. А. — В кн.: Проблемы клинической и экспериментальной медицины. М., 1974, с. 331—338. —Ластков Д. О. — Там же, с. 330—331. —Ластков О. А., Лозицкая В. И. — В кн.: Научная конференция по итогам научно-исследовательской работы Донецкого мед. ин-та. Донецк, 1973, с. 10—11.—Лоби-н а И. Г. — В кн.: Вопросы гематологии, радиобиологии и биологического действия магнитных полей. Томск, 1965, с. 93—97. — Никольский Ю. К. — В кн.: Генетические н цитологические исследования ядер и цитоплазматической наследственности. Минск, 1973, с. 250—259. — Пасынский А. Г. Биофизическая химия. М., 1963. — П о д г о р н о в а В. Т., Л а с т к о в О. А. — «Открытия», 1974, № 9. — П р и в а -лов П. Л. — «Биофизика», 1968, т. 13, вып. 1, с. 163—177.— Р о к и т я и с к и й В. И., Якимов Ю. В.—«Ортопед, травматол.», 1971, №9, с. 35—39.— Самойлов О. Я- Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов. М., 1957. — Саха нова Р. А.—«Лабор. дело», № II, с. 677—681.—Структура и роль воды в биологических объектах. Сб., М., «Наука», 1967. —Структура и роль воды в живом организме. Сб. 1, Л., 1966; сб. 2, Л., 1968; сб. 3, Л., 1970. —Сырников Ю. П. — В кн.: Конформациониые изменения биополимеров в растворах. М., 1973, с. 144—148. — Тюньков И. В. Сравнительное изучение активности ферментов в талой и дистиллированной воде. Автореф. дне. канд. Иркутск, 1968. — Н о б е л П. Физиология растительной клетки. М., 1973. — П о л и и г Л. Общая химия. М., 1974. — Сент-Дьер-д ь и А. Введение в субмолекулярную биологию. М., 1964. — Chang D. С. — «Nature», 1972, v. 235, р. 170—171. — Dandi iker W. В., Saussure V. А. — In: Hair M. L. (Ed.) The Chemistry of Biosurfaces. V. 1. New York, 1971, v. 1, p. 1 — 43. — Drost-Hansen W. — «Ann. N. Y. Acad. Sei.», 1973, v. 204, p. 100—112. — L u m -г y R. — Ibid., 1974, v. 227, p. 471—485. — Warner D. T. — In: Annual Reports in Medical Chemistry. 1969. New York, 1970, p. 256—265.
Поступила 23/1V 1975 г
УДК 613.31-07(049.3(
Проф. В. Д. Ванханен, проф. А. А. Шаптала, доц. В. А. Шаптала (Донецк)
ПО ПОВОДУ ЗАМЕЧАНИЙ Б. Г. АФАНАСЬЕВА НА СТАТЬЮ «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТРЕБНОСТИ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА В ВОДЕ»1
В своей критической статье Б. Г. Афанасьев ставит под сомнение новизну предлагаемого нами способа определения потребности организма человека в воде в период работы («Гиг. и сан.», 1974, № 10, с. 65) лишь па том основании, что он основывается на «... старом классическом методе взвешивания».
Новизна способа заключается не в этом, а в принципиально ином подходе к установлению потребности организма в жидкости в период работы, которая несоизмерима с общими влагопотерями организма.
Возникает вопрос, какая часть теряемой организмом жидкости должна быть восполнена с питьем и пищей, или, другими словами, каков допустимый дефицит веса тела, при котором не наблюдается изменений функционального состояния организма. При сопоставлении нами суточных кривых динамики веса с показателями функционального состояния организма было установлено, что работоспособность падает не при всяком дефиците веса тела; наиболее резкое снижение функциональных способностей организма наблюдается только с того момента, когда вес тела становится ниже
1 «Гиг. и сан.», 1976, № 5, с. 94.
