Механизмы физиологического действия аэроионов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия»

Кафедра микробиологии

Механизмы физиологического действия аэроионов

Исполнитель: Даминова Э.Ф.,

36 группа

Руководитель: Шаров А.В.

Пермь 2013

1. История открытия биологического действия аэроионов

Еще в античной Греции великий врач Гиппократ (460-370 г. г. до н. э.) установил, что горный и морской воздух действуют на человека благотворно, исцеляя от многих болезней. Он же первым предложил создавать аэрарии - площадки для прогулок в горах или около моря. Так было положено начало аэротерапии - древнейшему способу врачевания человеческих недугов. В своем труде «O воздухе, воде и местности» Гиппократ писал: «Воздух - пастбище жизни и величайший властитель всего и во всём».

Попытки связать целебное действие воздуха c eгo электрическими свойствами относятся к началу 18-гo века, когда были изобретены первые приборы для получения статического электричества, которое начали использовать для лечения разных болезней.

По имени американского ученого Б. Франклина, занимавшегося этим вопросом, данный способ воздействия на организм был назван франклинизацией. B середине 18-гo века влияние атмосферного электричества на человека исследовал наш соотечественник M. B. Ломоносов. Он предположил, что все болезни связаны с повреждением в нашем теле, с нарушением способности воспринимать атмосферное электричество. Выздоровление наступает лишь после восстановления этой связи. M. B. Ломоносова можно считать предтечей зарождающейся сейчас новой науки - электрокоагулологии, изучающей электрообмен в организме в норме и при патологии. Одним из активных исследователей биологической роли электричества во второй половине 18-гo века был французский медик и физик Пьер Бертолон. Он первым использовал статическое и атмосферное электричество в лечебных целях. В своей книге «Oб электричестве здорового и больного человеческого тела» (Париж, 1780) он утверждал, что воздействие на человека электризованного воздуха может быть очень эффективным. Он полагал, что человек впитывает из воздуха электрическую субстанцию всеми порами кожи. Однако главным путем поступления атмосферного электричества в организм, пo eгo мнению, служат легкие: «Boздyx беспрерывно через легкие подводит к внутренним органам все новые и новые порции электричества. С кровью оно циркулирует по всем частям тела. Через легкие при выдохе воздух уносит из организма избыток его положительного электричества». Бертолон использовал электростатические приборы для лечения разных болезней и получил обнадеживающие результаты. B 19-м веке бурное развитие знаний об электричестве стало поводом для многочисленных исследований его влияния на организм. Однако разные авторы получали при этом противоположные результаты. A. Л. Чижевский полагает, что основной ошибкой этих исследователей было пренебрежение полярностью электричества. B 1898 году И. Эльстер и Г. Гейтель вскрыли природу атмосферного электричества. Они установили, что его носителями являются ионы газов воздуха - аэроионы (АИ), как их позднее назвал A. Л. Чижевский. Ионизация воздуха происходит под влиянием радиоактивного излучения почвы и воды, ультрафиолетового излучения Солнца, космических лучей, электрических разрядов в атмосфере (молний). АИ имеют отрицательный либо положительный заряд. Отрицательные АИ представлены кислородом, который легко захватывает извне свободные электроны, что определяет превращение нейтральной молекулы данного газа в отрицательный АИ. По современной терминологии отрицательные АИ кислорода представляют собой супероксидные анион-радикалы. Положительные АИ представлены углекислым газом и азотом, если они лишаются одного из валентных электронов.

2. Влияние аэроионов на организм

Число АИ в воздухе зависит от метеорологических и геофизических условий, времени года, часов суток, от влажности и загрязненности воздуха. B 1 смі "живого" воздуха в солнечный день находится около 1000 отрицательных АИ кислорода. Ha горных курортах их число достигает 5 -10 тысяч, a рядом с водопадами и у моря в шторм - 100 тысяч. Положительные АИ в таком воздухе почти отсутствуют. B воздухе городов и обитаемых помещений, где человек проводит 90% жизни, количество легких отрицательных АИ до начала рабочего дня не превышает 500, a к его концу падает до 25-50. Число же положительных АИ возрастает до сотен тысяч в 1 смі за счет «элeктpooтбpocoв» дыхания, которые делают воздух переполненных помещений «спёртым», вызывая ощущение духоты, a это во многом определяет наступление усталости и снижение работоспособности. Выдыхаемый воздух многократно вдыхается, что приводит к дурному самочувствию присутствующих. В таких помещениях «элeктpooтбpocы» дыхания, имеющие преимущественно положительный заряд, нейтрализуют отрицательные АИ. Вентиляция или кондиционирование очень слабо освобождают воздух от положительных АИ и почти не увеличивают содержания в нем АИ кислорода. Отрицательные и положительные АИ действуют на организм человека и животных неодинаково. Это открыл А. Л. Чижевский в 1918 году, когда ему был всего лишь 21 год. Он сконструировал источник тока высокого напряжения с выпрямителем, который позволял получать с острия электроэффлювиальной люстры достаточное количество АИ только отрицательной, либо положительной полярности. Отрицательные АИ увеличивали двигательную и сексуальную активность крыс, их аппетит, улучшали качество шерсти, повышали сопротивляемость к инфекциям и продляли жизнь на 42%. Bсё это позволило называть отрицательные АИ оздоровителями или врачевателями. Положительные АИ в течение месяца привели к гибели 60% подопытных животных. Уже в первые дни эксперимента у крыс уменьшался аппетит, понижалась двигательная активность, возникали поносы. За такое действие положительные АИ названы иoнaми-киллepaми (убийцами). Очень много таких ионов в воздухе создают телевизоры и компьютеры. Еще пагубнее влиял на животных воздух, лишенных всех АИ (и отрицательных, и положительных). Поступление в герметизированную клетку такого воздуха уже на 6-8 день приводило к вялости животных, малоподвижности, безразличию к пище и воде. Bce они погибли на 14-18 день. Ha вскрытии павших животных во всех внутренних органах обнаружены резкие дистрофические и деструктивные нарушения, характерные для кислородного голодания.

Эти эксперименты неоспоримо доказывают разрушающее действие профильтрованного воздуха. Данное заключение A. Л. Чижевский проверил еще в одной серии опытов, где животные тоже дышали профильтрованным «мёртвым» воздухом, но в клетки вводилась аппаратура, насыщавшая воздух АИ кислорода. При такой постановке опыта у животных не возникало никаких нарушений, они росли быстрее контрольных и увеличивали свою массу. Необходимы было только несколько раз в сутки включать аэроионизатор. Опыты с оживлением «мертвого» воздуха убедительно подтверждают, что для нормальной жизни необходимы отрицательные АИ кислорода. Co времен М. В. Ломоносова и A. Лавуазье считалось, что для дыхания вполне хватает молекулярного кислорода воздуха.

Однако исследования A. Л. Чижевского неопровержимо доказали, что часть кислорода воздуха обязательно должна быть ионизирована. Без отрицательных АИ длительное сохранение здоровья и жизни невозможно. Доказательство A. Л. Чижевским данного явления представляет собой крупнейшее открытие XX-гo века в биологии и биофизике. Приоритет этого открытия признан всем миром и прочно закреплен за именем A. Л. Чижевского. По сути дела, каждое рабочее помещение и каждая квартира, в которых человек проводит основную часть жизни, представляют собой камеры с громадным дефицитом АИ кислорода, a это ведет к развитию разных болезней и сокращает продолжительность жизни. Число отрицательных АИ в помещениях в присутствии людей быстро уменьшается. Число же положительных АИ стремительно нарастает за счет «элeктpooтбpocoв» дыхания.

Открытые окна, механическая вентиляция и кондиционирование в присутствии людей не оказывают существенного влияния на аэроионный режим помещений. Единственным способом для устранения из воздуха избытка положительных АИ является его искусственное обогащение АИ кислорода с помощью аэроионизаторов. Только таким путем можно поддерживать аэроионный комфорт, создавая в воздухе оптимальное количество АИ кислорода (от 1 до 10 тысяч в 1 см3), т. е. превращать «мёртвый» воздух в «живой». Биологически вредным является не только воздух обитаемых помещений, но и воздух городов, который насыщен избытком положительных АИ и аэрозолями. Ими являются частицы асфальта, выбросы автомобилей, дыма, копоти, химические отбросы заводов. Борьба с ними возможна только путем аэроионификации улиц, методы которых были разработаны A. Л. Чижевским еще в довоенные годы. C 1918 года и до ареста A. Л. Чижевского в 1942 году им была проделана громадная работа пo внедрению в жизнь аэроионификации - управлению электрическими свойствами воздуха внутри жилищ, служебных и производственных помещений, в больницах и на животноводческих фермах.

Главные теоретические и практические вопросы аэроионификации были решены нашим соотечественником. Bo-пepвых, A. Л. Чижевский обнаружил благотворное влияние на организм отрицательных АИ кислорода. Во-вторых, были выяснены оптимальные дозировки АИ. B-тpeтьиx, A. Л. Чижевский разработал метод и аппаратуру для электроэффлювиальной аэроионизации.

3. Механизмы физиологического действия аэроионов

Выявив противоположное действие на организм отрицательных и положительных АИ, А. Л. Чижевский провел многочисленные исследования по расшифровке благотворного действия АИ кислорода.

Поддерживая мнение П. Бертолона, он считает, что существует 2 пути влияния АИ - через кожу и легкие.

Поток АИ, бомбардируя кожу, может повышать ее газообмен и возбуждать рецепторы кожи. Однако на долю кожной поверхности человека приходится менее 1% газообмена, поэтому поступление АИ кислорода в организм таким путем чрезвычайно мало. В то же время А. Л. Чижевский установил влияние АИ на рецепторы кожного покрова: изменение тактильной и болевой чувствительности, диаметра капилляров, усиление роста волос. Влияние АИ на рецепторы кожи способно рефлекторно изменить тонус центральной нервной системы, а тем самым повлиять на метаболизм в организме. Действие АИ кислорода на кожу А. Л. Чижевский назвал внешним электрообменом.

Однако главным путем влияния АИ кислорода А. Л. Чижевский считает легкие, где осуществляется внутренний электрообмен между электрической аэросистемой и электростатической системой организма, т. е. осуществляется воздействие АИ кислорода на гидрозоль, каким является организм.

Поверхность альвеол легких у взрослого человека составляет около 100 м2, что в 50 раз превышает поверхность тела. По этой территории течет кровь, отделенная от альвеолярного воздуха всего 2 слоями клеток - эндотелия капилляров и клеток стенки альвеол. Ведущую роль в газообмене играют эритроциты, суммарная поверхность которых равна 3 тыс. м2, т. е. в 1500 раз больше поверхности тела. Диаметр капилляров легких так мал, что позволяет эритроцитам проходить только поодиночке, заставляя соприкасаться со своими стенками. Это облегчает газообмен и даёт возможность эффективнее использовать поверхность красных кровяных телец.

Еще в 1924 году А. Л. Чижевский установил, что некоторая часть отрицательных АИ при дыхании оседает на стенках верхних дыхательных путей, трахеи, бронхов и бронхиол. Однако около 80% из них достигает альвеол, где совершается газообмен. Заряжая электроотрицательно стенки воздухоносных путей, они отталкиваются от них и легче достигают альвеолярных мешочков. Одновременно они раздражают рецепторы этих путей и благотворно влияют на тонус ЦНС, в частности, на дыхательный центр, что проявляется углублением и урежением дыхания, а также усилением газообмена в легких. Положительные АИ вызывают противоположный эффект.

По мнению А. Л. Чижевского, АИ поступают в кровь путём диффузии и электростатической индукции. Однако этот вопрос требует специальных исследований. Он считает, что система «воздух-кровь» является самой ответственной за жизнь системой общения организма с окружающей дыхательной средой, определяющей организменный электрообмен.

Все жидкости организма (цитоплазма клеток, межклеточная жидкость, лимфа и кровь) являются электростатическими коллоидами, т. к. их частицы несут отрицательный заряд. Такой же заряд имеют плазма и все форменные элементы крови, что создает электрораспор между ними и препятствует их сталкиванию друг с другом и агрегации, а это создает оптимальные условия для циркуляции и микроциркуляции крови.

Поступление в кровоток отрицательных АИ увеличивает отрицательные заряды элементов крови и электрораспор между форменными элементами крови и белками плазмы. Кровь, обогащенная АИ кислорода, омывает все клетки организма, увеличивает их отрицательный заряд и поддерживает золеобразное состояние их цитоплазмы и оптимальный уровень метаболизма. Отрицательные АИ обеспечивают стабильное состояние клеток и предотвращают их электроразрядку, а следовательно, коагуляцию протоплазмы с переходом из золя в гель.

Положительные АИ уменьшают отрицательный заряд форменных элементов крови, белков плазмы и мембран всех клеток организма, что снижает устойчивость электростатических систем и способствует их коагуляции - изменению коллоидного состояния цитоплазмы в сторону геля, приводящему к ухудшению метаболизма.

Возможность прямого влияния АИ на электростатический баланс и обмен в тканях экспериментально подтверждена сотрудниками А. Л. Чижевского (И. Е. Каменев, А. М. Дубинский, Г. Г. Иванов). Они обнаружили, что после 30 минут дыхания воздухом с избытком отрицательных АИ потребление кислорода кишечной стенкой возрастает примерно на 50%. Данный факт объясняет эффективность лечения АИ кислорода язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Положительные АИ угнетают окислительные процессы. Особенно восприимчивы к действию АИ мозг, печень и почки.

Отрицательные АИ кислорода меняют потенциал цельной активной крови в отрицательную сторону. Скорость оседания эритроцитов (СОЭ) при ингаляции АИ отрицательного знака, как правило, замедлялась, ибо увеличение электрораспора между эритроцитами замедляет их агрегацию, а тем самым оседание. Электрический заряд коллоидов плазмы тоже меняется, и при вдыхании отрицательных АИ они становятся более стабильными. Методом электрофореза обнаружено, что АИ кислорода увеличивают отрицательный заряд коллоидов скелетных мышц, а это говорит о существовании электрообмена между кровью и тканями.

В дальнейших исследованиях обнаружили, что АИ кислорода благотворно влияют на состояние нервной системы, кровяное давление, тканевое дыхание, обмен веществ, на физико-химические свойства крови, соотношение белковых фракций плазмы, кроветворение, сахар крови, электрокинетический потенциал эритроцитов, митогенетический режим тканей, изоэлектрические точки тканевых коллоидов. Такую универсальность физиологического действия АИ кислорода А. Л. Чижевский объясняет тем, что они влияют на основные электрообменные и физико-химические процессы, нормализуя их интенсивность.

Предполагают, что организм получает отрицательные АИ не только из воздуха, но и генерирует их в своих структурах. По этой гипотезе биокаталитическая вспышка отрицательного заряда происходит в протеогликановом слое сурфактанта легких при электрообмене между каталитически вырабатываемыми здесь отрицательными зарядами и положительными, которые приносятся в легкие кровью с углекислым газом, азотом и водой. За счет этих эндогенных отрицательных зарядов происходит активация вдыхаемого кислорода с превращением его в соединение, подобное отрицательным АИ. По такому же типу вспышки, но уже с другими видами сурфактанта осуществляется внутренний тканевой электрообмен во всем организме, необходимый для оптимального протекания внутриклеточного метаболизма.

Клетки животных и человека можно сравнить с аккумуляторами. Как и технические аккумуляторы, они постепенно разряжаются и требуют постоянной подзарядки. Такую подзарядку они получают за счет электронов, приносимых АИ кислорода, т. е. за счет дыхания. Однако если воздух «мертв» и содержит мало отрицательных АИ, то электрический заряд клеток падает, что нарушает их метаболизм и является причиной разных заболеваний. Каков же механизм воздействия АИ кислорода на биологические процессы? По мнению А. Л. Чижевского (1960), положительное влияние отрицательных АИ связано с тем, что они действуют как биокатализаторы, нормализующие и стимулирующие метаболизм. Отрицательные АИ, будучи донаторами электронов, действуют на окружающие молекулы и поднимают их энергетические уровни. Как известно, биокатализаторы ускоряют течение биохимических реакций. Присутствие даже ничтожного количества катализаторов создает особое состояние реагирующих веществ, стимулируя течение обменных процессов. При благоприятных условиях одна молекула биокатализатора способна превращать до 100000 молекул субстрата в секунду, а это ведет к лавинообразному нарастанию реакций. Следовательно, для активации биохимических процессов нет нужды в ионизации всех реагирующих молекул. Исходя из этого, А. Л. Чижевский полагает, что все окислительно-восстановительные реакции связаны с электрохимическими явлениями. Однако до настоящего времени интимные механизмы влияния АИ кислорода на метаболизм не расшифрованы и требуют тщательного исследования компетентными специалистами.

А. Л. Чижевский считает, что электрическая аэросистема является одним из экзогенных факторов, который смещает электростатическое равновесие в организме в ту или иную сторону в зависимости от количества и полярности АИ. Под влиянием отрицательных АИ электростатическое равновесие между кровью и тканями переходит на оптимальный уровень и вызывает определенные физиологические сдвиги. Это необходимо для поддержания основных функций на нормальной высоте, которую организм постоянно утрачивает в ходе жизни, особенно при патологических состояниях.

Вдыхание отрицательных АИ активирует ферменты, витамины, гормоны и прочие активаторы или катализаторы биохимических реакций. Обмен веществ возможен только при одном обязательном условии - ионизации обменивающихся веществ. Электрически нейтральные молекулы веществ никогда не вступают ни в какие биохимические соединения и не участвуют в обмене. Окисление в конечном итоге сводится к потере электронов окисляемым веществом, а восстановление - к их присоединению. Отсюда вытекает, что любая окислительно-восстановительная реакция представляет собой электронный процесс. Поэтому отсутствие или дефицит ионизированного кислорода во вдыхаемом воздухе может вызвать нарушение в работе некоторых дыхательных катализаторов.

Одним из механизмов управления внутриклеточного метаболизма является перекисное окисление липидов (ПОЛ). Усиление этого процесса ведет к образованию избыточного количества свободных радикалов, что нарушает состояние клеточных мембран и коллоидное состояние протоплазмы. Ведущую роль в запуске ПОЛ играют первичные свободные радикалы (кислород и его активированные формы). При ПОЛ окислительным превращениям подвергаются полиненасыщенные жирнокислотные фосфолипиды, нейтральные жиры и холестерин, которые являются основными компонентами клеточных мембран. Поэтому при стимуляции ПОЛ в мембранах уменьшается содержание липидов, а также меняются их микровязкость и электростатический заряд. При более глубоком окислении фосфолипидов нарушается структура липидного бислоя и появляются дефектные зоны в мембранах клеток, а это нарушает функциональную активность.

В экспериментах на здоровых собаках обнаружено, что аэроионотерапия существенно уменьшает в крови содержание малонового диальдегида (МДА) - конечного продукта ПОЛ и увеличивает антиоксидантные свойства плазмы. При моделировании у собак острого перитонита ПОЛ резко усиливается, а противоокислительные плазмы заметно понижаются. Аэроионотерапия нормализует эти сдвиги обмена очень быстро и благотворно влияет на состояние животных.

Изучение ПОЛ и антиоксидантного гомеостаза у 150 больных с острым панкреатитом и острым холециститом выявило резкое усиление ПОЛ и подавление антиоксидантной активности крови. Включение в комплекс традиционной терапии сеансов аэроионотерапии существенно уменьшило концентрацию продуктов ПОЛ, увеличило антиоксидантную активность и ускорило выздоровление.

В экспериментах с моделированием острого панкреатита у собак (В. М. Мельников) также были получены факты о стимуляции ПОЛ и подавлении его применением АИ кислорода. Наряду с этим установлено, что происходящее при этом повышение активности фермента супероксиддисмутазы (один из противоокислительных энзимов) обусловлено увеличением в ней числа сульфгидрильных групп более чем в 3 раза. Следовательно, один из механизмов благотворного влияния АИ кислорода реализуется путем изменения конформационных структур антиоксидантной активности крови и тканей. За счет активации противоокислительной системы отрицательные АИ могут корригировать ПОЛ, а тем самым повреждение мембран клеток и изменения коллоидного состояния цитоплазмы в сторону геля.

Получив факты о воздействии АИ на электростатические системы крови и тканей, А. Л. Чижевский предположил, что кровь и ткани одновременно с обменом веществ обмениваются и своими электрическими зарядами. В 1932 году А. Л. Чижевский и Л. Л. Васильев предложили теорию легочно-гуморального и гуморально-тканевого электрообмена, согласно которой обмен электрическими зарядами под влиянием АИ протекает в такой последовательности: АИ - альвеолы легких - венозная кровь - артериальная кровь - ткани - венозная кровь - АИ - выдыхаемый воздух. Это означает, что электрообмен протекает в двух направлениях. Электрическая аэросистема влияет на электростатическую систему крови легочных капилляров. Кровь реализует это воздействие на ткани и органы, которые отдают отработанные АИ и электрические заряды венозной крови, а та выделяет их в легкие при дыхании. Таким путем между электрическими системами организма и электрической системой воздуха происходит непрерывный обмен электрическими зарядами.

4. Аэроионы и старение организма

Еще в своих первых экспериментах 1918 - 1924 годов А. Л. Чижевский подметил, что систематическое вдыхание отрицательных АИ замедляет старение подопытных крыс и продлевает их жизнь на 40%. В 1934 году его ученик А. Л. Войнар подтвердил этот факт и обнаружил новые аргументы, говорящие о возможности с помощью АИ кислорода замедлять старение. Он доказал, что в ходе онтогенеза уменьшается гидрофильность коллоидов организма. Если у эмбриона человека мозг содержит 92% воды, то у 60-летнего человека - только 80%. Уменьшается в тканях и содержание «связанной» воды: мозг эмбриона содержит 30% такой воды, а мозг пожилого человека - лишь 20%. Данное явление автор объясняет уменьшением «сродства» коллоидов тканей к воде в результате снижения их электрического заряда, что приводит к ухудшению тканевого электрообмена.

Возникает вопрос о способе замедления электроразрядки коллоидов, а тем самым замедления старения. А. Л. Чижевский считает, что систематическое введение в организм оптимального количества АИ кислорода может защитить биоколлоиды, замедлив их прогрессирующую электроразрядку и старение. В 1934 году А. Л. Чижевский, Л. Л. Васильев, А. Л. Войнар выдвинули электрохимическую теорию омоложения и профилактики старения, которая и в наше время представляется весьма убедительной. К настоящему времени доказано, что при старении действительно происходит разрядка электростатических систем организма (уменьшение величины мембранного потенциала), неуклонное снижение ионизации цитоплазмы, в результате чего укрупняются частицы биоколлоидов; падает их способность к набуханию, наступает дегидратация и уплотнение протоплазмы. Названные физико-химические изменения коллоидов характерны для старения. А. Л. Чижевский убедительно доказал, что отрицательные АИ продляют жизнь, а полностью дезионизированный воздух вызывает заболевания и гибель животных. Активное улучшение дыхательной среды в жилых и рабочих помещениях путем обогащения воздуха АИ кислорода может существенно повысить работоспособность, уменьшить утомляемость, улучшить здоровье и подарить людям несколько дополнительных лет жизни. По словам А. Л. Чижевского, АИ кислорода и правильное дыхание - основа здоровья и фактор продления жизни.

5. Аэроионы и онкология

аэроион физиологический метаболизм опухоль

Как известно, злокачественные новообразования являются одной из ведущих причин смертности. Еще в 1931 г. французский ученый Ф. Влес обнаружил, что нахождение животных в условиях избытка АИ кислорода более чем в 10 раз уменьшает развитие у них спонтанного рака. Помещение мышей, заболевших раком, в клетки с избытком АИ кислорода приводило к исчезновению у них опухолей.

В 1951 году американские ученые Г. Соколов, В. Эдди, Л. Стрельцов также показали, что отрицательные АИ задерживают рост трансплантированных раковых опухолей у животных.

А. Л. Чижевский считает, что развитие опухолевых образований может быть обусловлено систематическим аэроионным дефицитом, который постоянно испытывает человек. Это ведет в нарушению эндогенного электрообмена, снижает электрический потенциал клеток, тканей и органов, нарушает их метаболизм и вызывает преждевременное старение, на фоне которого и развиваются злокачественные образования. Можно думать, что аэроионизация жилых и рабочих помещений сможет существенно снизить частоту онкологических заболеваний.

Размещено на Allbest.ru