О фуллеренах

О фуллеренах

Сейчас во всем мире уделяется самое пристальное внимание перспективам применения фуллеренов (аллотропной формы углерода) в области нанобиотехнологий и вfullerenes
медицине. В 1995 году была получена устойчивая композиция фуллерена и воды, получившая название гидратированного фуллерена  С60 (HyFn). Исследования биологической активности HyFn показывают исключительно положительное влияние его на многие биологические процессы ,    Поэтому более 15 летведутся интенсивные научные работы  in vivo  в целях более глубокого и всестороннего изучения влияния HyFnна процессы старения, борьбы с тяжелыми заболеваниями и в целях профилактики. (In vivo (лат. — буквально «в (на) живом»), то есть «внутри живого организма» или «внутри клетки». В науке in vivo обозначает проведение экспериментов на (или внутри) живой ткани при живом организме).

 Исследования фуллеренов и их необыкновенных свойств ведутся в более 40 ведущих университетах и НИИ всего мира, включая нашу страну. (Российский Онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина, кафедра биоорганической химии Биологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова; лаборатория эндогенной регуляции академии МАЭИН (международной Академии энергоинформационных наук)).Так, выявлено, что гидратированный фуллерен HyFn является мощнейшим антиоксидантом из всех, известных на сегодняшний день.

 Антиоксиданты – это вещества, выполняющие важную функцию по сохранению молодости, здоровья и красоты -  защищают организм от  разрушительного воздействия свободных радикалов.

 Радикалы являются продуктами нормального метаболизма, то есть - метаболитами. В живых организмах происходит миллионы биохимических реакций, среди которых –окислительно-восстановительные.

 Элементарные реакции образуют цепи, в каждой из которых некоторые компоненты являются активными центрами реакций. Эти активные центры и называются свободными радикалами, или по современной номенклатуре - радикалами. Это могут быть атомы, ионы или фрагменты молекул (нейтральными или заряженными : анион-радикалы, катион-радикалы). Причиной их высокой реакционной способности является наличие неспаренных электронов на внешних атомных орбиталях. Свободные радикалы «стремятся» восполнить утраченный электрон. Они «отнимают» электрон от веществ той жизненно важной структуры клетки, где они находятся. Это ведет к повреждению данной структуры клетки, нарушению её функций, к заболеванию и к смерти. Основными клетками-мишенями являются клеточные белки, ДНК, РНК, сахара и липиды  Была установлена связь между повреждением этих клеток и повышенным риском развития хронических заболеваний, например рака, сердечно-сосудистых и неврологических заболеваний, а также нарушений обмена веществ

При взаимодействии молекул исходных веществ с радикалами, образуются молекулы других веществ, а также новые радикалы. Таким образом, активные центры являются инициаторами цепей превращений веществ и инициаторами образования новых радикалов.    То есть,  происходит запуск цепной химической реакции, что приводит к образованию новых радикалов, которые также вступают в химическую реакцию и так далее. В итоге здоровые клетки погибают, вызывая старение организма или развитие заболевания.

Образование, существование и распад радикалов в нормальном метаболизме — естественные управляемые процессы.  Организм в нормальных условиях, в условиях нормального метаболизма поддерживает определенный  уровень радикалов, поскольку  в небольших количествах свободные радикалы оказывают даже полезное влияние, помогая бороться с болезнетворными бактериями, вирусами и грибками. В работах было показано, что свободные радикалы  необходимы для жизненных метаболических процессов, включая клеточную сигнализацию, рост и дифференциацию клеток, разрушение инфицированных и злокачественных клеток, а также гибель болезнетворных организмов

Для управления процессом образования свободных радикалов, соответствующего нормальному метаболизму, организм и продуцирует антиоксиданты, которые способны легко отдавать свои электроны. В частности антиоксидантами являются такие питательные вещества, как витамин C, витамин E, β ‑каротины и др. Отдавая свои электроны, антиоксиданты стабилизируют химический состав, структуру и функции клеток. Этим они предотвращают или устраняют повреждающее влияние свободных радикалов. Но, к сожалению, нормальное течение процессов в организме часто (а у современного городского жителя – всегда) нарушается, и концентрация радикалов выходит за пределы нормальных, допустимых значений. Эти нарушения связаны с разными причинами: чужеродные для организма токсические вещества, поступающие с продуктами питания, с питьевой водой, с вдыхаемым воздухом, различные виды ионизирующей радиации, промышленные токсины,  курение, лекарственная или алкогольная интоксикация организма и так далее.

     В этом случае продуцируемых самостоятельно антиоксидантов организму не хватает, ему требуется введение их извне, с пищей или водой. Последние исследования показали, что вода «SVETLA», содержащая гидратированный фуллерен (HyFn), является самым мощным антиоксидантом из всех, известных на сегодняшний день. И показывает совершенно удивительные способности по восстановлению здоровья и продлению жизни биологических организмов (Российский Онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина, кафедра биоорганической химии Биологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова; лаборатория эндогенной регуляции академии МАЭИН (международной Академии энергоинформационных наук)).

Кроме антиоксидантных свойств,  гидратированный фуллерен является также прооксидантом, активатором для кислорода, способствующее образованию активных форм кислорода (АФК), прооксидантом  Прооксиданты — это соединения, которые легко окисляются (отдают электроны) и образуют свободные радикалы. АФК чрезвычайно важны для работы организма, без них невозможна живая жизнь. В организме из кислорода воздуха постоянно вырабатывается от 8 до 15 % АФК, а в стрессовых ситуациях до 30 %.Для нормальной активной жизни необходимо обязательное потребление хотя бы малого количества АФК извне ‒ с воздухом, пищей, водой, несмотря на выработку значительного количества АФК организмом. Еще профессор А.Л. Чижевский доказал, что отрицательно заряженные ионы воздуха необходимы для нормальной жизнедеятельности. И хотя их концентрация в чистом воздухе ничтожно мала, подопытные животные в их отсутствии погибали от удушья за несколько дней. Сегодня установлено, что обогащение АФК воздуха нормализует давление крови и ее реологию, облегчает насыщение тканей кислородом, усиливает устойчивость организма к стрессовым факторам и многое другое. В присутствии АФК организм вырабатывает энергии в 3раза больше, чем в обычных биохимических реакциях, а без энергии нет жизни. Таким образом, АФК – универсальный регуляторный фактор, благотворно влияющий на процессы жизнедеятельности, как на уровне клетки, так и организма в целом.

Рассмотрим, каким образом, гидратированный  фуллерен может быть одновременно антиоксидантом и прооксидантом. Для этого вспомним основы химии.

Как ранее было сказано, в организме происходят окислительно-восстановительные реакции, которые характеризуются передачей электронов – отрицательно
заряженных частиц (e-) и протекают с изменением степени окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Восстановлением называется процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом. Окислением – процесс отдачи.

 При восстановлении степень окисления понижается. Атомы, молекулы или ионы, присоединяющие электроны, называются окислителями.  Пример реакций восстановления:

  1. R+ + e-R0
  2. O2 + 2e-O-

 В первой реакции R+ -катион-радикал, являясь окислителем, присоединяет электрон, при этом восстанавливаясь. Восстановление всегда сопровождается  окислением и, наоборот, восстановление всегда связано с окислением:

Окислитель + e- Восстановитель

Восстановитель — e- Окислитель

То есть для восстановления катион-радикала R+  нужен атом, молекула или ион, способный этот электрон отдать. Им и является антиоксидант, гидратированный фуллерен в нашем случае, играющий роль восстановителя в таких реакциях. Он легко реагирует с такими радикалами и защищает от окисления молекулы клетки, значимые для нормального метаболизма.

Имея в наличии электроны, которые можно отдать, антиоксидант  может принимать участие и другой реакции восстановления – реакции 2. В этом случае он выступает в роли прооксиданта, провоцирующего развитие  окислительного процесса, активатора образования радикала O-, который и является активной формой кислорода (АФК), так нужной для нормальной работы нашего организма. (Свободные радикалы образуются из трех элементов: кислорода, азота и серы. Таким образом, различают активные формы кислорода (АФК), активные формы азота (АФА) и активные формы серы (АФС)).

Все больше ученых, занимающихся изучением процессов старения и влияния на организм человека антиоксидантов (гидратированного фуллеренаHyFn., в частности), склонны считать, что ключевым фактором в этих вопросах является именно поддержание правильного баланса между образованием свободных радикалов (включая АФК) и уровнями защитных антиоксидантов. Так,  показали, что существенное влияние на рост, дифференцировку, старение живых клеток, оказывает динамика процессов с участием АФК, определяемая отношением интенсивности их генерации прооксидантными системами к скорости их устранения антиоксидантами.  В работе  указано, что кровь человека – саморегулирующаяся гетерогенная система. Она способна генерировать и устранять АФК благодаря активной форме прооксидантных и антиоксидантных механизмов.

            Ученым еще предстоит понять, обосновать и рассказать миру  о механизме действия гидратированных фуллереновHyFn. Но, уже сегодня набранный экспериментальный материал  в исследованиях влияния HyFn на биологические системы, опыт использования воды «SVETLA», содержащей  эти уникальные молекулы, позволяют нам сделать вывод об удивительных способностях гидратированных фуллеренов поддерживать здоровье человека, бороться с болезнями и сохранять молодость.

Литература.

1. SinghP. P. etal. Reconvene and reconnect the antioxidant hypothesis in Human health and disease. Ind. J. Clin. Biochem. 2010; 25:225–243. (Сингх П.П. и др. Повторная оценка и выявление связи между гипотезами о роли антиоксидантов в здоровье человека и развитии заболеваний. «Индийский журнал клинической биохимии». 2010 г.; 25:225–243.)

 2. Lobo V. et al. Free radicals and functional foods: impact on human health. Pharmacogn. Rev. 2010; 4:118–126. (Лобо В. и др. Свободные радикалы и функциональные пищевые продукты: влияние на здоровье человека. Журнал «Обзоры в области фармакогнозии». 2010 г.; 4:118–126.)

 3. Halliwell B. Free radicals and antioxidants – quo vadis? Trends Pharmacol. Sci. 2010; 32:125–130. (ХалливеллБ. Свободные радикалы и антиоксиданты – в том ли направлении ведутся исследования? Журнал «Тенденции в области фармакологических наук». 2010 г.; 32:125–130.)

 4. Procházková D. et al. Antioxidant and prooxidant properties of flavonoids. Fitoterapia. 2011; 82:513–523. (Прочажкова Д. и др. Антиоксидантные и прооксидантные свойства флавоноидов. Журнал «Фитотерапия». 2011 г.; 82:513–523.)

 5. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук «Влияние гидратированного фуллерена  С60 в широком диапазоне концентраций на биологические тест-системы». Яблонская О.И. Кафедра биоорганической химии Биологического факультета Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова, Москва, 2013.