Биологическое действие кислорода, озона,воды и перекиси водорода

 
Под влиянием озона уменьшается  концентрация глюкозы в крови, что, по-видимому, связано с ростом активности Г-6-ФДГ и усилением ее использования  в реакциях гексозомонофосфатного шунта. Кроме того, снижается содержание в крови лактата и пирувата, что, вероятно, обусловлено использованием этих недоокисленных продуктов углеводного обмена в процессах образования 2,3-ДФГ (Д.М.Зеленов, 1988). Отмечен сосудорасширяющий эффект озонотерапии, что предположительно связывают с активацией МО-синтетазы. Образующаяся окись азота обладает вазодилятационным действием. В экспериментах показана возможность реакций с озоном аминокислот, ко торые являются предшественниками биологически активных веществ (дофамина, норадреналина, адреналина). Они мобилизуют жирные кислоты и глюкозу, обладают вазоактивным действием.

 
В настоящее время активно изучается  влияние озона на белые клетки крови и иммунную систему, что  особенно актуально при хронических  инфекционных заболеваниях, когда отмечается снижение уровня перекиси водорода. Выяснено также, что озон стимулирует выработку  цитокинов лимфоцитами и моноцитами (V.Bocci, 1991).

 
К цитокинам относятся интерфероны, фактор некроза опу холи и интерлейкины, которые характеризуются антивирусными и иммуномодулирующими свойствами.

 
Экспериментальные данные позволяют  сделать вывод об эффективном  вмешательстве озона в свободнорадикальные и энергетические процессы опухолевой клетки, вызывающем изменения в анаболических процессах и в конечном итоге ее гибель, что подтверждается морфологическими исследованиями (Т.Г.Щербатюк, 1997).

 
При озонотерапии наблюдается коррекция всех нарушенных стадий фагоцитоза. Прежде всего имеет место сокращение времени адгезии и особенно выражена активация стадии кислородного взрыва, обусловленная образованием пероксидов. Третья стадия фагоцитоза, определяющая суммарный ответ фагоцитирующей системы, у больных до лечения озоном отсутствовала, после лечения эта стадия регистрироваласьна уровне нормы. Одним из возможных вариантов активации фагоцитоза является повышение синтеза фагоцитстимулирующего фактора.

 
Доказано активное влияние озона  на свертывающую систему крови - снижая концентрацию фибриногена, озон уменьшает  агрегацию форменных элементов  крови и улучшает ее реологические свойства, вводимый внутривенно озонированный физиологический раствор повышает фибринолитическую активность крови пациентов, не приводя к гиперфибринолизу. Активация фибринолитического звена системы гемостаза препятствует росту тромбов, вызывая частичный или полный тромболизис, ведет к лизису фибрина, обеспечивает его удаление из сосудистого русла, является одним из ведущих механизмов реваскуляризации и восстановления кровотока в органах и тканях (В.П.Балуда и соавт., 1995). Практически по всем показателям коагулограммы под воздействием озонотерапии получены однонаправленные сдвиги в сторону гипокоагуляции. Причем эти изменения были умеренными, не выходя в большинстве случаев за пределы нормальных значений. Таким образом, озон воздействует на всех этапах сложной цепной ферментативной реакции, каковой является процесс свертывания крови, однонаправленно, умеренно сдвигая систему коагуляционного гомеостаза в сторону снижения свертывающей способности крови, предотвращая тем самым внутрисосудистое тромбообразование, особенно в участках с замедленным кровотоком. Уменьшая вязкость и свертываемость крови, озонированный изотонический раствор хлорида натрия улучшает микроциркуляцию, которая охватывает множество взаимосвязанных и взаимообусловленных процессов, среди которых в первую очередь следует назвать следующие: циркуляция крови и лимфы в сосудах диаметром от 2 до 200 мкм, поведение клеток крови (деформация, агрегация, адгезия и др.), свертывание крови (коагуляция, фибринолизис, тромбообразование, роль тромбоцитов), транскапиллярный обмен и ультраструктурные особенности микрососудов (А.М.Чернух, П.Н.Александров, О.В.Алексеев, 1975).

 
С.П.Перетягин и соавт. (1992) проводили озонирование крови пациентам после клинической смерти и обнаружили, что это привело к восстановлению ее кислородтранспортной функции. Это мнение подтвердили М.С.Акулов и соавт. (1992), исследуя эффект действия озона у постреанимационных больных. Они сообщали об улучшении оксигенации крови с восстановлением кислотно-щелочного равновесия, улучшении микроциркуляции и реологических свойств крови. При протезировании клапанов сердца в условиях искусственного кровообращения, где использовали озонированный перфузат у 150 пациентов, Г.А.Бояринов и соавт. (1995) отметили повышение утилизации тканями АТФ, при этом в эритроцитах нарастало содержание 2,3-ДФГ, а в крови снижалось содержание лактата и увеличивалась антиоксидантная активность крови. 
Озон не оказывает разрушающего действия на ткани и клетки, он восстанавливает или увеличивает нормальное клеточное окисление, которое было снижено болезненным состоянием. Кровь в присутствии озона может поглощать в 2—10 раз больше кислорода, чем при обычных условиях, так как в этом случае кислород растворяется в плазме. Опыты доказали тропизм озона и его фиксацию тканями. В процессе озонотерапии происходит насыщение кислородом как сыворотки крови, так и эритроцитов. При этом возможно поддержание обмена веществ через внеклеточную жидкость, несмотря на нарушенный тонус сосудов. При проведении большой аутогемотерапии с озоном у всех пролеченных пациентов показано статистически значимое повышение парциального давления кислорода в артериальной крови, снижение парциального давления углекислого газа и увеличение содержания гемоглобина (H.H.WoIff, 1982). Показана возможность увеличения степени оксигенации крови при проведении ректальных инсуфляций озоно-кислородной смеси. Чем лучше предварительно очищен толстый кишечник, тем большее количество газа всасывается в кровь. Время восстановления (редукции) оксигемоглобина состав ляет в норме 130—150 сек. Через 40 мин. после введения озоно-кислородной смеси в кишечник оно увеличивается до 200—220 сек. Через 24 часа эта величина возвращается к исходной, но чуть выше. При проведении ежедневных процедур наблюдается динамика.

 
Динамика времени редукции оксигемоглобина  в процессе озонотерапии в виде ежедневных ректальных инсуффляции озоно-кислородной смеси. После прекращения лечения повышенная точка времени редукции оксигемоглобина снижается очень медленно, в течение нескольких недель и даже месяцев (до 6 месяцев). Таким образом, повышенное содержание кислорода в крови может иметь терапевтическое влияние и тогда, когда лечение озоном уже прекращено.

 
F.Hernandez, S.Menendez, I.AIvarez (1995) сообщают о том, что ректальные инсуффляции озоно-кислородной смеси оказывают такое же влияние на метаболизм липидов, как и внутривенное введение озона. После курса лечения они отмечали снижение уровня холестерина в крови, увеличение количества глутатиона и глутатионпероксидазы.

 
При многих заболеваниях, одним из ведущих  симптомов которых является боль (мигрень, ревматические болезни, неврологические  проявления остеохондроза позвоночника), получен анальгетический эффект озонотерапии. По мнению Z.Fahmy (1988), он может быть связан с несколькими моментами: 
1) противовоспалительное действие озона обусловлено его модулирующим влиянием на простагландины, которые регулируют клеточные реакции (озон препятствует модуляции каскада арахидоновой кислоты); 
2) благодаря увеличению тканевой оксигенации усиливаются метаболизм и элиминация продуктов, вызывающих активацию болевых рецепторов; 
3) в результате усиленного высвобождения в тканях кислорода вновь устанавливается катион-анионное соотношение в измененной клеточной мембране, то есть озон действует электрофизиологически как истинный антагонист боли; 
4) уменьшение боли может происходить из-за ингибирования катаболических хрящевых ферментов. 
Вследствие вышеперечисленных эффектов озонотерапия находит всё более широкое применение в медицинской практике. Озон воздействует одновременно на несколько звеньев патогенеза многих заболеваний, прежде всего за счет регуляции динамического равновесия ПОЛ и антиоксидантной активности. Применение озонотерапии приводит к улучшению кислородного обеспечения тканей, активации кислородзависимых процессов в них, Снижению тонуса сосудов и ингибированию атеросклеротического процесса. Патогенетически обоснованным является использование озона для лечения заболеваний.

Биологическая роль воды.

  Вода составляет около 70% от массы тела взрослого человека, а в наиболее важных для жизнедеятельности  органах - в мозгу и в крови  ее содержание превышает 85%.

Вода как растворитель. Вода - превосходный растворитель для полярных веществ. К ним относятся ионные соединения, такие как соли, у которых заряженные частицы (ионы) диссоцииируют в воде, когда вещество растворяется, а также некоторые неионные соединения, например сахара и простые спирты, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы (-OH).

Результаты многочисленных исследований строения растворов электролитов свидетельствуют, что при гидратации ионов в водных растворах основную роль играет ближняя гидратация - взаимодействие ионов с ближайшими к ним молекулами воды. Большой интерес представляет выяснение индивидуальных характеристик ближней гидратации различных ионов, как степени связывания молекул воды в гидратных оболочках, так и степени искажения в этих оболочках тетраэдрической льдоподобной структуры чистой воды - связи в молекуле изменяются на неполный угол. Величина угла зависит от иона.

Когда вещество растворяется, его  молекулы или ионы получают возможность  двигаться более свободно и, соответственно, его реакционная способность  возрастает. По этой причине в клетке большая часть химических реакций  протекает в водных растворах. Неполярные вещества, например липиды, не смешиваются  с водой и потому могут разделять  водные растворы на отдельные компартаменты, подобно тому, как их разделяют мембраны. Неполярные части молекул отталкиваются водой и в её присутствии притягиваются друг к другу, как это бывает, например, когда капельки масла сливаются в более крупные капли; иначе говоря, неполярные молекулы гидрофобны. Подобные гидрофобные взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеиновых кислот и других субклеточных структур.

Присущие воде свойства растворителя означают также, что вода служит средой для транспорта различных веществ. Эту роль она выполняет в крови, в лимфатической и экскреторных системах, в пищеварительном тракте и во флоэме и ксилеме растений.

Большая теплоёмкость. Удельной теплоёмкостью воды называют количество теплоты в джоулях, которое необходимо, чтобы поднять температуру 1 кг воды на 1° C. Вода обладает большой теплоёмкостью (4,184 Дж/г). Это значит, что существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение её температуры. Объясняется такое явление тем, что значительная часть этой энергии расходуется на разрыв водородных связей, ограничивающих подвижность молекул воды.

Большая теплоёмкость воды сводит к  минимуму происходящие в ней температурные  изменения. Благодаря этому биохимические  процессы протекают в меньшем  интервале температур, с более  постоянной скоростью и опасность  нарушения этих процессов от резких отклонений температуры грозит им не столь сильно. Вода служит для многих клеток и организмов средой обитания, для которой характерно довольно значительное постоянство условий.

Большая теплота испарения. Скрытая теплота испарения есть мера количества тепловой энергии, которую необходимо сообщить жидкости для её перехода в пар, то есть для преодоления сил молекулярного сцепления в жидкости. Испарение воды требует довольно значительных количеств энергии (2494 Дж/г). Это объясняется существованием водородных связей между молекулами воды. Именно в силу этого температура кипения воды - вещества со столь малыми молекулами - необычно высока.

Энергия, необходимая молекулам  воды для испарения, черпается из их окружения. Таким образом, испарение  сопровождается охлаждением. Это явление  используется у животных при потоотделении, при тепловой одышке у млекопитающих  или у некоторых рептилий (например, у крокодилов), которые на солнцепёке сидят с открытым ртом; возможно, оно играет заметную роль и в охлаждении транспирирующих листьев.

Большая теплота плавления. Скрытая теплота плавления есть мера тепловой энергии, необходимой для расплавления твёрдого вещества (льда). Воде для плавления (таяния) необходимо сравнительно большое количество энергии. Справедливо и обратное: при замерзании вода должна отдать большое количество тепловой энергии. Это уменьшает вероятность замерзания содержимого клеток и окружающей их жидкости. Кристаллы льда особенно губительны для живого, когда они образуются внутри клеток.

Плотность и поведение  воды вблизи точки замерзания. Плотность воды (максимальна при +4° С) от +4 до 0° С понижается, поэтому лёд легче воды и в воде не тонет. Вода - единственное вещество, обладающее в жидком состоянии большей плотностью, чем в твёрдом, так как структура льда более рыхлая, чем структура жидкой воды.

Поскольку лёд плавает в воде, он образуется при замерзании сначала  на её поверхности и лишь под конец  в придонных слоях. Если бы замерзание прудов шло в обратном порядке, снизу  вверх, то в областях с умеренным  или холодным климатом жизнь в  пресноводных водоёмах вообще не могла  бы существовать. То обстоятельство, что  слои воды, температура которых упала  ниже 4° С, поднимаются вверх, обусловливает перемешивание воды в больших водоёмах. Вместе с водой циркулируют и находящиеся в ней питательные вещества, благодаря чему водоёмы заселяются живыми организмами на большую глубину.

После проведения ряда экспериментов  было установлено, что связанная  вода при температуре ниже точки  замерзания не переходит в кристаллическую  решётку льда. Это энергетически  невыгодно, так как вода достаточно прочно связана с гидрофильными  участками растворённых молекул. Это  находит применение в криомедицине.

Большое поверхностное  натяжение и когезия. Когезия - это сцепление молекул физического тела друг с другом под действием сил притяжения. На поверхности жидкости существует поверхностное натяжение - результат действующих между молекулами сил когезии, направленных внутрь. Благодаря поверхностному натяжению жидкость стремится принять такую форму, чтобы площадь её поверхности была минимальной (в идеале - форму шара). Из всех жидкостей самое большое поверхностное натяжение у воды (7,6 · 10-4 Н/м). Значительная когезия, характерная для молекул воды, играет важную роль в живых клетках, а также при движении воды по сосудам ксилемы в растениях. Многие мелкие организмы извлекают для себя пользу из поверхностного натяжения: оно позволяет им удерживаться на воде или скользить по её поверхности.

Вода как реагент. Биологическое значение воды определяется и тем, что она представляет собой один из необходимых метаболитов, то есть участвует в метаболических реакциях. Вода используется, например, в качестве источника водорода в процессе фотосинтеза, а также участвует в реакциях гидролиза.