Воздействие тока на вирусы

Кандидат биологических наук Н. МАРКИНА

Человек садится в кресло, закрывает глаза. Врач накладывает электроды: два - в области лба и два - за ушами, включает аппарат. Ток слабый, 2-3 mА, никаких неприятных ощущений пациент не испытывает. Это - транскраниальная электростимуляция (ТЭС) - метод лечения, прошедший клинические испытания и разрешенный Министерством здравоохранения России. Его применяют врачи разных специальностей в 300 лечебных учреждениях России и стран СНГ, а также в Болгарии, Израиле, США и Канаде. Разработали его ученые из санкт-петербургского Института физиологии им. И. П. Павлова РАН.

Я нахожусь в подвальном помещении института, где размещается Центр транскраниальной электростимуляции. Здесь производятся аппараты для электростимуляции под названием "Трансаир" - самые разнообразные, предназначенные для использования в клинике и даже дома. То, что рассказывает директор центра профессор, лауреат Государственной премии СССР Валерий Павлович Лебедев, похоже на фантастику. Оказывается, ТЭС нормализует кровяное давление, снимает стресс, усталость, обезболивает, стимулирует иммунитет, ускоряет процесс заживления ран и ожогов и в довершение всего - тормозит рост раковой опухоли! Сразу вспоминаются телевизионные ролики, рекламирующие средства от всех болезней. Ну не верим мы уже в панацею - общество наконец-то выработало здоровый скептицизм. Можно ли найти объяснение чудесным свойствам ТЭС?

Обратимся к истории вопроса. Физиологам давно известно, что с помощью импульсного электричес кого тока можно добиться угнетения проведения сигнала через нервные клетки коры головного мозга млекопитающих. Действие тока на головной мозг начал изучать французский физиолог С. Ледюк в 1902 году для получения эффекта наркоза. Исследования продолжались в лабораториях многих стран - Франции, России, США - до середины 70-х годов. Многолетние усилия физиологов не принесли желаемых результатов - электростимуляция не снимала симптомы бессонницы, а наркоз под действием электрического тока напоминал больше электрошок и оказался очень опасным для здоровья. Возможно, так случилось потому, что электрофизиологические опыты проводились бессистемно, носили чисто прикладной характер и не имели строгой научной основы.

В начале 80-х годов перед научной группой под руководством В. П. Лебедева была поставлена задача модифицировать электростимуляторные приборы, которые в то время использовались (не слишком успешно) в отдельных ленинградских больницах при обезболивании родов. Ученые провели множество экс-периментов на лабораторных животных, подбирая оптимальные условия для получения максимального физиологического эффекта. Тогда профессор Лебедев впервые ввел в медицинскую практику термин "транскраниальная электростимуляция" (от латинских слов "trans" - через и "cranium" - череп).

Как показали результаты проведенных исследований, добиться того, чтобы электростимуляция положительно действовала на нервную систему, можно. Нужно просто очень точно подобрать режим и правильно установить электроды на голове пациента. Оказалось, что электростимуляция действительно снимает болевой синдром, но только в определенном - довольно узком - диапазоне параметров тока, которые различны для разных видов животных. Для человека оптимальная "обезболивающая" частота импульсного тока - около 77 Гц, при отклонении ее хотя бы на 7-10 Гц эффект резко снижается. Обезболивающий эффект возникает лишь тогда, когда электроды ориентированы ото лба к затылку. При соблюдении режима (частота тока и положение электродов) обезболивающий эффект сохранялся еще 8-12 часов после окончания стимуляции.

Каков же механизм обезболивающего действия ТЭС? За обезболивание отвечают определенные структуры мозга: ядра (скопления нейронов) гипоталамуса и шва и так называемое околоводопроводное серое вещество - нейроны, окружающие полости - "водопровод" мозга. При найденных группой Лебедева оптимальных условиях электрической стимуляции эти нервные клетки выделяют из своих окончаний вещество - бета-эндорфин. Оно-то и есть тот "добрый волшебник", который снимает боль. А один сеанс ТЭС увеличивает содержание бета-эндорфина в плазме крови и спинномозговой жидкости в несколько раз. Поэтому ТЭС можно успешно применять (и уже широко применяют) для лечения различных болевых синдромов: при радикулитах, остеохондрозах, головной и зубной боли. Правильно применяя электростиму ляцию, можно исключить или значительно снизить дозу наркотических препаратов даже при хирургическом вмешательстве.

Бета-эндорфин относится к очень интересной группе короткоцепочечных белковых молекул, называемых опиоидными пептидами. Это эндогенные (то есть синтезирующиеся в нашем организме) вещества, обезболивающее и успокаивающее действие которых обусловлено их взаимодействием со специальными местами связывания на мембране нервной клетки - опиатными рецепторами. С ними взаимодействует и наркотическое вещество - морфин, также оказывающий обезболивающее действие.

Важнейшим инструментом исследования опиоидной системы является синтетическое вещество - налоксон. По структуре оно похоже на молекулу морфина, но не обладает его биологической активностью. Налоксон прочно связывается с опиатными рецепторами, как бы "блокируя" их. Введение налоксона приводит к "вытеснению" молекул опиоидных веществ с рецепторов, и их успокаивающее и обезболивающее действие исчезает. Значит, если налоксон отменяет действие какого-либо соединения, это доказывает опиоидную природу эффекта (значит, проверяемое вещество оказывает физиологичес кое действие посредством связывания с опиатными рецепторами).

Обезболивание - самый наглядный, но далеко не единственный эффект электростимуляции, их, как уже говорилось, - множество. В кабинете профессора Лебедева весит большая схема, на которой они представлены. Почему же эта методика так универсальна? Попробуем разобраться.

ТЭС нормализует кровяное давление. Именно нормализует, то есть у гипертоников снижает, а у людей с низким давлением повышает. Почему? Эффект отменяется при введении налоксона, и следовательно, имеет опиоидную природу. "Нарушение нормального кровяного давления означает сбой в работе вазомоторного центра в продолговатом мозге, - объясняет Валерий Павлович. - Такой сбой могут вызывать внешние воздействия, например стресс. Опиоидные пептиды регулируют работу вазомоторного центра, и давление нормализуется". Поэтому метод успешно используется для лечения сосудистых спазмов различного происхождения, гипертонии, гипотонии, вегетососудистой дистонии. Но тем не менее применять ТЭС при гипертоническом кризе и при гипертонической болезни III стадии не стоит.

ТЭС стимулирует работу иммунной системы, повышает сопротивляемость организма к различного рода инфекционным заболеваниям. Каким образом? Оказывается, лимфоциты - клетки, отвечающие за иммунный ответ, имеют на своей поверхности множество опиатных рецепторов. Бета-эндорфин, попадая в кровяное русло, взаимодействует с ними, таким образом активируя лимфоциты и побуждая их более интенсивно уничтожать чужеродные для организма белки, вирусы и клетки. Более того, иммуностимулирующее действие ТЭС настолько сильно, что иногда может избавить больного от аллергии.

Бета-эндорфин не только обезболивающее средство, он может действовать как антидепрессант и анксиолитик (лекарство, снимающее синдром тревоги). Это вещество отвечает за наше настроение, чувство комфорта, а повышенное его содержание в плазме крови даже может вызывать эйфорию. Если концентрация бета-эндорфина достаточно высока, у человека хорошее настроение и высокая самооценка, а если понижена - человек ощущает неуверенность, тревогу, легко впадает в депрессию.

Поэтому неудивительно, что электростимуляцией мозга можно лечить депрессии и синдром хронической усталости (см. "Наука и жизнь" № 12, 2000 г.). Синдром хронической усталости в последнее время поражает все больше людей среднего и молодого возрастов. Больные постоянно чувствуют себя смертельно уставшими, их внимание рассеяно, настроение снижено. Пациенты, прошедшие лечение методом ТЭС в московской Клинике неврозов, после нескольких сеансов стали чувствовать себя намного лучше, изменились и объективные показатели психофизиологических тестов. Электростимуляция снимала усталость и у практически здоровых людей в конце рабочего дня. Одного сеанса было достаточно, чтобы они почувствовали себя отдохнувшими, признаки утомления исчезали.

Есть еще одна сфера применения ТЭС - с ее помощью можно эффективно проводить адаптацию солдат-новобранцев к воинской службе. Оказалось, что электростимуляция вырабатывает у солдат нервно-психологическую устойчивость к армейской жизни. Поэтому сегодня метод профессора Лебедева нашел применение там, где психологически неустойчивому новобранцу просто не выжить, - в Чечне.

ТЭС эффективно борется и с двумя страшными бедами, которые в последние годы буквально одолели наше общество, - наркоманией и алкоголизмом. Наркотические вещества, как и алкоголь, действуя через все те же опиатные рецепторы, вызывают у человека состояние эйфории. Электростимуляция мозга помогает в лечении абстинентного синдрома и избавляет от наркотической зависимости и тяги к алкоголю. Идея лечения такова. Наркотики и алкоголь - это сверхстимуляторы опиатных рецепторов. При регулярном их потреблении опиатная система постоянно "подстегивается" и постепенно ослабевает, теряет чувствительность. Возникает состояние толерантности, то есть когда для достижения эффекта эйфории требуется все больше и больше наркотиков и алкоголя. Общепринятый метод лечения основан на блокаде опиатных рецепторов - больным вводят налоксон. Петербургские ученые предлагают альтернативный подход - не угнетать, а развивать, активизировать собственную опиатную систему, чтобы внешние стимуляторы стали не нужны. И достичь этого можно электростимуляцией. Кстати, электростимуляция не исключает традиционные методы лечения алкоголизма и наркомании. По мнению Валерия Павловича Лебедева, ТЭС вполне успешно можно сочетать с известной программой "Детокс".

Следующий эффект ТЭС сначала кажется невероятным - ускорение заживления ран и ожогов. Как и почему это происходит? Ведущий научный сотрудник Ожогового центра НИИ скорой помощи им. Н. В. Склифосовского профессор Лариса Ивановна Герасимова так оценивает новый метод лечения.

"У ожоговых больных при действии импульсного тока наблюдался выраженный обезболивающий эффект. При снятии болевого синдрома улучшается кровообращение в периферических тканях, а следовательно, у больных усиливаются репаративные процессы - лучше идет заживление. Кроме того, у них налаживается сон, улучшается аппетит, они становятся спокойнее. Ведь ожог - это тяжелейшая психическая травма, огромный стресс, с последствиями которого необходимо бороться".

Врачи Ожогового центра провели научные исследования и "поймали" повышение концентрации бета-эндорфина в крови больных после сеанса электростимуляции. Но и не только это. Оказалось, что в крови увеличивается также содержание соматотропного гормона (гормона роста), который, как и инсулин, является анаболическим, то есть стимулирующим синтез новых клеточных белков. Возможно, что именно этим и обусловлено ускорение репаративных процессов в тканях под действием ТЭС.

Электростимуляцию также успешно применяли и в кардиологическом отделении Института Склифосов ского (заведующий отделением - академик РАМН А. П. Голиков) для реабилитации больных в остром периоде инфаркта миокарда. Ведь ТЭС может стимулировать регенерацию не только кожи, но и соединительной ткани, поэтому она ускоряет заживление послеинфарктных рубцов.

Еще одна сфера действия электростимуляции: она способствует восстановлению поврежденных нервных волокон. Сначала ученые Центра ТЭС показали это в экспериментах на лабораторных крысах. А затем врачи применили метод для лечения туго-ухости, возникающей при повреждении слухового нерва. Электростимуляция ускоряет также регенерацию печеночной ткани, а при токсическом гепатозе (например, у токсикоманов) - восстановление ее функции. В случае восстановления функции печени ТЭС действует эффективнее, чем широко известный препарат эссенциале.

По словам профессора Лебедева, подробный биохимический механизм ТЭС не установлен, но, по-видимому, в нем задействована не только опиоидная система. Было показано, что после сеанса электростимуляции наряду с повышением содержания бета-эндорфина в крови возрастает концентрация и других важнейших нейромедиаторов, например серотонина.

Какова роль серотонина в механизме физиологического действия ТЭС пока не ясно. Есть предположение, что именно выработка серотонина играет роль в улучшении внимания и памяти после электростимуляции. ТЭС помогает детям, которые не могут усидеть на месте, сосредоточиться и поэтому испытывают трудности в учебе. В санкт-петербургском Институте мозга установили, что ТЭС влияет на них положительно - повышаются внимание и усидчивость. Методику также применяли и на престарелых пациентах психоневрологических интернатов, наблюдали улучшение состояния и настроения больных, восстановление памяти и повышение дееспособности.

Ну и, наконец, терапия раковых опухолей. ТЭС успешно испытывали в Институте онкологии им. Н. Н. Петрова в Санкт-Петербурге при гепатоме, раке яичников, лимфосаркоме. Лебедев подчеркнул, что ТЭС - это не физиотерапия (она для онкологических больных абсолютно недопустима). Электрическая стимуляция, прежде всего, альтернатива наркотику морфину, применяющемуся в качестве обезболива ющего средства у больных раком. Также, по наблюдениям практикующих врачей, ТЭС замедляет рост опухоли и улучшает общее состояние пациентов. Механизм действия - в усилении иммунного ответа. Особенно важно, что бета-эндорфин активирует "клетки-киллеры", уничтожающие злокачественные раковые клетки.

Итак, влияние ТЭС поистине универсально, и каждому эффекту находится объяснение. Но если дело главным образом в вездесущем бета-эндорфине, то получается, что терапевтического эффекта можно добиться, стимулируя выработку этого вещества любым другим способом. Опиоидные пептиды - эндорфины (гормоны гипоталамуса и гипофиза) и энкефалины (гормоны коры надпочечников) выделяются в организме при положительных эмоциях, при получении удовольствия. Неужели наше здоровье так напрямую связано с настроением, душевным и физическим комфортом? Значит, можно повысить уровень бета-эндорфина не только с помощью электродов, а дружеским общением, хорошей музыкой, прогулкой в лесу, наконец, вкусной едой и сексом? Не новость, что все эти факторы сказываются на здоровье положительно, но вот до какой степени и можно ли это сравнить с влиянием транскраниаль ной электростимуляции? Ответы на эти вопросы, вероятно, даст медицина будущего.

Реотерапия и реоциклирование

Реотерапия это новый метод электролечения герпеса, направлен на предотвращение высыпаний, и сокращение сроков рецидива заболевания. Основан метод на локальном насыщении подкожных тканей активными формами кислорода, благодаря чему происходит активация местного иммунитета и блокирование репликации вируса. дальше

Разновидности герпеса, локализация высыпаний, почему герпес надо лечить. Факторы, способствующие проявлению герпевирусной инфекции. Фазы развития простого герпеса. Что рекомендуется пациентам с герпесом. Об этом подробнее читаем здесь

Кому нужна теория биорезонанса и откуда она "высосана". Биорезонансная терапия - миф или реальность. Откуда столько приборов БРТ и почему их так все хвалят. Что в середине этих чудо приборов, глазами радиоинженера читаем здесь

Для всех, кому интересно узнать что ж за чудеса находятся внутри всех этих приборчиков, продающихся по космическим ценам, размещена новая страничка. На ней я размещаю фото внутреностей приборов, которые мне довелось ремонтировать или те, что мне прислали читатели моего сайта. Ну и зайти сюда

В чем же был секрет такой долгой и счастливой жизни Исаака? Вот что говорит об этом Библия: "И копали рабы Исааковы в долине и нашли там колодец "живой" воды" (Бытие 26:29). В настоящее время биологи рассматривают воду в живых системах не только как среду, в которой протекают биохимические реакции и как транспортный путь, но считают ее и самостоятельной биологически активной субстанцией, обладающей памятью о свойствах всего организма и образующую универсальную систему регуляции жизненными процессами. . полный текст тут

Пара десятков файлов различного чтива по нетрадиционной медицине, психологии, торсионным полям, эзотерике и НЛП собрано на этой страничке. Все книги доступны для скачивания абсолютно бесплатно. Особенно рекомендую книгу-самоучитель КАК БРОСИТЬ КУРИТЬ

Течение калифорнийского гриппа H1N1 характеризуется быстрым повышением количества вирусов в крови и в легких, при этом естественные защитные клетки организма не реагируюют на вирус должным образом, поскольку еще не успели выработаться специфические антитела.

Как вирус герапеса может быть уничтожен электрическими сигналами?

Наиболее чувствительными из всех патогенных микроорганизмов, к этому воздействию, оказались вирусы. В настоящее время имеются подтвержденные результаты по лечению герпеса 1-го и 2-го типов.

Все это справедливо если организм, который получает данную терапию, не имеет патологий, связанных с нескомпенсированным алкалозом или ацидозом, или с нарушениями концентрации стандартного бикарбоната(SB) и оснований (BE).

Известно что организм на 60-80% состоит из воды, большая часть сухого вещества приходится на такие элементы как кальций, калий, натрий, кремний, магний, железо. Некоторые элементы представлены в виде соединений, например NaCl. Почти все химические реакции, с участием этих элементов, являются электрически зависимыми, ведь каждый элемент имеет свой заряд и по большому счету организм представляет из себя конструкцию из различных клеток, которые омываются снаружи и внутри растворами разных ионов, т.е. электролитов.

О электрической природе всех реакций в организмах известно давно и над этим трудились много ученых. Большое количество научных работ связано с исследованием воздействия электрического тока на биологические объекты. Первооткрывателями биоэлектричества считаются Луиджи Гальвани, Дюбуа-Реймон. Электрофорез, как метод исследования биологических молекул, был открыт русским ученым Ф.Ф.Рейссом в 1807г. На основе этих и других исследований было разработано несколько методов лечения, в основе которых лежит воздействие электричества или электромагнитного поля.

Наверное многие помнят еще такие процедуры как электрофорез или УВЧ, суть их заключается в том что с помощью постоянного тока осуществлялось насыщение организма лечебным веществом (в основном это обычные антибиотики) или прогрев частей тела с помощью мощного электромагнитного излучения. Кстати говоря мне неизвестно ни об одном серьезном исследовании долговременной безопасности этих методов.

Посредством чего процедуры реотерапии могут убивать вирусы

Здесь я попытаюсь вкратце объяснить за счет чего и как электрический ток может действовать на вирусы и бактерии, а также почему происходит смещение рН жидкостей тела.

Многие наверное знают что ток проводят металлы (проводники), но не все знают что и жидкости могут проводить ток. Для того чтобы жидкость стала проводником тока необходимо чтобы в ней были растворены вещества, молекулы которых имеют заряд. Таким веществом может быть например любая соль, например Cu 2 SO 4 или NaCl, а также многие кислоты и их растворы. Если в металлах носителем тока является електрон, то в растворах таким носителем является ион, положительно заряженная частица.

Также, думаю не будет секретом то, что человек на 70-80% состоит из воды и растворенных в ней разных веществ. Одними из веществ, которые могут проводить электрический ток, в организме есть ионы Na+(натрия) и K+(калия).

Говоря о приборах для реотерапии, стоит упомянуть о том что они вырабатывают переменный ток относительно невысоких частот, до 1000кГц. Такой ток, проходя через организм, порождает несколько эффектов.

Первое : заряженные молекулы (ионы) будут двигаться от одного электрода к другому, но так как ток переменный, то фактически эти частицы будут потихоньку прыгать то в одну сторону, то в другую, иначе говоря они будут колебаться с частотой тока.

Второе: поскольку эти частицы (ионы) находятся в жидкой среде, которая обладает некоторой вязкостью, эти движущиеся частицы будут вызывать упругие колебания в окружающей их жидкости.

Третье: клетки организма тоже находятся там же где и ионы, т.е. в организме, и они также имеют свой заряд, в норме он на поверхности клетки отрицателен. А это значит что клетки также будут совершать вынужденные движения согласно движению тока.

Четвертое: поскольку ток - движение основной массы положительно заряженных ионов, направлен навстречу движению отрицательно заряженных клеток, то каждая клетка при своем движении будет встречать сопротивление массы движущихся на нее ионов, что порождает несколько эффектов.

Один из них, это реполяризация мембраны, т.е. утечка или снятие отрицательного заряда с внешней стороны клетки. Другой - это механическое демпфирование движения клетки, иначе говоря когде тока нет, вокруг клетки жидкость как бы жидкая, а когда есть ток, то жидкость становится упругой и вязкой как смола.

Надеюсь вы заметили что упругость для клетки при прохождении тока, как бы повышается и она реальна и без тока, за счет того что клетка намного больше своего окружения (молекул вещества плавающих в воде), а упругость для ионов я никак не описал, и вообще она может быть и вовсе отсутствует.

Что в результате. А в результате мы имеем колеблющиеся клетки, с частотой переменного тока, при этом они возбуждают упругие колебания вокруг себя. Из теории аккустки, резонансных явления в нелинейных средах, получается что при некоторых частотах, и для заданных размеров клеток, возможно создание таких условий, что при колебательном движении клеток, будут возникать около клеток зоны пониженного давления, которые могут трансформироваться в кавитационные полости, которые при смене фазы колебания будут схлопываться.

В итоге в этих местах, при схлопывании будет происходить распад молекул. Например NaCl будет распадаться на Nа+ и Cl-, а вода H 2 O, распадется на OH радикалы и активный кислород.

С этого момента физика заканчивается и начинается химия, о которой чуть ниже .

Изучение воздействия разного рода повреждающих агентов на изолированные клетки показало, что, в конечном счете, существует всего четыре основных процесса, которые непосредственно обусловливают нарушение целостного липидного бислоя(клеточной мембраны) в патологии:

1. перекисное окисление липидов;

2. действие мембранных фосфолипаз;

3. механическое (осмотическое) растяжение мембраны;

4. адсорбция на бислое полиэлектролитов, включая некоторые белки и пептиды;

5. механическое, резонансное разрушение оболочки клетки или ее структур.

Известно что г лавным источником АФК(активных форм кислорода) в клетках являются митохондрии. Обычно примерно 98% всего кислорода, поступающего в клетки, используется для окисления субстратов с образованием АТФ и выделением тепла, и около 2% используется в реакциях образования АФК, которое может значительно возрастать при усиленном поступлении кислорода в клетки или нарушении работы электронно–транспортной цепи митохондрий.

Совокупность продуктов, образуемых активированными клетками-фагоцитами (радикалы супероксида и гидроксила, перекись водорода и гипохлорит) называют активными формами кислорода. Радикалы гидроксила химически исключительно активны и вызывают повреждение белков, нуклеиновых кислот и липидов биологических мембран.

Радикалы OH вызывают разрыв нитей ДНК, обладая, в зависимости от ситуации, мутагенным, канцерогенным или цитостатическим действием. С другой стороны, реагируя с ненасыщенными жирными кислотами, входящими в состав мембранных липидов, радикалы гидроксила инициируют цепную реакцию их пероксидации (перекисного окисления).

Выделяет три категории АФК: первичные, вторичные и третичные. Первичные АФК образуются при окислении некоторых молекул и обладают регуляторным или умеренным антимикробным действием. К ним относятся оксид азота NO, обладающий сосудорасширяющим действием, и супероксид ОО-. Обычно при помо щи специализированного фермента супероксиддисмутазы он превращается в перекись водорода Н 2 О 2 и в дальнейшем – в гипохлорит ClO-. Оба эти соединения используются макрофагами для борьбы с бактериями, равно как и происходит повышение рН межклеточной жидкости, что также влияет на жизнеспособность вирусов.

Так клетки фагоциты (моноциты и гранулоциты крови и тканевые макрофаги) выделяют супероксид в реакции, катализируемой ферментным комплексом НАДФН-оксидазой: НАДФН + 2O2 -> НАДФ+ + 2O - (супероксид)

В норме и при отсутствие ионов металлов переменной валентности супероксидные радикалы превращаются в перекись водорода; эта реакция катализируется ферментом супероксиддисмутазой (СОД) : 2O - -> H2O2 + O2

Клетки-фагоциты используют перекись водорода, превращая ее в гипохлорит соединение, разрушающее стенки бактериальных клеток; эта реакция катализируется ферментом миелопероксидазой : H2O2 + Cl- -> H2O + ClO-.

При недостаточной нейтрализации супероксида его избыток, взаимодействуя с NO, образует пероксинитрит или переводит трехвалентное железо Fe3+ в двухвалентное Fe2+, которое при взаимодействии с Н2О 2, НClО и липоперекисями образует гидроксильный радикал ОН* или липоксильный радикал LO*.

Итак завершая малый экскурс по свободным радикалам хочу отметить что, эти процессы происходят в каждом организме, на этом основывается наша антимикробнная защита, а процедуры реотерапии несколько активизируют эти процессы.

Легкий электрический ток может заставить бактерии танцевать (или, вернее, плавать) так, как того захотят ученые. В новой статье , опубликованной в Nature Communications, исследователи сообщают, что электричество может сделать реверс или даже отключить некоторые гены в клетках кишечной палочки, что заставляет микробов двигать жгутиками или по команде передавать определенную информацию сородичам. Работа с этими бактериями является первым шагом к созданию новых биосенсоров и других устройств, в которых живые клетки смешаны с искусственными материалами. Однако это не единственный способ, с помощью которого можно управлять бактериями или даже более крупными живыми существами. Ученые уже используют комбинацию светового и магнитного излучения, чтобы командовать животными, и имеют определенные планы на человеческие клетки. Подобные методы дистанционного управления однажды помогут нам узнать больше о природе наших тел и вылечить такие заболевания, как слепота, диарея и болезнь Паркинсона. Вот как это работает:

Электричество

Новое исследование, как уже было сказано выше, указывает на то, что электричество — это быстрый и высокоточный способ контроля над клетками. Исследователи подвергали E. coli (ту самую кишечную палочку) воздействию тока и снабжали их белком под названием пиоцианин. Пиоцианин служил в качестве приемника для положительного заряда, ретранслируя его в клетку палочки, что позволяло регулировать работу генетического аппарата. Имплантируя клеткам E. coli необходимые гены, которые будут располагаться в непосредственной близости от этого механизма приема и передачи, исследователи могут осуществлять контроль над ДНК и теми ее фрагментами, которые обычно нечувствительны к воздействию тока. В частности, во время испытания ученые заставили кишечную палочку плавать в необходимую им сторону и секретировать информационные молекулы в среду, где обитают другие клетки.

В данном случае клетки были модифицированы таким образом, чтобы светиться под воздействием тока. Однако электричество может влиять даже на поведение тех клеток, над которыми не производили непосредственные манипуляции. По словам соавтора исследования Уильяма Бентли, биоинженера из Мэрилендского университета, сигнал может быть интерпретирован и другими клетками, которые не подвергались генетическим манипуляциям. Уильям утверждает, что можно просто активировать в клетке любой ген, который в состоянии реагировать на электрический ток, а потом, с помощью избирательной сигнализации, запустить любые другие гены, которые обычно реагируют на сигнальную молекулу данного типа.

За такую мощную отрасль науки, как оптогенетика (использование светового излучения для контроля активности мозга), ученые могут поблагодарить… водоросли. Именно микроскопические зеленые водоросли, живущие в воде, обладают светочувствительными белками, которые позволяют им ориентироваться в сторону источника света, чтобы успешно осуществлять фотосинтез. Ученые поняли, что нейронами человека тоже можно управлять с помощью подобных белков. Этот прием уже был успешно использован, чтобы вызвать у грызунов охотничьи инстинкты. Эта же технология позволяет активировать ложные воспоминания или удалить (не навсегда) некоторые реальные.

Этот же метод помогает создавать продвинутых биороботов. Слой мышечных клеток, выращенных в лабораторных условиях, может сокращаться и расслабляться под действием электрического света, что позволяет самому роботу передвигаться в различных направлениях. Оптогенетика может помочь и в излечении неврологических проблем, правда для этого генетическую структуру пациента придется немного отредактировать. Многие полагают, что в данном случае уместнее будут оптоволоконные кабели или специальные импланты, помещаемые в мозг хирургическим путем.

В прошлом году оптогенетики впервые провели эксперимент с участием человека: женщине внедрили вирус, который изменил структуру глаза и имплантировал туда светочувствительные белки. У пациентки был обнаружен пигментный ретинит — тип слепоты, при котором фоторецепторы оболочки глаза медленно отмирают. Новая ДНК должна позволить другим, еще неповрежденным клеткам сетчатки реагировать на свет, а также восстановить некоторые из них. В результате, для клинических испытания удалось привлечь еще 15 добровольцев, и если они пройдут успешно, это даст науке мощный толчок к развитию.

Магнетизм

Еще одним инструментом, позволяющим осуществлять контроль над клетками организма, является намагничивание белков . Исследователи из Университета штата Вирджиния хотели изобрести способ активации клеток, который был бы менее агрессивным, чем оптогенетика, и действовал бы быстрее, чем традиционные лекарства. Они разработали систему Magneto с помощью синтеза двух клеточных магнитных активаторов. Один из них — это ферритин, белок, сохраняющий железо в организме. Другой, TRPV4, может быть активирован с помощью магнитного растяжения, чтобы вызвать реакцию нервных клеток.

Исследователи вводили вирусные агенты, содержащие Magneto, в мышей и личинки рыбы данио-рерио. В итоге, помещенная в намагниченный аквариум рыба начинала извиваться, а мыши полюбили те углы просторной клетки, куда был установлен магнит — магнитное поле приводило к выработке гормона счастья, дофамина. Однако это не единственное подобное устройство. Ранее ученые использовали магнетизм для того, чтобы увеличить выработку инсулина у больных диабетом мышей, снижая уровень сахара в крови. Технология дистанционного управления может помочь и людям, особенно тем, кто страдает от болезни Паркинсона.

Подводя итог: подобные исследования — передовая и одна из самых перспективных отраслей развития медицины и науки в целом. Основная проблема здесь заключается в том, что получить разрешение на клинические испытания удается далеко не всем исследователям, поскольку это требует серьезного вложения финансов и преодоления бюрократических трудностей. Возможно, в будущем нас и в самом деле ждет поколение биороботов и медицинских имплантов, основанных на подконтрольных живых клетках.