Проблемные статьи © Коллектив авторов, 2014 УДК 613.167.4:616-084 Ю.А. Рахманин, А.А. Стехин, Г.В. Яковлева ЭЛЕКТРОННЫЙ ДЕФИЦИТ КАК ВОЗМОЖНЫЙ ФАКТОР РИСКА ЗДОРОВЬЮ ФГБУ «НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А. Н. Сысина» Минздрава РФ, 119121, Москва Приведен анализ медико-демографической ситуации в России и показано, что повышение смертности населения связано с деградацией геосферы, определяемой наряду с другими факторами изменением электронного состояния окружающей среды. На основе взаимозависимости электронного насыщения окружающей среды, роста смертности и заболеваемости населения установлен фактор риска здоровью и жизни человека, который может стать сегодня одним из значимых, – это электронный дефицит. В условиях его появления предложены варианты решения данной проблемы путем разработки научного обоснования воздействия электронного дефицита на организм человека, создания технологий, обеспечивающих эколого-медицинскую безопасность населения за счет коррекции электронного состояния среды обитания людей, продуктов питания и питьевой воды, создания систем мониторинга электронной насыщенности окружающей среды. К л ю ч е в ы е с л о в а : электронный дефицит; эколого-медицинская безопасность; электронная насыщенность окружающей среды. Y.A. Rakhmanin, A.A. Stekhin, G.V. Yakovleva – ELECTRONIC DEFICIT AS A POSSIBLE HEALTH RISK FACTOR A. N. Sysin Research Institute of Human Ecology and Environmental Health, Moscow, Russian Federation, 119121 There is presented the analysis of medical-demographic situation in Russia, and the increase in population mortality is shown both to be associated with the degradation of the geosphere and alongside with other factors determined by the change in the electronic state of the environment. On the base of the interrelationship between the electronic saturation of the environment and an increase in population mortality and morbidity there is established a such risk factor for human health and life, which may currently become one out of significant, videlicet, the electronic deficit. In conditions of its appearance there are proposed options solving this problem by means of elaboration of the scientific rationale for the impact of the electronic deficit on the human organism and the creation of technologies providing environmental – medical safety of the population by virtue of the correction of the electronic state of the human habitat, food and drinking water, and the implementation of the system for monitoring electronic abundance of the environment. K e y w o r d s : electronic deficit; environmental – medical safety; electronic saturation of the environment. Для медико-демографической ситуации в России характерна низкая продолжительность жизни, что обусловлено повышенной смертностью и низкой рождаемостью вследствие социальных причин, усугубляемых высокой распространенностью различных патологий (психические заболевания, артериальная гипертония, ишемическая болезнь сердца, онкологические заболевания, туберкулез, алкоголизм, самоубийства, инфекционные заболевания, в том числе передаваемые половым путем, токсико- и наркомания) [1]. Большую озабоченность вызывает состояние репродуктивного здоровья населения, что отражается на генофонде россиян и здоровье будущих поколений. Нужно отметить, что, по данным ООН (сессия Генеральной Ассамблеи в октябре 2007 г.), проблемой номер один в мире является обеспечение населения мира качественной питьевой водой, так как около 80% всех отмеченных выше заболеваний связано со значительным снижением потребления качественной питьевой воды. Согласно статистике ВОЗ, из родившихся в 2004 г. детей по всему миру здоровыми можно признать всего 1,3%, из которых только 60% способно в дальнейшем продолжить человеческий род. В России не более 12% школьников можно считать здоровыми, и эта цифра на фоне общемировых тенденций звучит оптимистично. Для корреспонденции: Стехин Анатолий Александрович, stekhin-aa@mail.ru Для оценки темпов роста заболеваемости целесообразно упомянуть отмеченные ВОЗ цифры статистики. Так, в 1985 г. только 48% всех болезней связывалось с уменьшением приема качественной питьевой воды, т. е. очевиден рост заболеваемости на 32% за более чем 20 лет. Возникают вопросы: если общемировая тенденция деградации состояния здоровья людей, включая высокоразвитые страны, сопряжена в такой мере с некачественной питьевой водой, то не это ли является системным фактором, носящим глобальный характер? Что же происходит с питьевой водой, которую мы так тщательно оберегаем от всевозможных загрязнений, подвергая ее многократной обработке физическими и химическими методами? Так ли безобидны существующие технологии водоподготовки? Чтобы разобраться со всем этим, проанализируем общие биосферные процессы, протекающие на планете. В последние годы наблюдается снижение фитомассы наземной растительности (более чем наполовину) и биопродуктивности мирового океана (в 3 раза), резкое уменьшение биоразнообразия водоемов и появление в них новых видов, массовое сокращение количества птиц (до 50–70% в Европе) и т. д. [2–4]. Это протекает на фоне общепланетарной ситуации радиационного форсинга (усиления радиационного нагрева планеты), приводящей к изменению климата и росту катастроф. Конечно, подобный анализ требует более тщательного подхода, однако даже такое поверхностное сопостав- 5 ление дает понять: биосферные процессы и изменения состояния здоровья людей связаны между собой и эта связь в значительной мере осуществляется через изменения в водной компоненте биосферы. Пожалуй, сегодня не найдется ни одного человека, который бы не знал, что вода – это матрица жизни. Но какой смысл мы вкладываем в это понятие? К сожалению, не только в сознании всех людей, но и среди ученых доминирует мнение, что вода выполняет функции растворителя. Другие в противовес этому мнению скажут, что вода в организме структурирована и именно эта фаза воды является активным участником строительства жизни. Но не многие связывают фазу структурированной воды с обменными электронными процессами, протекающими не только и не столько в среде организма, сколько между организмом и окружающей средой. В организме электронные обменные процессы обязаны биокатализу. Ферменты и коферменты постоянно синтезируют электронно-возбужденные состояния среды, поставляя электроны в клеточный метаболизм. Но откуда берутся эти электроны? Например, из митохондрий клеток эукариот, служащих основной энергетической фабрикой организма. Согласно доминирующим представлениям, электроны образуются в цикле Кребса, ведущем к образованию никотинамидадениндинуклеотида (НАД·Н), и далее следует перенос электронов с НАД·Н на кислород по дыхательной цепи с образованием аденозинтрифосфата (АТФ) в результате деятельности мембранного АТФ-синтетазного комплекса [5, 6]. При этом сами электроны передаются по цепи до тех пор, пока не соединятся с молекулярным кислородом, обладающим наибольшим родством с электроном. Освобождаемая же при этом энергия запасается в виде электрохимического (протонного) градиента по обе стороны внутренней мембраны митохондрий. Движущей же силой работы АТФ-синтазы является протонный потенциал, создаваемый на внутренней мембране митохондрий в результате работы цепи электронного транспорта [7]. При всей значимости отмеченного механизма продукции митохондриями клеток АТФ остается неясным вопрос, связанный с генерацией в митохондриях активных ион-радикальных форм кислорода (супероксид ионрадикала). Это важно, так как митохондрии являются главным потребителем поступившего в клетку свободного кислорода (по разным оценкам, до 95–99% О2), а образование активных форм кислорода (АФК) может служить одной из основных функций данной органеллы [8–10]. Исследования явлений катализа свидетельствуют: образование супероксид ион-радикала происходит в результате явления квантовой конденсации электронов на парамагнитном кислороде [11]. В отсутствие субстратов, обладающих электрон-донорной активностью (например, в случаях, когда фермент или простой катализатор, такой как ион железа, растворен в воде), в воде образуются ион-радикальные формы кислорода [11], легко регистрируемые существующей приборно-методической базой. Источники поступления электронов находятся в окружающей среде (в элементах конструкций зданий, емкостях с водой и т. д.). Самое парадоксальное в подобных явлениях неконтактного взаимодействия, протекающего с переносом электронов, в том, что они нелокальны во времени. Именно это обстоятельство, по всей видимости, является непреодолимым препятствием для принятия очевидных фактов неконтактного переноса электронов, в том числе осуществляемого живыми организмами. 6 Учитывая важность как для отдельных клеток, так и для целостных организмов биоэнергетики в эукариотических клетках, определяемой функционированием в них митохондрий, состояние неспецифической регуляторной системы организма прямо или косвенно оказывается зависимым от электронной компоненты окружающей среды. Эта зависимость связывается не только с продукцией АТФ в ходе реализуемого в митохондриях окислительного фосфорилирования, но и с синтезом в митохондриях клеток АФК, выполняющих как стрессиндуцирующие, так и регуляторные функции. Вопросу регуляторных функций АФК в настоящее время в цитологии, формирующей научный базис для биологии и медицины, включая медицину окружающей среды, уделяется пристальное внимание. Последними работами доказано, что АФК-сигнальная трансдукция контролируется пространственной локализацией и временной динамикой продукции суперокисид ионрадикалов (преимущественно митохондриями клеток), осуществляемой периодически по мере достижения критических концентраций перекиси водорода не только в митохондриях, но и в цитозоле клеток [12]. Очевидно, что наличие критических концентрационных состояний перекиси водорода и их регуляторная роль не вписываются в динамическую картину биохимических превращений в клетке, протекающих с участием АФК. Но наряду с внутриклеточной и межклеточная сигнальная функция перекиси водорода может характеризоваться как неравномерная в пространстве и во времени, что, вероятно, обусловлено электрической (концентрационной) неоднородностью межклеточной среды, связанной с энергетическим распределением фазы ассоциированной воды. В целом механизмы регуляции как внутри-, так и межклеточных регуляторных процессов реализуются через образование АФК [13]. Однако в отличие от химических посредников необходимым условиям межклеточного интермедиата удовлетворяют электроны [14] в составе ион-радикальных форм АФК, поведение которых определяется квантовыми эффектами [11]. Важную роль в гомеостазе клеток, межклеточном взаимодействии и системе «организм – окружающая среда» играют дистантные взаимодействия. Этот вывод следует из ряда работ, включая исследования цитопатического взаимодействия и влияния на клетки переменных электромагнитных и магнитных полей [15–16]. При этом определяющее значение имеет состояние макроскопической организации межклеточной воды, обладающей квантовыми свойствами. Именно посредством макроскопических квантовых взаимодействий когерентно связанных электронов в фазе ассоциированной воды могут быть реализованы процессы направленного переноса информации и энергии, управляющей клетками, в виде макроскопических эффектов конденсации электронов, в первую очередь из окружающей среды. Химические, физико-химические, электромагнитные и макроскопические квантовые взаимодействия между клеточными структурами, клетками и окружающей средой, скорее всего, составляют интегрированную систему самоорганизации и гомеостаза живых организмов, в которой регуляторные и энергетические каналы четко взаимосвязаны и взаимозависимы. Следовательно, изменение электронного состояния окружающей среды способно отражаться на метаболических процессах в организме, что влияет на возникновение патологических отклонений, вызванных дефицитом электронов в среде. Отсюда – важный вывод: электрофизическое состояние окружающей среды может служить одним из системообразующих факторов, определяющих тенденции развития биосферы и оказывающих влияние на состояние здоровья людей. К сожалению, не только специалисты медицинского и биологического, но и физико-технического плана электрофизическое состояние среды ассоциируют с нормальными токами в проводниках. Ряд оппонентов утверждает, что электрический заряд планеты крайне мал, чтобы как-то влиять на ее биоту. И в этом они правы. Но только вот парадокс: электрический заряд в делокализованном состоянии, находящийся в фазе ассоциированной воды, не проявляет себя как кулоновский заряд. В этом отношении показательны эксперименты, выполненные Дж. Поллаком [17, 18], показавшим, что структурированная фаза воды в процессе своего распада (на межфазных границах) генерирует электроны. Эти же процессы протекают и в клеточных мембранах [19], что подтверждает идеи Г. Линга о роли ассоциированного состояния воды в работе клеточных мембранных насосов [20]. Нашими исследованиями [11, 21] также показано, что ассоциированная вода представлена кристаллическими структурами аморфных льдов VI и VII, стабилизируемых электронами, находящимися в когерентном делокализованном состоянии. Фаза ассоциированной воды является основным резервуаром электронов в биосфере Земли [22]. Благодаря делокализованным электронам существует магнитосфера планеты, напряженность которой за последние 10 лет снизилась на 20%, что послужило основанием для целого ряда прогнозов перестройки климата планеты [23]. При этом в качестве основной причины климатических изменений мировая научная общественность называет выброс парниковых газов предприятиями промышленности, энергетики и автотранспорта. Но проблема в том, что наблюдаемые процессы деградации биосферы и резкий рост заболеваний, в основе патогенеза которых находятся нарушения в неспецифической системе регуляции организма, эффективность которой сопряжена с энергетической активностью и регуляторными функциями (через синтез АФК) митохондрий клеток, не могут быть связаны с существующей концепцией парникового эффекта. К каким последствиям для состояния здоровья населения привела электронная деградация биосферы? Только за последние 10 лет, согласно работе [24], доля случаев смертности от эколого-климатических факторов изменилась с 14–18 до 40% [25, 26]. При этом к основным причинам смертности (по Москве и Московской области) отнесены болезни системы кровообращения, новообразования, несчастные случаи, отравления, болезни органов дыхания, системы пищеварения (68,3, 17,1, 7,7, 3,8 и 2,6% соответственно). Резкий рост смертности из-за болезней системы кровообращения особенно остро проявляется в периоды волн жары (в 2 и более раз), когда на первичных рецепторах электронов в крови (эритроцитах) возникает дефицит электронов, характерный для патогенеза заболеваний системы кровообращения [27]. По данным зарубежных исследований [26], основными причинами смертельных исходов в периоды длительных антициклональных инверсий с экстремальными температурами были ишемическая болезнь сердца, диабет, заболевания органов дыхания, несчастные случаи, самоубийства и убийства, а причинами госпитализации – заболевания сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, почек, нервной системы, эпилепсия. Взаимосвязь резкого увеличения заболеваемости и смертности и электронного насыщения окружающей среды особенно заметна в районах землетрясений [28], где возникает длительная инверсия потенциала приземного электрического поля, связанная с возникновением дефицита сверхтекучей компоненты электричества Земли [29] и избытком электронов в ионосфере (в 2003–2006 гг. – в 4–5раз) [30]. По причине значительных изменений в электронном состоянии среды, служащих одной из причин стремительного роста заболеваемости и смертности людей, электронный дефицит следует рассматривать как один из факторов риска здоровью и жизни. С появлением нового фактора риска здоровью человека – дефицита электронов в окружающей среде – превентивная медицина не может базироваться только на ранней диагностике заболеваний и лечении классическими методами без устранения одной из основных причин возникновения болезней. Возможные варианты решения проблемы противодействия электронному дефициту могут осуществляться в рамках нормативно-планового подхода по отдельным направлениям обеспечения профилактики здоровья и лечения, развития нормативных актов санитарного и эпидемиологического надзора жилой и производственной среды, продуктов потребления, питания и воды, регулирования деятельности по экологической безопасности человека имедицины окружающей среды. Для этого необходимо разработать научнометодологическое обоснование и создать базовые элементы и технологии обеспечения превентивной эколого-медицинской безопасности населения, соответствующие требованиям социальноориентированного развития Российской Федерации, нормативную, приборно-методическую базы системы мониторинга электронного состояния среды обитания человека и геосферы, методологическое и нормативно-правовое обеспечение технологий коррекции электронного состояния среды обитания и продуктов потребления человека. Резюмируя рассмотренные выше проблемы медицины окружающей среды как превентивной, возникшие в связи с выявлением возможного фактора риска здоровью и жизни человека – электронного дефицита в окружающей среде, необходимо констатировать, что современность выдвинула перед медиками, экологами и гигиенистами крайне важную и ответственную задачу противодействия нарушению энергетического баланса в биосфере, решение которой возможно только при системном подходе к проблеме. Л и т е р а т у р а (пп. 9, 12–14, 17–19, 23, 25, 26, 30 – см. R e f e r e n c e s ) 1. Лебедев А.А., Гончарова М.В. Превентивная медицина – медицина XXI века. Национальные проекты. 2008; 12(31): 40–3. 2. Остроумов С.А. Сохранение биоразнообразия и качество воды: роль облигатных связей в экосистемах. Доклады академии наук. 2002; 382(1): 138–41. 3. Сапунов В.Б. Экологическое благополучие, устойчивость биосферы и стратегия сохранения природных ресурсов. Биомедицинский журнал. 2010; 5: 5–8. 4. Батрак К.В. Гидрохимические показатели структуры и биопродуктивности вод Антарктики: Дис. … канд. геогр. наук. М.; 2009. 7 5. Тейлор Д., Грин Н., Стаут У. Биология: Пер. с англ. т. 1–3. М.: Мир; 2004. 6. Уиллет Э. Генетика без тайн: Пер. с англ. М.: ЭКСМО; 2008. 7. Дерябин Д.Г. Функциональная морфология клетки. М.: КДУ; 2005. 8. Лю Б.Н. Старение, возрастные патологии и канцерогенез (кислородно-перекисная концепция). Алматы: Деуир; 2003. 10. Лю Б.Н., Шайхутдинов Е.М. Физико-химические и биокибернетические аспекты онкогенеза. Алма-Ата: Гылым; 1991. 11. Стехин А.А., Яковлева Г.В. Структурированная вода: нелинейные эффекты. М.: Изд. ЛКИ; 2008. 15. Белова Н.А., Леднев В.В. Влияние крайне слабых переменных магнитных полей на гравитропизм растений. Биофизика. 2001; 46(1): 122–5. 16. Леднев В.В., Белова Н.А., Рождественская З.Е., Тирас Х.П. Биоэффекты слабых переменных магнитных полей и биологические предвестники землетрясений. Геофизические процессы и биосфера. 2003; 2(1): 3–11. 20. Линг Г. Физическая теория живой клетки. Незамеченная революция. СПб.: Наука; 2008. 21. Рахманин Ю.А., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Влияние квантовых состояний нанообъектов на биологические системы. Гигиена и санитария. 2008; 6: 4–12. 22. Кондратов В.К., Рахманин Ю.А., Стехин А.А., Яковлева Г.В. Явление резонансного поглощения слабой электромагнитной энергии в трехмерно-упорядоченных плоско-параллельных донорно-акцепторных π,π-комплексах. Открытие № А-179 от 20 января 1999 г. В кн.: Научные открытия (сборник кратких описаний, 2000 г.). М.: РАЕН; 2001: 21–3. 24. Ревич Б.А., Малеев В.В. Изменения климата и здоровье населения России: Анализ ситуации и прогнозные оценки. М.: ЛЕНАРД; 2011. 27. Бородюк Н.Р. Кровь – живое существо. Биоэнергетический механизм приспособительных реакций. М.: Глобус; 1999. 28. Сукиасян С.Г. Психопатологический анализ периода «экстремальности» в Армении1988-1998гг. Вестник МАНЭБ. 1999; 7(19): 83–7. 29. Чернева Н.В., Фирстов П.П. Основные природные процессы, формирующие локальное электрическое поле приземного слоя атмосферы на Камчатке. 2011. http://ru.iszf.irk.ru/ images/8/88/Firstov.pdf. References 1. Lebedev A.A., Goncharova M.V. Preventive medicine - medicine of XXI century. National Projects. 2008; 12 (31): 40–43 (in Russian). 2. Ostroumov S.A. Conservation of biodiversity and water quality: the role of obligate relationships in ecosystems. DAN. 2002; 1: 138–141 (in Russian). 3. Sapunov V.B. Environmental well-being, stability of the biosphere and natural resources conservation strategy. Biomedical journal. 2010; 5: 5–8 (in Russian). 4. Batrak K.V. Hydrochemical characteristics of the structure and biological productivity of Antarctic waters. Dissertation. Candidate. Geography. Sciences; 2009 (in Russian). 5. Tejlor D., Grin N., Staut U. Biology. Moscow, Mir; 2006 (in Russian). 6. Uillet Je. Genetics Demystified. Moscow: EKSMO; 2008 (in Russian). 7. Derjabin D. G. Functional morphology of the cells. M.: KDU; 2005 (in Russian). 8. Lju B. N. Aging, age-related diseases and carcinogenesis (oxygen-peroxide concept). Almaty: Deuir; 2003 (in Russian). 9. Rocha M., Hernandez-Mijares A., Garcia-Malpartida K. Mitochondria-targeted antioxidant peptides. Curr. Pharm. Des. 2010; 16 (28): 3124–31. 10. Lju B. N., Shajhutdinov E. M. Physico-chemical and Biocyber- 8 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. netical aspects of carcinogenesis. Alma-Ata, Gylym; 1991 (in Russian). Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Structured water: non-linear effects. M.: LCI; 2008 (in Russian). Bailey-Serres J., Mittler R. Special Issue on Reactive Oxygen Species. The Roles of Reactive Oxygen Species in Plant Cells. Plant Physiol. 2006; 141 (2): 311. Bras M. L., Clément M.V., Pervaiz S., Brenner C. Review Reactive oxygen species and the mitochondrial signaling pathway of cell death. Histol Histopathol. 2005; 20: 205–20. Kovacic P., Marilyn E. Bioelectrochemistry, reactive oxygen species, receptors, and cell signaling: how interrelated? Journal of Receptors and Signal Transduction. 2010; 30 (1): 1–9. Belova N.A., Lednev V.V. Effect of extremely weak alternating magnetic fields on plant gravitropism. Biophysics. 2001; 46 (1): 122–5 (in Russian). Lednev V.V., Belova N.A., Rozhdestvenskaja Z.E., Tiras H.P. Bioeffects of weak variable magnetic fields and biological precursors of earthquakes. Geophysical Processes and Biosphere. 2003; 2 (1): 3–11 (in Russian). Chai B, Yoo H, Pollack GH. Effect of radiant energy on nearsurface water. Biomed. 2003; 72 (1): 21–6. Musumeci F, Pollack G.H. Influence of water on the work function of certain metals. Chem. Phys. Lett. 536: 65–7 (May 2012). http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22639466 Trevors J.T., Pollack G.H. Origin of microbial life hypothesis: a gel cytoplasm lacking a bilayer membrane, with infrared radiation producing exclusion zone (EZ) water, hydrogen as an energy source and thermosynthesis for bioenergetics. Biochimie. 2012; 94 (1): 258–62. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22030900 Ling G. The physical theory of the living cell. Unnoticed revolution. St.-Petersburg, Publishing house “Science”; 2008 (in Russian). Rakhmanin Ju.A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. The influence of the quantum states of nanostructures to biological systems. Hygiene and Sanitation. 2008; 6: 4–12 (in Russian). Discovery number A-179 on January 20, 1999 “The phenomenon of resonant absorption of electromagnetic energy in the low three-dimensional ordered the plane-parallel donor-acceptor π, π-complexes” authors Kondratov V.K., Rakhmanin Y. A., Stekhin A.A., Yakovleva G.V. Discoveries (collection of short descriptions, 2000.). Moscow: Academy of Natural Sciences. 2001; 21–3 (in Russian). Global geological and environmental changes: threatening the progress of civilization. Second report of the International Committee “Geochange”. 2013: 2. Revich B.A., Maleev V.V. Climate change and health in Russia: Situation analysis and projections. M.: “Lenard”; 2011 (in Russian). Gosling S.N., J.A. Lowe, McGregor G.R. at al. Associations between elevated atmospheric temperature and human mortality: a critical review of the literature . Climatic Change. 2009; 92: 299–34119. McGeehin M.A, Mirabelli M. The potential impacts of climate variability and change on temperature-related morbidity and mortality in the United States. Environmental Health Perspectives. 2001; 109 (2): 185–9. Borodyuk N.R. Blood – a living creature. Bioenergetic mechanism of adaptive responses. M. “Globe”; 1999. Sukiasjan S.G. Psychopathological analysis of the “extreme” period in Armenia. Bulletin MANEB. 1999; 7 (19): 83–7 (in Russian). Cherneva N.V., Firstov P.P. Basic natural processes that shape the local electric field of the surface layer of the atmosphere on Kamchatka (2011). http://ru.iszf.irk.ru/images/8/88/Firstov.pdf (in Russian). Liu L., Wan W., Ning B., Zhang M.-L. Climatology of the mean total electron content derived from GPS global ionospheric maps. J. of Geoph. Res. 2009; 114: A06308. Поступила 15.02.13
