Хронограф
181522
291623
3101724
4111825
5121926
6132027
7142128

<февраль>

Путеводители

Исцеляющий ток в ранах

Движением спасительных клеток управляет электрическое поле

Слабый электрический ток, пропускаемый через рану, создает в ней электрическое поле, заставляющее двигаться клетки эпителия в направлении отрицательного полюса источника тока. Фото: Min Zhao

Еще со времен Римской империи сохранились записи о том, что придворный лекарь императора Клавдия Скрибоний Ларг лечил своих соотечественников с помощью электрических скатов. Врачеватель прикладывал этих рыб к головам страдающих от сильной головной боли. Тогда никто толком не мог объяснить, как действует «лекарство». Однако к XIX веку уже стало известно и о том, что скаты поражают свою жертву электрическим зарядом, а электричество присутствует во всяком живом организме. Известный немецкий ученый Эмиль Дюбуа-Реймон (Emil Du Bois-Reymond, 1818-1896) обнаружил связь с электричеством деятельности почти всех внутренних органов, заложив тем самым основы для развития целого направления в биологии – электрофизиологии. Среди его учеников ходила легенда о том, как он сделал на собственной руке порез и стал пропускать через рану слабый электрический ток. В результате рана зажила.

Похожие опыты проводили на протяжении почти всего ХХ века, изучая электростатическое поле, создаваемое различными органами, только, скорее, с диагностическими целями. Хорошо известно, например, как измерение поля сердца с помощь ЭКГ позволяет выявить различные его заболевания.

Терапевтическая же роль слабого электромагнитного поля, создаваемого постоянным электрическим током, надолго оказалась за пределами внимания ученых. Прорыв случился в конце прошлого года, и уже этой весной несколько групп ученых объявили о том, что «тайна тока» раскрыта.

  
Луиджи Гальвани обратил внимание, что разряд электрофорной машины вызвал сокращение ноги только что отпрепарированной лягушки. Это наблюдение положило начало поискам электричества в организме человека и животных.

На исходе бурного периода, известного как эпоха научной революции XVII века, Роберт Гук (Robert Hooke, 1635–1703) в Англии и Марчелло Мальпиги (Marcello Malpighi, 1628–1694) в Италии открыли, что всякий организм состоит из клеток. Каждая отдельная клетка постепенно превращалась в самостоятельный объект исследования. К изумлению биологов выяснилось, что живой организм может самостоятельно вырабатывать электрический ток. Впервые обнаруживший это Луиджи Гальвани (Luigi Galvani, 1737–1798) придал своему открытию преувеличенный характер, поверив, что именно электричество – это та сила, которая заставляет живое двигаться. Иными словами, электричество и есть сама жизнь. Со временем энтузиазм его последователей поутих, и опыты Дюбуа-Реймона, показавшие, что каждая клетка представляет собой маленькую электростанцию, повлекли за собой новую волну интереса к «живому электричеству».

Тем не менее и она не могла привести ни к какому реальному открытию до тех пор, пока не выяснилась молекулярная природа генетики. Электричество играет важную роль в управлении внутримолекулярной динамикой организма, в том числе и в процессе заживления ран, поскольку приводит в действие генетические механизмы, благодаря которым необходимые для восстановления клетки мигрируют к поврежденным участкам. Об одном из первых успехов в исследованиях этих механизмов, проведенных в шотландском университете Абердина под руководством профессора Миня Чжао (Min Zhao), сообщил журнал «Nature» 27 июля (Vol. 442. P. 457–460).

  
Внеклеточный мышечный белок (ERK 1/2), помещенный в электрическое поле, обнаруживал в эксперименте повышенную активность (обозначенную на снимке цветом и схематическим «уровнем активности») вблизи катода. Фото: Colin McCaig

В качестве объекта для исследования были выбраны клетки крысиного эпителия, на которые воздействовали электрическими полями с разными параметрами, в зависимости от которых раны заживали быстрее или медленнее. Как сообщил Минь Чжао, он еще в годы работы хирургом-травматологом в Китае много интересовался тем, как же раны «сами себя лечат». По его словам, «когда появляется рана, то клетки нашего организма знают, куда им надо отправиться, чтобы лечить ее, и это просто удивительно!» И в самом деле, как же это происходит?

Представьте себе обычную батарейку. У нее есть два полюса: положительный и отрицательный, и электрический ток перемещается между батареек, которые совмещены друг с другом противоположно заряженными полюсами. Ученые считают, что клетки отчасти выполняют функции батареек с отрицательно заряженными ионами хлора (Cl-) и положительно заряженными ионами калия (K+), перемещающимися сквозь полупроницаемые мембраны. Эти мембраны пропускают в определенных направлениях только либо отрицательные, либо положительные ионы, создавая в нормально функционирующем организме электрическое поле. За это их называют ионными насосами, или транспортерами. Рана искажает поле, происходит что-то вроде короткого замыкания. И тут начинается самое интересное. Под действием электрического поля регенерирующие клетки начинают мигрировать к поврежденным областям.

Как и во многом другом, в заживлении ран организм следует предписаниям своей универсальной программы, известной как «генетический код». Эта программа записана в молекуле ДНК, отдельные участки которой – гены – управляют вполне определенными процессами, – например, восстановлением поврежденных клеток. Сначала ученым удалось идентифицировать, какие гены отвечают за успешную миграцию клеток к поврежденным участкам организма, а какие, напротив, сдерживают этот процесс. А затем они обнаружили ясную зависимость уровня экспрессии и тех и других от влияния электрических полей. Ученые воздействовали на раны электрическими полями и параллельно блокировали гены, помогавшие клеткам мигрировать, а затем, наоборот – блокировали гены, останавливающие перемещение клеток. В первом случае процесс заживления ран проходил медленнее, тогда как во втором – заметно ускорялся.

  
После того как Эмиль Дюбуа-Реймон обнаружил положительный электрический заряд на поверхности мембран нервных клеток, ему не стоило труда доказать, что именно электрические импульсы, распространяющиеся по нервным волокнам, являются первопричиной мышечных сокращений

Помнится, в рассказе Артура Конан Дойла «Фиаско в Лос-Амигос» через приговоренного к казни человека пропустили электрический ток под напряжением 12 тысяч вольт. Согласно фантазии автора, это сделало героя неуязвимым и практически бессмертным. Увы, задача не решается так просто. Но выяснить, при каких условиях электричество лечит, а при каких – убивает, вполне реально. Опыт показал, какое значение имеет конкретная конфигурация электрического поля, создаваемого внутри организма внешним источником. По словам ученых, именно от направления поля и его напряженности зависит скорость восстановления тканей. Это объясняет и манипуляции Скрибония Ларга со скатами – ведь римский лекарь прикладывал электрических рыб к больным местам, а напряжение, создаваемое ими находилось в пределах 20-30 вольт. Как раз «то, что доктор прописал».

Таким образом, вопрос, занимавший профессора Миня Чжао столь долгое время, оказался разрешен – удалось выяснить, как и за счет чего клетки мигрируют на «восстановительные работы» и какие гены и молекулы принимают участие в этих процессах.

В мифологии уже нашего века нашли себе место пришедшие из глубины веков маги и чудодеи, умеющие подобно античному лекарю лечить наложением… но только не электрической рыбины, а «биополя» или своей «мощной ауры». За этими словами сейчас стоит реальность столь же неясная, сколь неясной была чудодейственная сила скатов. Мы знаем, что электростатическое поле человека может быть довольно сильным. Не исключено, что с его помощью можно создавать слабые электрические токи на поверхности кожи другого человека. Возможно, открытие абердинских ученых объяснит эффект лечения «наложением рук». Одной пустой фантазией станет меньше…

Читайте также в журнале «Вокруг света»: 

 

Наталья Филиппович, 13.08.2006

 

Новости партнёров