Перекись водорода – "будильник" для клеток тела

Перекись водорода хорошо известна нам, как дезинфицирующее и отбеливающее средство. Его можно найти в каждой домашней аптечке. Нашему организму это химическое соединение также знакомо и даже очень полезно. Результаты последних научных исследований показали, что именно оно является внутренним метрономом и заставляет клетки тела биться в едином ритме. К такому выводу пришли ученые из Университета Южной Калифорнии.

Оказалось, что пероксид водорода (H₂0₂) производится во всех без исключения клетках живых организмов и может служить сигналом переключения между фазами активности и отдыха.

Опыты на фруктовых мушках показали, что это соединение играет очень важную роль в определении дневного биоритма и задании уровня активности.

Всем хорошо знакомо понятие биологических часов, которые определяют в организме время бодрствования и сна. Однако кроме них у некоторых внутренних органов есть еще собственные независимые биоритмы, которые должны синхронизироваться между собой.

"Пероксид водорода в живом организме функционирует как системный сигнал, регулирующий ритм внутри клеток и между ними", - говорит автор исследования Джон Тауэр, профессор молекулярной биологии Университета Южной Калифорнии.

Исследования Тауэра были направлены на поиски связи между метаболизмом и биоритмами.

Во время метаболического процесса крошечные органеллы митохондрии перерабатывают полезные вещества в чистую энергию, которая доставляется в клетки тканей и способствует их работе.

Побочным продуктом такой реакции является выработка в митохондриях в процессе сжигания кислорода молекул пероксида водорода.

Этот факт и привлек внимание американского профессора, который предположил, что получаемое химическое соединение играет роль сигнальной молекулы.

"Было бы логично предположить прямую связь между метаболизмом и биологическими часами, - говорит Джон Тауэр. - Мы знаем достаточно много о том, как жизненные ритмы регулируются внутри одной клетки. Но для того, чтобы ритмы двух органических клеток совпали, необходимо, чтобы существовал обмен информации между ними".

В поисках этого межклеточного сигнала, научная группа Тауэра исследовала вырабатываемый митохондриями энзим под названием "супероксид дисмутазы". Это вещество способно перерабатывать токсичные отходы жизнедеятельности митохондрии в менее ядовитый пероксид водорода.

Ученые повысили уровень супероксида дисмутазы в организме фруктовых мушек, используя для этого специальные питательные добавки. Оказалось, что после этого уровень дневной активности насекомых существенно возрастал, а у некоторых подвидов увеличилась и общая продолжительность жизни.

Аналогичные результаты были получены и при введении в организм мушек излишков пероксида водорода, что доказывает высокую значимость этого небезопасного химического соединения для живой материи.

Фактически работа внутренних часов клетки делится на две фазы. В первой из них митохондрии активно сжигают кислород и питательные вещества, вырабатывая энергию и отходы в виде токсических соединений.

На втором этапе клетка начинает "отдых", во время которого супероксид дисмутазы преобразует токсины в пероксид водорода и выводит его за внешнюю мембрану клетки. Далее, в зависимости от насыщения межклеточного пространства этим веществом, срабатывает триггер, который запускает цикл заново.

Продолжая исследования, Джон Тауэр и его коллеги перепроверяют полученные данные и пытаются разобраться в отдельных нюансах механизма воздействия пероксида водорода на биоритмы живого организма.

Ученые уверены, что, осмыслив биохимическую основу исследования, они смогут дать однозначный ответ - можно ли применять такой "катализатор" метаболизма на человеке.

Читайте также в рубрике "Наука и техника"