Изучение возможностей использования в биологии и медицине сильноточных электрических разрядов

Поиск высокоэффективных и нетоксичных методов лечения различных патологических состояний привел к изучению возмож-ностей использования в биологии и медицине сильноточных электрических разрядов. Высокоэнергетические физико-химические факторы на основе наносекундных электрических разрядов (НСЭР), успешно применяемые в новейших технологиях, проявляют уникальные физико-химические свойства. Накоплен-ные теоретические данные дают основания считать возможным применение этих факторов и для деструкции клеток, что обусло-вило изучение влияния их на системы организма. Во время генерации высоких импульсных напряжений и в сильноточных электрических разрядах наносекундных длительностей за счет высокой напряженности электрического поля в межэлектродном промежутке нарабатывается большое количество электронов, имеющих сравнительно высокую энергию. Эти электроны являются основными участниками плазмохимических реакций. Взаимодействие их с молекулами газов и биологических суб-стратов приводит к образованию химически активных частиц, таких как (О, О3, ОН–, Н2О2 и т. д., которые являются активными формами кислорода. Они первыми появляются в цепи реакций клеточного метаболизма и участвуют в процессах организма и клетки. Синтез АТФ. Анаэробный (без участия кислорода). Главная роль углеводов и липидов в клеточном метаболизме состоит в том, что их расщепление на более простые соединения обеспечивает синтез АТФ. Несомненно, что те же процессы протекали и в первых, самых примитивных клетках. Однако в атмосфере, лишенной кислорода, полное окисление углеводов и жиров до CO2 было невозможно. У этих примитивных клеток имелись все же механизмы, с помощью которых перестройка структуры молекулы глюкозы обеспечивала синтез небольших количеств АТФ. Речь идет о процессах, которые у микроорганизмов называют брожением. Лучше всего изучено сбраживание глюкозы до этилового спирта и CO2 у дрожжей. В ходе 11 последовательных реакций, необходимых для того, чтобы завершилось это превращение, образуется ряд промежуточных продуктов, представляющих собой эфиры фосфорной кислоты (фосфаты). Их фосфатная группа переносится на аденозиндифосфат (АДФ) с образованием АТФ. Чистый выход АТФ составляет 2 молекулы АТФ на каждую молекулу глюкозы, расщепленную в процессе брожения. Аналогичные процессы происходят во всех живых клетках; поскольку они поставляют необходимую для жизнедеятельности энергию, их иногда (не вполне корректно) называют анаэробным дыханием клеток.  Аэробный (с использованием кислорода). С появлением в атмосфере кислорода, источником которого послужил, очевидно, фотосинтез растений, в ходе эволюции развился механизм, обеспечивающий полное окисление глюкозы до CO2 и воды, – аэробный процесс, в котором чистый выход АТФ составляет 38 молекул АТФ на каждую окисленную молекулу глюкозы. Этот процесс потребления клетками кислорода для образования богатых энергией соединений известен как клеточное дыхание (аэробное). В отличие от анаэробного про-цесса, осуществляемого ферментами цитоплазмы, окислительные процессы протекают в митохондриях. В митохондриях пировино-градная кислота – промежуточный продукт, образовавшийся в анаэробной фазе – окисляется до СО2 в шести последовательных реакциях, в каждой из которых пара электронов переносится на общий акцептор – кофермент никотинамидадениндинуклеотид (НАД). Эту последовательность реакций называют циклом трикарбоновых кислот, циклом лимонной кислоты или циклом Кребса. Из каждой молекулы глюкозы образуется 2 молекулы пировиноградной кислоты; 12 пар электронов отщепляется от молекулы глюкозы в ходе ее окисления, описываемого уравнением: