Вода с низкой концентрацией дейтерия оказалась полезной для медицины

Тяжелый изотоп водорода – дейтерий, в ядрах которого присутствует «лишний» нейтрон – присутствует в любой воде естественного происхождения. В обычной питьевой воде доля дейтерия не превышает 0,015%. Но если концентрация дейтерия будет выше или ниже, биологические свойства воды могут меняться. Например, прежние исследования показывали, что вода с недостатком дейтерия может оказывать противоопухолевое, антидотное и метаболическое действие, может влиять на показатели жизнедеятельности клеточных культур в водных средах.

Группа ученых РУДН под руководством Антона Сыроешкина и Игоря Злацкого, кафедры фармацевтической и токсикологической химии, Медицинского института РУДН исследовала, как изменение концентрации дейтерия в воде влияет на процессы в биологических молекулах, а также на живые клетки.

Исследователи сравнивали воду с различным соотношением изотопов – легкую воду с пониженным содержанием дейтерия – с отношением D/H около 5 миллионных долей (ppm), воду с обычным содержанием дейтерия (140 ppm) и тяжелую воду – D2O.

Для молекулярного уровня организации жизни ученые РУДН исследовали мутаротацию галактозы – вращательную трансформацию молекулы, надмолекулярного – ферментативную дестабилазо-лизоцимную активность, для фармацевтических веществ – растворимость и двухфазное распределение, а также скорость жизни живых клеток в воде различного изотопного состава.

Как выяснилось, константа скорости изменения скорости оптического вращения для L-галактозы была в два раза меньше, чем для D-галактозы при небольшом содержании дейтерия, вне зависимости от конкретной концентрации, тогда как в тяжелой воде мутаротация первого порядка для L-галактозы не наблюдалась.

Изменялась и начальная скорость лизоцимной активности фермента дестабилазы-лизоцима: в воде с низким содержанием дейтерия она возрастала в 2 раза, в то время как в тяжелой воде не наблюдалось изменений активности.

При рассмотрении суспензионных систем изучали скорость растворения активных лекарственных веществ. Растворение происходит быстрее, когда

концентрация протия больше, чем дейтерия. Это отвечает нормальному кинетическому изотопному эффекту и подтверждает важную роль выбора изотопного состава растворителя для ускорения процесса.

Изменение изотопного состава воды повлияло и на поведение живых клеток: в воде с меньшим содержанием дейтерия клетки одноклеточных организмов вида Spirostomum ambigua обездвиживались в 8 раз быстрее.

Эти открытия могут оказаться полезными для дальнейших биомедицинских и терапевтических исследований, где дейтерий можно рассматривать как регулятор биологических свойств нормальных или раковых клеток.

Статья в Chemical Engineering Journal