Большие эффекты малых доз

В.Е. Жвирблис,
член рабочей группы по изучению
физико-химических свойств воды при Институте
биохимической
физики РАН

Прописывая больному то или иное лекарство, врач непременно указывает, в каких дозах его надлежит принимать, чтобы добиться исцеления, но при этом не навредить каким-либо побочным действием. Ведь если доза слишком мала, то от лекарства не будет никакого проку, а в больших количествах даже самый, казалось бы, безобидный препарат может нанести здоровью серьезный вред (так, неумеренный прием аспирина при простуде может вызвать язвенную болезнь).
Современное медикаментозное лечение, ставящее целебный эффект в прямую зависимость от дозы, называется аллопатией (от греч. allos — другой и pathos — страдание), т. е. основан на применении веществ, вызывающих у здоровых людей симптомы, противоположные тем, что возникают при том или ином заболевании. Например, при простуде температура тела повышается, а аспирин способствует ее снижению. Относится это и ко всем прочим лекарствам, продаваемым в аптеках и широко рекламируемым в средствах массовой информации.
На этом же принципе основано и определение так называемых предельно допустимых концентраций (ПДК) веществ, попадающих в окружающую среду с отходами промышленных предприятий: считается, что если концентрация того или иного вредного вещества не превышает некоторой величины, то оно не оказывает никакого отрицательного влияния на здоровье людей. Поэтому жидкие стоки и газовые выбросы теми или иными методами очищают до тех пор, пока содержание в них вредных веществ не снизится до уровня ПДК. А иногда в целях экономии поступают проще: жидкие стоки разбавляют большим количеством чистой воды, а газовые выбросы — большим количеством чистого воздуха. Общее количество загрязнителей от этого, конечно, не уменьшается, просто их концентрация становится ниже ПДК.
Но соответствует ли истине общепринятое мнение о том, что очень малые дозы химических соединений вообще не оказывают никакого (положительного или отрицательного) влияния на здоровье людей?

«Подобное излечивается подобным» — этот принцип врач Самуэль Ганеман положил в основу своего метода лечения, названного гомеопатией. Суть метода, который успешно практикуется уже более полутора веков, заключается в использовании сверхмалых доз органических соединений растительного или животного происхождения, а также неорганических веществ, в больших дозах вызывающих у людей симптомы недугов, от которых необходимо избавиться. Так, если в больших количествах змеиный яд поражает сердечно-сосудистую систему, то после сверхсильного разведения чистой водой он исцеляет от гипертонии; в больших количествах соли свинца поражают нервную систему, но в гомеопатических дозах применяются для лечения невритов.
Метод Ганемана нашел широкое распространение, потому что давал поразительные результаты: часто врачи-гомеопаты ставили на ноги больных, которых врачи-аллопаты считали безнадежными. Но, несмотря на явные успехи, гомеопатия до сих пор не имеет серьезного научного фундамента и поэтому не раз подвергалась не только насмешкам и жестокой критике, но даже прямым гонениям.
Действительно, с точки зрения ортодоксальной науки действия врача-гомеопата напоминают откровенное шарлатанство. Например, если пациент страдает от постоянного возбуждения, то врач берет экстракт белладонны, в больших количествах вызывающий такой же симптом у здорового человека, и начинает его последовательно разбавлять. А именно, берет порцию экстракта и разбавляет его десятью порциями чистого растворителя, потом полученный раствор несколько секунд встряхивает (гомеопаты считают эту процедуру одной из основ метода и называют ее динамизацией или потенцированием), снова разбавляет, тем же самым растворителем в десять раз, снова встряхивает, снова разбавляет, и так повторяется до ста, двухсот и даже тысячи раз! Причем считают, что, чем сильнее разведение, тем лучше.
Во времена Ганемана не было известно, что вещество состоит из атомов или молекул. Теперь же каждый школьник знает, что 1 моль вещества (1 моль — число граммов вещества, равное его молекулярному весу) содержит 6,02х1023 частиц — это так называемое число Авогадро. И несложно подсчитать, что происходит с лекарством при его гомеопатическом разведении.
Если 1 лисходного раствора содержит 10-2 моля действующего начала* (обычная (аллопатическая) концентрация, которая для большинства лекарств не превышает 0,1%), то после разбавления в 10 раз в одном литре раствора будет содержаться 6х1020 частиц, а после двадцатого децимального разбавления (гомеопаты обозначают такую концентрацию символом D 20) в одном литре будет находиться лишь шесть частиц, а при концентрации D 100 одну частицу можно найти лишь в объеме, примерно равном объему всей видимой Вселенной! Как вы полагаете, разумно ли надеяться на лечебный эффект, принимая такой раствор по каплям?

Сенсация,
ошибка или обман?
Чуть более десяти лет назад ученый мир был буквально шокирован статьей, напечатанной в весьма респектабельном и всемирно известном журнале «Nature», редакция которого крайне придирчиво относится к значимости и достоверности публикаций. Работа, выполненная тремя сотрудниками французского университета Пари-Сюд под руководством Ж. Бенвениста, была (по настоянию редакции) проверена двумя итальянцами, двумя канадцами и пятью израильтянами, причем это было не обычное формальное рецензирование: их имена вошли в число авторов публикации.
Если не вдаваться в подробности, то суть работы заключалась в следующем. Одна из разновидностей белых кровяных телец, так называемые базофилы, обладает способностью взаимодействовать с веществами, вызывающими иммунную реакцию, например, с определенными антисыворотками. Обычно эту реакцию наблюдают при обработке базофилов антисыворотками в разведении 1:103 (гомеопаты обозначили бы ее как D 3), когда концентрация действующего начала оказывается порядка 2,2х10-9 моля на литр. Однако авторы заметили, что после разбавления раствора антисыворотки по гомеопатической методике (включая обязательную процедуру встряхивания) эффект наблюдается и при снижении концентрации вплоть до 2,2х10-18 моля на литр, и поэтому решили изучить область сверхмалых концентраций, вплоть до 2,2х10-126 моля на литр, и обнаружили, что эффект не исчезает, хотя при таком разведении один литр, раствора антисыворотки содержал всего около 10-102 молекул, или одну молекулу в объеме 10102 литра, что примерно в 1020 раз превышает объем всей видимой Вселенной!
Деликатность ситуации заключалась в том, что ни одним общепринятым физическим методом в растворе невозможно обнаружить вещество при концентрации менее 10-12 моля на литр, а при дальнейшем разбавлении приходится полагаться только на арифметику, что для экспериментатора не указ: ведь случайно может оказаться так, что в результате неизбежных флуктуаций в какие-то порции все-таки попадало ощутимое число молекул, они ведь никуда не исчезали!
Резко негативная реакция мировой научной общественности на публикацию в «Nature» вынудила редактора Дж. Мэдокса самолично проверить записи, сделанные в парижской лаборатории. Обнаружив, что авторы часто отбрасывали результаты неудачных опытов, что лишало достоверности опубликованные данные, Мэдокс выступил на страницах своего журнала с деликатной критикой сенсационной статьи, что успокоило наиболее ортодоксально настроенных ученых. (Тем не менее сейчас, по некоторым данным, Ж. Бенвениста получил значительные средства для продолжения своих экспериментов в США).

Два пика активности?
С точки зрения классической теории биологической активности веществ зависимость «доза—эффект» должна иметь вид кривой, монотонно возрастающей от нуля до некоторого максимума, после которого целебный эффект больше не возрастает, а наступают вредные, порой смертельно опасные последствия передозировки. Поэтому фармакологи, изучающие новый лекарственный препарат, начинают с того, что определяют его токсическую дозу на каких-либо лабораторных животных, а потом снижают ее до приемлемо безвредного уровня, когда целебный эффект еще достаточно силен для того, чтобы им можно было воспользоваться в медицинской практике. Чем больше разрыв между токсической и лечебной дозой, тем лучше; в идеале лекарство должно быть абсолютно безвредным, но этот идеал еще никем не достигнут. Обычно же компромисс между заметной пользой и приемлемым вредом лежит в области концентраций 10-2 — 10-3 моля на литр, и ни одному фармакологу не приходит мысль проверить активность растворов лекарственных веществ с концентрацией, приближающейся к нулю.
А вот токсикологи знают, что некоторые вещества обладают столь мощной активностью, что только одна их молекула способна погубить живую клетку. Такой активностью обладают, например, яд рыбы фугу, тетродотоксин, и некоторые фосфорорганические нервно-паралитические боевые отравляющие вещества. Однако не исключено, что существуют и такие вещества, одна молекула которых не убивает, а исцеляет живую клетку. Возможно также, что и многие известные лекарственные препараты способны оказывать целебное действие в области малых концентраций.
Работы в этом направлении были начаты в нашей стране еще в начале 80-х годов профессором Е.Б. Бурлаковой в одном из отделов Института химической физики АН СССР (ныне преобразован в Институт биохимической физики РАН). Ей и ее сотрудникам удалось обнаружить, что при снижении концентрации некоторых биологически активных веществ (например, предотвращающих образование в организме свободных радикалов) ниже обычного уровня 10-2 — 10-3 моля на литр эффект действительно исчезает, но при концентрации порядка 10-17 моля на литр — чудовищно малой с точки зрения любого правоверного фармаколога — возрастает почти до прежнего уровня! Этот результат был столь обескураживающим, что опубликовать его (как у нас было принято говорить, «пробить в печать») удалось лишь в 1986 г. в журнале «Биофизика» после долгих препирательств с редакцией.
С тех пор наличие такого эффекта подтверждено многими примерами, указывающими на бесспорное существование двух (а иногда и нескольких) пиков биологической активности, последний из которых лежит в области, когда одна капля раствора содержит всего несколько десятков молекул действующего начала. Бурлакова полагает, что при самых малых дозах вещества оказывают положительное влияние на клеточные мембраны, каким-то образом изменяя их структуру. Это было показано не только в опытах на животных in vivo, но и in vitro, на изолированных клеточных мембранах, структура которых изучалась методом так называемого спинового эха.
Из данных исследований можно сделать два важных вывода — один обнадеживающий, а другой тревожный.
Вывод первый: открывается возможность создавать лекарственные препараты, обладающие минимальным побочным действием при сохранении их основной активности только за счет подбора правильной малой дозы. Так, известный транквилизатор феназепам в обычной дозировке не только успокаивает, но и вызывает сонливость, замедленность реакций, что может представлять опасность, например, для водителей автотранспорта. Однако малые дозы феназепама таким побочным действием не обладают и могут применяться не только на ночь, но и днем, перед работой, требующей внимания и координированности движений.
Вывод второй: существующие нормы ПДК вредных веществ должны быть пересмотрены с учетом возможности всплеска их активности даже после очистки выбросов промышленных предприятий или их разбавления. Проблема осложняется еще и тем, что разные организмы могут по-разному реагировать на одни и те же микропримеси. Так, если в сточных водах Байкальского целлюлозно-бумажного комбината резвятся рыбки, то это не значит, что эта вода абсолютно безопасна для других обитателей озера и для человека…

Есть ли память у воды?
На основании периодической системы элементов Д.И. Менделеев совершенно точно предсказал свойства трех еще не открытых элементов. Но если бы таким же образом он попытался предсказать свойства воды, он пришел бы к невероятному выводу: вода должна кипеть при температуре 80°C, а замерзать при -100°C…
Вообще говоря, все свойства воды аномальны: достаточно сказать, что ее плотность максимальна при +4°C и поэтому лед плавает на поверхности жидкой воды, а не скапливается на дне. Если бы не это странное свойство H2O, весь Мировой океан представлял бы собой сплошную глыбу льда, изредка оттаивающую с поверхности. Какая тут жизнь!
Еще одно удивительное свойство воды заключается в том, что она в той или иной мере способна растворять буквально все, и поэтому даже с помощью самых изощренных и трудоемких методов очистки невозможно получить вещество, про которое можно было бы сказать, что его состав в точности соответствует формуле H2O, а даже малейшие примеси способны до неузнаваемости изменять ее физико-химические свойства. Так, ничтожная добавка полиэтиленоксида резко снижает вязкость воды, делает ее как бы сверхтекучей. Объяснить это можно только тем, что вода имеет какую-то надмолекулярную структуру, и поэтому, целенаправленно изменяя ее путем тех или иных химических или физических воздействий, можно управлять не только ее вязкостью, но и другими свойствами.
Так, доктор технических наук В.И. Классен посвятил многие годы своей жизни методам получения так называемой омагниченной воды и изучению ее свойств. Многочисленные эксперименты однозначно свидетельствовали о том, что после пропускания через магнитное поле вода изменяется: не дает накипи в котлах парогенераторов и даже приобретает некую животворящую силу — например, повышает урожайность сельскохозяйственных культур и способствует исцелению от некоторых болезней. Согласно классическим физическим теориям, вода способна «помнить» свою предысторию не более чем 10-9 секунды, а тут получалось, что в результате слабого магнитного воздействия ее свойства радикально изменяются и сохраняются на протяжении не только секунд и часов, но даже суток!

Возвращение
к гомеопатии?
Сейчас никто не спорит о том, что вода действительно имеет довольно сложную, и притом изменчивую надмолекулярную структуру, которая и определяет ее таинственные свойства. Но какова именно эта структура, не знает никто — сколько ученых, столько и гипотез. Бесспорно лишь одно: молекулы воды способны взаимодействовать друг с другом посредством слабых водородных связей, образуя плоские кольчатые структуры, подобные структуре молекулы бензола, и значительно более сложные пространственные образования, воспроизводящие, например, структуру кристаллического кварца и даже молекул ДНК. Поэтому что мешает воде воспроизводить и структуры молекул более простых биологически активных веществ — как органических, так и неорганических?
Сейчас хорошо известно, что каждая молекула любого вещества, растворенного в воде, окружена как бы «шубой» из частиц H2O. Если молекулу вещества можно уподобить скульптуре, то прилегающие к ней молекулы воды образуют как бы ее гипсовый слепок (а может быть, нечто подобное голограмме?) — форму, по которой в принципе можно воспроизвести сколь угодно много копий оригинала. Вопрос заключается лишь в том, как прочен этот «слепок», какие силы позволяют ему долго существовать и каков механизм, посредством которого он способен размножаться и действовать столь же эффективно, как и сам оригинал.
Коль скоро полуторавековая практика гомеопатии свидетельствует о том, что она дает действительно ощутимые результаты, то это значит, что такой механизм существует, но нет сомнений и в том, что он имеет нетривиальный характер, основанный на каких-то фундаментальных, еще не познанных свойствах вещества.
А существуют ли заслуживающие доверия факты, которые бы стимулировали поиски в этом направлении? Профессор Бурлакова очень осторожно говорит о том, что подобные факты действительно обнаружены. Так, ее сотрудники установили в экспериментах на изолированных клеточных мембранах, что их структура заметно изменяется под действием так называемых форболовых эфиров в концентрации порядка 10-25 моля на литр, т. е. в дозах, уже приближающихся к гомеопатическим, когда вероятность найти в литре раствора одну молекулу составляет всего лишь один процент. А в некоторых вполне достоверных экспериментах заметный биологический эффект наблюдался при еще меньших концентрациях.

Первое
доказательство
Примерно полвека тому назад супруги С.Д. и В.К. Кирлиан обнаружили удивительное явление (впоследствии названное их именем), сделав фотографию биологических объектов в высокочастотном газовом разряде. На таких фотографиях объекты окружены светящейся «аурой», особенно эффектно выглядящей на цветных снимках, неоднократно украшавших обложки научно-популярных изданий. В этом явлении не было бы ничего удивительного, если бы не одно обстоятельство: яркость, форма и цвет «ауры» существенно зависят от состояния биологического объекта (например, изменяются по мере увядания свежесрезанного листа растения и вовсе исчезают после того, как в нем полностью прекращаются процессы жизнедеятельности), которое не регистрируется никакими иными чисто физическими методами.
«Кирлиановские» фотографии позволяют обнаруживать недоступное для обычной медицинской диагностики и даже определять психофизиологическое состояние человека. А сотрудник Санкт-Петербургского института точной механики и оптики К.Г. Коротков описал и вовсе фантастическое явление: оказалось, что у покойника на третий, девятый и сороковой дни после смерти наблюдаются вспышки «кирлиановского» свечения, после чего оно уже больше не возникает. Неужто и впрямь душа отлетает от тела на сороковой день? Более того, по характеру этих вспышек можно даже определить причину смерти — от старости, болезни, несчастного случая, убийства или самоубийства…
Механизм «эффекта Кирлиан» не выяснен до сих пор, но фотография — такой документ, который невозможно игнорировать. Так вот, в 1985 г. в малоизвестном медицинском журнале, издаваемом в Гейдельберге, были опубликованы цветные «кирлиановские» фотографии капелек различных гомеопатических лекарств, выполненные неким Д. Кнаппом. Эти фотографии наглядно свидетельствуют о том, что практически чистая вода, полученная путем разведения различных биологически активных экстрактов по гомеопатической методике в 10200 (!) раз, дает совершенно различные отпечатки- «ауры», характер которых закономерно изменяется по мере разведения. Поскольку в этом случае эффект наблюдался в простой (точнее, якобы простой) физико-химической системе, то решение проблемы биологического действия малых и сверхмалых доз можно искать на уровне фундаментальных законов природы. Эксперименты Кнаппа свидетельствуют о том, что в водных растворах действительно могут сохраняться как бы призраки, фантомы некогда побывавших в них молекул. Поэтому проблему биологического действия веществ в малых и сверхмалых концентрациях следует считать актуальной и заслуживающей самого серьезного исследования.