Как всех людей, меня всегда волновали вопросы: «Что такое рак? Какие фундаментальные отличия раковой клетки и нормальной?» И, казалось, что вот-вот найдут или вирус, или бактерию, или микроорганизм, или выделят ген, от которого зависит пусковой механизм раковой опухоли, и, соответственно, будет далее изобретено средство от этой мистической болезни. Но рак давал ученым все больше и больше загадок своими формами, непредсказуемостью и отсутствием универсальности в проявлениях. На сегодняшний день существует протокольное лечение, которое включает в себя хирургическую операцию, химиотерапию или радиотерапию. В современные методы лечения рака входят иммунотерапия и таргетная терапия, имеющая целевое направление на раковую клетку. Существует множество теорий природы и проявления рака. Многие из этих теорий оказываются мифами. Не хотелось пополнить этот список. Надеюсь, что предложенное объяснение процессов, характерных для раковой клетки, не противоречит научному подходу.
Занимаясь более двадцати лет изучением вопросов турбулентной гидродинамики, не могла даже предположить, что основное проявление функционирования раковой клетки кроется в нарушении гидродинамических процессов внутри клетки, и, по сути, связано с поломкой основных механизмов транспорта веществ, и, в первую очередь, кислорода.
В январе 2019 г. в рецензируемом журнале « Биофизика» Российской Академии наук была опубликована моя статья «Внутренняя гидродинамика цитоплазмы нормальной и раковой клеток организма; принцип построения живой ткани из клеток: гипотезы, физическая и математическая модели, приблизительный расчет частотных характеристик клетки» (ссылка https://elibrary.ru/item.asp?id=36801226); английский вариант статьи вышел в мае этого года в издательстве Springer Nature (ссылка https://link.springer.com/article/10.1134/S000635091901010X ), проиндексированная в Web of Science Core Collection. После публикации на электронную почту стали приходить многочисленные предложения публикаций в различных зарубежных журналах в областях медицины, прикладной физики, прикладной гидродинамики, математической физики. Зарубежные коллеги приглашали на международные симпозиумы и конференции. Приглашения приходят и в настоящее время, когда контакты многих зарубежных стран с РФ в сфере науки разрываются. Читать научную статью довольно тяжеловато, поэтому попробую пояснить содержание в научно-популярной форме.
Итак, главный вопрос. В чем принципиальная разница нормальной клетки и раковой клетки?
Ответ. В раковой клетке осмотический насос не работает.
Что такое осмотический насос? Этот насос начинает работать, когда концентрация веществ в одной зоне, например, внутри клетки, становится выше, чем снаружи клетки: поступающая вода при этом снижает массовую концентрацию и выравнивает этот параметр между границами двух зон. Как известно, вещества внутри и вне клетки находятся в растворенном состоянии. При растворении веществ возникает группа положительно заряженных тонов и отрицательно заряженных ионов. При этом в сумме среда оказывается нейтрально заряженной. Среди положительных ионов внутри клетки преобладает калий – K+. Во внеклеточной жидкости основную роль играет положительно заряженный элемент натрий – Na+. Так как масса калия больше массы натрия, а количество этих элементов одинаково внутри и вне клетки, то внеклеточная жидкость, поступая внутрь клетки, снижает массовую концентрацию. Это и есть «осмотический насос». Работа этого насоса не требует затрат энергии и представляет собой пассивный вид транспорта. Движущей силой осмотического насоса является калий - натриевый насос.
Как перемещается жидкость внутри клетки? Будем рассматривать это движение только вокруг ядра. На первом шаге исследования в силу сложности поставленной задачи обтекание других элементов не учитывается. С точки зрения гидродинамики такую проблему можно решить с помощи задачи Стокса (рис. 1). Процесс подобен квазистационарному обтеканию сферы при малом числе Рейнольдса (малые скорости и малые размеры тела).
Предполагаются два типа течения жидкости вне клетки: набегающий равномерный поток и набегающий сдвиговый поток (рис. 2 и рис. 3). В первом случае за ядром возникает вихрь. Вращение способствует скорости метаболических реакций. Во втором случае, кроме завихренности позади ядра, существует вихрь вокруг ядра. При делении вращение вихря в родительской клетке и вихря в новой клетке противоположно, и, согласно гидродинамическим представлениям, позволяет этим клеткам при такой модели находиться рядом друг с другом. В дальнейшем клетки «не разбегаются». При этом есть возможность создавать органические связи между родительской и новой клеткой и закрепляться внутри ткани. В раковой клетке вращение жидкости вокруг ядра отсутствует, так как осмотический насос не работает. Поэтому раковые клетки не могут образовать ткань. Но они могут метастазировать, так как у них нет органической связи друг с другом, что способствует их «миграции». Раковые клетки «живут как бы сами по себе».
Расчеты на основе физических и математических моделей показывают, что частота этих вихрей (и позади ядра, и вокруг ядра при делении клетки) относится к ультразвуковой области. Многие используют ультразвуковую терапию. Возможно, успех такой терапии связан с рассматриваемым процессом.
Основным компонентом биохимических реакций обмена веществ является кислород. Известно, что анаэробный гликолиз (бескислородное расщепление глюкозы) дает только 2 молекулы АТФ. Аэробный гликолиз дает 38 молекул АТФ. Таким образом, в раковой клетке имеются дефицит кислорода и дефицит АТФ.
АТФ для клетки, как бензин для автомобиля. Без АТФ не могут работать никакие активные насосы в клетке, т.е. с затратой энергии АТФ. Если калий - натриевый насос прекращается из-за дефицита АТФ, осмотический насос тоже не работает. Что делать клетке в этой ситуации? Клетка начинает искать другие источники кислорода. Остается только пассивный (т.е. без затрат энергии) процесс диффузии из богатой кислородом клетки в раковую клетку. Но этот процесс тем эффективнее, чем меньше расстояние между областями с разной концентрацией вещества. Запускается процесс инвазии.
Дефицит АТФ приводит к дефициту белков внутри клетки, так как АТФ необходима для транспорта белка внутрь клетки. В этой ситуации при делении клетки ДНК дублируется с дефектами, что приводит к большому разнообразию раковых опухолей.
Дефицит кислорода компенсируется ионами хлора извне, так как основным отрицательным элементом во внеклеточной жидкости становится хлор. Клетка начинает набухать. Такой процесс характерен для раковой клетки.
Другим важным аспектом является значение рH. Уровень рH определяет все биохимические реакции обмена веществ. Чаще всего клетка имеет слабощелочную среду, т.е. рН > 7. Поддержание постоянства рН осуществляется с помощью протонных насосов. Биохимические реакции протонных насосов могут протекать только с помощью активного транспорта, т.е. зависят от содержания АТФ в клетке. Если уровень рН смещается, обычно в сторону кислой среды, то биохимические реакции не могут выполняться. При сильном замедлении или полном прекращении обмена веществ, начинается деление клетки. Согласно законам физиологии это характерно как для нормальных, так и для раковых клеток.
Вышеописанные процессы отображены на рис. 4.
ВОЗМОЖНЫЕ ШАГИ ДЛЯ ВОЗВРАЩЕНИЯ ТКАНЕЙ К НОРМАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ. ТЕРАПИЯ РАКА.
Могут присутствовать клетки со следующими свойствами.
1. Полностью или частично анаэробные клетки, которые не способны вернуться к нормальному функционированию.
Границы таких клеток достаточно статичные, они могут набухать, увеличиваться в размерах, но с достаточно медленной скоростью. Если нанести на наноклетки (нанозолото) клеящий слой (восприимчивый к липидной оболочке клетки), то наноклетки смогут прикрепиться только к той оболочке, которая во времени достаточно статична (по аналогии с инструкцией пользования клея «Момент»: чтобы приклеить, необходимо границы сомкнуть на некоторое время). Оболочка нормально функционирующей клетки находится в движении с определенной для данного вида ткани периодичностью, поэтому клеящему слою не хватит «времени статичности» для прикрепления. После прикрепления нановещества к раковой клетке применяется метод гипертермии (повышение температуры под воздействием микроволнового электромагнитного поля), что приводит к разрыву оболочки раковой клетки и ее гибели. Для удаления полностью анаэробных клеток, возможно, применить свойства анаэробных гнилостных микробов, которые обеспечивают глубокий распад белковых веществ, обусловливая их полную минерализацию.
2. Клетки, имеющие некритические нарушения метаболизма и нормально функционирующие клетки.
Любая терапия с применением действующих веществ (например, оксигенация клеток, действующие медицинские вещества) должна выполняться с применением переменного электрического поля (например, лазерная гемотерапия, переменные электромагнитные поля), имеющего частоту, которая совпадает с частотой работы осмотического насоса данного вида клеток, и переменной поляризацией поля. Для поддержания нормального функционирования клеток ткани применение энергетического поля должно выполняться (помимо вышеуказанной частоты, связанной с работой осмотического насоса) с частотой, равной частоте завихренностей внутри клетки. В этих случаях необходимо использовать метод биорезонанса.