Ученые Сколтеха 156 дней поили морскую свинку «тяжелой водой» — зачем это было нужно

Наверняка вы еще со школьных уроков химии помните формулу воды — H₂O. Воду можно пить, ею поливают растения, и вообще она нужна всем формам жизни на Земле. Однако существует еще и так называемая тяжелая вода — D₂O. Вместо обычного водорода в состав молекулы входит его «старший брат» — дейтерий.

Внешне тяжелая вода ничем не отличается от обычной. Однако у нее другие физические свойства:

• она плотнее,

• более вязкая,

• замерзает при плюсовой температуре.

Реакции в тяжелой воде идут в 5-10 раз медленнее, чем в обычной. Причина — в прочности водородных связей. Человеку пить такую воду в больших количествах нельзя, опасно для здоровья. Но что, если попробовать давать ее животному в минимальных дозах?

Ученые из Сколковского института наук и технологий первыми в мире провели эксперимент с морской свинкой по кличке Хрюн и тяжелой водой. Грызуна, меченного изотопами, вырастили специально для этих целей. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.

В течение 156 дней Хрюн пил только тяжелую воду. Морская свинка жила дома у ученого Юрия Костюкевича. Хрюн находился под постоянным наблюдением исследователя, который контролировал его диету и физическую активность, а также проводил анализы.

Тяжелая вода нерадиоактивна и давно используется в биомедицинских исследованиях как способ метить молекулы: природный изотоп дейтерий накапливается в химических связях органических соединений и служит индикатором, по которому можно отслеживать их образование и распад.

Когда дейтерий попадает в организм, он участвует в биохимических реакциях наравне с обычным водородом и встраивается в определенные связи органических соединений. То есть благодаря тяжелой воде ученые могут отследить массу всех молекул, их синтез, а также другие клеточные процессы — это идеальные условия для детального анализа метаболизма.

Эксперты также определили сроки, за которые содержание дейтерия в разных веществах достигало постоянного уровня. Конечное содержание изотопа в каждом соединении позволяет судить о том, в какой степени оно синтезируется самим организмом, а в какой — поступает с пищей.

«Наше исследование создало методическую базу использования изотопно-меченой еды. Мы абсолютно уверены, что пройдет немного времени — и мы научимся тонко настраивать диету человека для поддержания его здоровья, похудения и хорошего самочувствия», — говорит Юрий Костюкевич.

Кстати, Хрюн не только пил тяжелую воду, но еще и ел побеги овса, которые вырастили в такой воде. Это помогло ученым понять, как взаимодействуют изотопно-меченые вещества из еды и собственные биологические молекулы животного.

Сейчас Хрюн чувствует себя хорошо. За ним будут ухаживать и в дальнейшем. Пока неизвестно, будет ли он получать еще порции тяжелой воды. Однако ученые планируют в будущем провести подобные эксперименты и на людях.