低氘水实验：氘浓度对细胞分裂的影响（植物篇）

众所周知，摄入水后，发芽的种子将会快速生长。低氘水（超轻水）对种子发芽的影响表现在两方面。第一种方法将检验低氘水（超轻水）的影响；第二种方法能更好地证明动物细胞内发现的影响也能在植物中观察到。

我们对几种植物标本进行了发芽实验，在20~300ppm的氘浓度培养基中，采用了12000~14000颗种子。通常，可证明在低氘培养基中，在所有单独试验中，种子的新芽和根部长度短于对照组中的长度。如表1所示，我们发现植物种类的敏感性之间存在很大的差异（也包括品种）。在燕麦的案例中，与对照组相比，低氘水（超轻水）的抑制作用仅为5%，南瓜为60%（通过有关试验可知，如对照组出现大于10%的偏差，则被视为有意义）。

表1：正常和低氘水（超轻水）中植物新芽长度的变化

检查氘含量对水稻发芽的影响（表2），我们根据结果总结出：对种子而言，水的最佳氘浓度在自然范围（150ppm）之内。

种子发芽后，抑制最多为5~6天，这一点非常重要。测量新芽长度10~12天后，就不能观察到之前受到的影响。

表2：不同浓度低氘水（超轻水）中，水稻新芽长度的变化

表2确认了氘水实验的结果，证明了生物机体能够在相对广泛的范围内适应介质内氘含量的增加。

根据我们的观察，细胞还能相对迅速地适应低氘介质。该观察证实了我们使用低氘水进行体外组织培养的结果，其中，在治疗的开始阶段受到的影响较大。

科学现况的相关结果

新假设的可能性取决于其如何解释观察到的科学结果。从这方面而言，我们认为分析并解释我们的结果非常重要，包括以下两个方面：作为氢的同位素，质量数为2的氘从化学方面可能具有调控作用;已知的信号传导系统与氘浓度变化可能具有相关性。

1）我们认为，在化学方面氘的影响已在过去60年里得到了充分的研究。根据现有知识，我们希望证明生物系统中自然发生的氘的作用，这一点非常重要。

——生物机体的氘浓度为12~14mmol/L；

——氘在化学反应中与氢的表现不同；

——这也能表明氘在酶反应中的作用，如：Kн/KD，可在1.5~10之间变化；

——氘键能比氢键能更强；

——生物系统中氘的性能明显；

——氘浓度过高被认为有毒；

——某些酶和代谢过程能够区分氢的两种同位素。

2）撇开我们的理论，根据目前接受的与细胞分裂调控相关的结果，我们希望强调以下内容：

——在进行细胞分裂前，细胞膜Na﹢/H﹢转运系统被激活，吸收Na﹢时将H﹢从细胞中排出。在该过程中，细胞内的H﹢离子浓度下降(pH上升)，这是细胞分裂前的普遍现象，细胞分裂必然会引发这些过程。大量实验确认了一个结论，即：激活Na/H﹢系统对细胞开始分裂是非常重要的。

——突变体细胞系在Na﹢/H﹢转运系统失效的情况下生成。我们发现突变之后，细胞失去了在酸性和中性pH液体中分裂的能力。

——我们检查了生长因子的作用，以找出细胞分裂信号传递的机制是什么？这些实验表明生长因子激活了Na﹢/H﹢系统。

——两个系列的实验证明了激活Na﹢/H﹢系统和细胞系癌性特征之间的关系。首先，通过突变会生成癌性细胞系，相比最初的细胞系而言，pH有所上升。

——而且，我们发现了致癌基因的功能和细胞内pH转变之间有直接关系，因为将Ha-ras致癌基因编码蛋白质向细胞内注射，或V-mos和Ha-ras致癌基因表达也通过激活Na﹢/H﹢系统使细胞的pH向碱性特征转移。

——除了Na﹢/H﹢系统，激活另一个H﹢转运系统也有类似的变化。在这些实验中，ATP-ase基因从酵母中隔离出来，并用于转化鼠科和猿类细胞系。基因表达及其产品——ATP-ase继续从细胞中将H﹢离子排出，导致细胞内的 pH上升。上述实验中最为惊人的结果是：转酵母ATP-ase基因的细胞变为了致癌物。

——这些实验指出：为了启动细胞分裂，系统激活非常重要，通过系统激活，H﹢离子从细胞中被排出，因此导致pH升高。

——很重要的是，应注意人为增加细胞内pH并不能充分刺激细胞增殖；因此另一个过程（如：D/H比的转换）必须在传导细胞分裂信号中发挥作用。

结论

在最近几年的实验中，我们一直在改变各种生物系统中介质的氘含量。我们发现在每个单独的条件下，氘浓度下降都引起了明显的变化，证明了生物机体经过几百万年演变后，适应了大约150ppm的氘浓度，并能够感知氘的缺乏。

基于我们对氘的了解和过去几十年在分子生物学领域取得的成就，以及我们对低氘实验的观察，就自然发生的氘的调控作用建立了以下假设;几百万年来，在较高级的生物机体中，已形成了调控系统，该系统对D/H比在细胞内的变化较为敏感。如果其中一个H转运系统（H﹢-ATP-ase、Na﹢/H﹢反向转运系统）在细胞膜被激活，则细胞内的D/H比会增加。该过程倾向于 H﹢；因此，H﹢和D﹢将不按照其发生的比率从细胞或有机体中被排出。随后细胞内D/H比的变化由特定的酶“感知”，因为通过D/H比的转变，D﹢更可能约束蛋白质的特定位置。D﹢键可稳定蛋白质的构造，提供一定的动力。这最终对其功能产生了影响。从这一点来看，信号继续通过已知或至今未发现的分子系统，产生了众所周知的细胞生物学现象，如：细胞分裂。

文献资料增加了该假设的可能性，并通过低氘水（超轻水）实验得到证明。

在我们实验的基础上，我们认为低氘水（超轻水）的应用为临床医师提供了新的治疗方法，补充了现有的抗癌治疗方法，以便更好地治疗癌症。同时该制剂也起到预防的作用。

注：本文内容摘自以下书籍，仅供读者查阅参考！ 

《癌症防治——低氘水的生物学效应》

>>主编：Gábor Somlyai

>>主译：李金峰