Табак, что это?

Да…есть.

1) Из табака получают ядовитое вещество, которое защищает растения от вредных насекомых-тлей.

2) Пересыпают табаком шерстяные вещи от моли.

Вот и вся польза.

Мы с вами ежедневно видим большое количество курящих людей. Спросите любого из них: «Почему вы начали курить?». И почти каждый из них ответит: «Начал по глупости, хотелось скорее стать взрослым, сейчас рад бы бросить, но трудно». Представляют ли себе люди, что такое курение? На первый взгляд — безобидное занятие. А в действительности? Опытом доказано, что выкуривание в день 20-25 сигарет может быть смертельным. Почему же человек сразу не умирает от такой дозы?

Во-первых, часть никотина обезвреживается другим ядом-формальдегидом, также содержащимся в табачном дыме.

Во-вторых, эта доза поступает не сразу, а постепенно, в течение дня. В-третьих, никотин не накапливается, а выводится лёгкими, почками, со слюной, потом. Эксперементы показали, что незначительное количество никотина оказалось смертельным для всех видов подопытных животных.

В состав табачного дыма входит большое количество вредных для организма компонентов и наиболее опасными из них являются:

Окись углерода -это тот же ядовитый газ, что вырывавается из выхлопной трубы автомобиля. Кровь человека насыщена кислородом, в крови курильщика часть кислорода вытесняется ядовитой окисью углерода. Это ухудшает состав крови и приводит к закупорке сосудов, по которым циркулирует кровь, развиваются инсульты и инфаркты.

Табачный дёготь — образуется при сгорании табака и оседает в лёгких. Смолистые вещества табачного дёгтя способствуют развитию злокачественных опухолей.

В последнее время установлены новые опасные свойства табачного дыма. В нём найдено значительное количество радиоактивного элемента полония, а также радиоактивные изотопы свинца, висмута, калия. Человек, ежедневно выкуривающий пачку сигарет, получает большую дозу облучения.

Вдыхаемый курильщиками табачный дым прежде всего попадает в верхние дыхательные пути, а затем в трахею и лёгкие. Послушайте, как говорят курильщики! Голос у них грубый, с хрипотцой. А знаете, какие лёгкие у курильщиков? Они имеют закопченный вид, а потом становятся и вовсе чёрными от копоти. Легочная ткань теряет эластичность, способность растягиваться. При усиленной физической нагрузке (беге, быстрой ходьбе) появляются одышка, быстрая утомляемость.

А как влияет никотин на сердце? Учачащается пульс в 3-4 раза, сердечная мышца постепенно слабеет. Органы пищеварения тоже страдают от влияния табака. Разговаривая с постоянно курящим, сразу ощущаешь неприятный запах изо рта. У них быстро портится эмаль зубов, на них образуется коричневый налёт, зубы желтеют и постепенно разрушаются. Больше всего при курении страдает головной мозг — повышается утомляемость, ухудшается память.

Особенный вред курение наносит детям и подросткам. Это обусловлено физиологией еще незрелого организма.

Человек растет и развивается довольно долго, иногда до 23 лет. Чтобы организм нормально сформировался, все эти годы к его клеткам должно поступать нужное количество кислорода и питательных веществ. Но ни в коем случае не токсинов — в том числе и из табачного дыма.

Например, формирование легких у ребенка анатомически завершается только к 12 годам. А физиологически и того позже — к 18, а у некоторых до 21 года. Да и все остальные органы начинают работать во «взрослом» режиме только после достижения человеком совершеннолетия.

Если ребенок закурил в младших классах школы, то уже к 12–13 годам у него могут появиться одышка и нарушение сердечного ритма. Даже при стаже курения в полтора года, по наблюдениям ученых, у подростков нарушаются механизмы регуляции дыхания.

Не менее сильно никотин и другие токсичные вещества табачного дыма сказываются на мозге ребенка. Чем младше курящие подростки, тем сильнее под действием никотина нарушается кровоснабжение мозга и, как следствие, его функции.

Специалисты выяснили, что у курящих школьников ухудшаются внимание, объем кратковременной памяти, способности к логике и координация движений. Курящие подростки чаще переутомляются, хуже переносят обычные нагрузки в школе. Кстати, наибольшее количество двоечников ученые обнаруживали именно среди юных курильщиков.

Раннее увлечение табаком может привести к тому, что человеку будет очень трудно отказаться от своей вредной привычки, став взрослым. Никотиновая зависимость у ребенка формируется очень быстро. Ведь нервная система в таком возрасте еще очень незрелая, и воздействие на нее любого психоактивного вещества, к которым относится и табак, будет вызывать более сильный эффект, чем у взрослого организма.

Под действием продуктов сгорания табака у подростка нарушается еще не успевший толком сформироваться гормональный статус. Никотин влияет практически на все железы внутренней секреции, в том числе и на половые железы у мальчиков и девочек. А это грозит недоразвитием всего организма, появлением лишнего веса и нарушением репродуктивных возможностей человека в будущем.

Например, у курящих школьниц вероятность болезненных менструаций увеличивается примерно в полтора раза по сравнению с девочками, не прикасавшихся к табаку.

Если первая затяжка сделана еще в детском возрасте, к тридцати годам человек может стать практически инвалидом: с хронической обструктивной болезнью легких, больным сердцем и избыточным весом. О вреде курения для школьников и подростков говорит и то, что состояние его здоровья в таком случае будет намного хуже, чем в 50 лет у того, кто закурил гораздо позже совершеннолетия.

ПОМНИТЕ!

Курить вредно всем: здоровым, больным, детям! Страдают от табака и некурящие люди, невольно вдыхая табачный дым. Никакой необходимости в курении нет! Это просто вредная привычка, которая очень быстро становится зависимостью, к тому же отрицательно действует на курильщика и окружающих! Помните все, кто курит и начинает курить! Берясь за сигарету, вы сами укорачиваете себе жизнь! Здоровье и сигарета–несовместимы!

Врач-валеолог Фалькович И.П.

Как известно, капля никотина убивает лошадь, и долгое время это соединение считалось вредоносным для человека. Однако исследования последних 20 лет показывают удивительные свойства никотина. Это вещество можно использовать в лечении болезни Альцгеймера, Паркинсона и шизофрении.

Курение: все ли дело в никотине?

Вред курения хорошо известен всем. Существует множество различных исследований, подтверждающих, что курильщики живут меньше остальных. У любителей сигарет хуже работает сердечно-сосудистая система, а также они имеют повышенные риски развития рака легких, пищевода и некоторых других видов злокачественных заболеваний.

Никотин, содержащийся в сигаретах, это вещество, к которому у человека быстро развивается привыкание. Из-за никотина человек становится зависимым от сигарет, ему хочется курить еще и еще. Многие полагают, что вред курения, главным образом, связан с никотином, однако это не так. Вред сигарет в основном состоит из-за содержащихся токсических веществ в табачных изделиях и дыме. Это две группы вредных соединений, которых мы рассмотрим подробнее:

Смолы. Эти компоненты содержат в себе опасные канцерогенные вещества, которые оказывают сильное раздражающее действие на бронхолегочную систему. Согласно статистическим данным, более 85% случаев рака легких связаны именно с курением. Кроме того, курение вызывает большую часть раковых заболеваний ротовой полости и гортани. Смола является основной причиной развития кашля и хронического бронхита у курильщиков.

Токсические газы. Это в первую очередь цианистый водород, окись углерода и другие. При вдыхании сигаретного дыма чадный газ (окись углерода) образует прочное соединение с гемоглобином, что ухудшает доставку кислорода к тканям, а также повышает вязкость крови. По этой причиной большинство курильщиков страдает от кислородного голодания, что отчетливо видно при физических нагрузках. При подъеме на лестницу или пробежках появляется быстрая одышка.

Кроме того, в сигарете содержится и большое количество тяжелых металлов, негативно отражающихся на состоянии здоровья курильщика. Как вы понимаете, вред курения связан не столько с никотином, сколько с содержанием других вредных веществ.

Несколько слов о никотине

Никотин является алкалоидом, который в больших количествах содержится в листьях табака. Кроме того, никотин также содержится в томатах, картофеле, зеленом перце, баклажанах и других плодах, но в очень незначительном количестве. Синтез никотина происходит в корнях, а его накопление – в листьях. Никотин особенно ядовит для насекомых, поэтому его часто использовали в качестве инсектицида.

Как только никотин попадает в организм, он быстро распространяется по крови и способен преодолевать гематоэнцефалический барьер. Экспериментальным путем было установлено, что всего 7 секунд достаточно для того, чтобы при вдыхании табачного дыма никотин достиг мозга. Выводится никотин из организма в течение 4-5 часов.

Стоит иметь в виду, что количество никотина, который поступает в организм, во многом зависит от вида и формы употребления табачных изделий. Так, если табак жевать или нюхать, то в таком случае в организм попадает гораздо больше никотина, чем при курении. Метаболизм никотина происходит в печени с помощью фермента цитохром Р450.

Часто никотин использовался в медицинских целях. И сегодня это вещество также используется для разработки лекарственных средств при лечении различных заболеваний. Самое популярное применение никотина – лечение никотиновой зависимости с помощью специальных средств по доставке никотина в организм. В настоящее время исследуется возможность использования никотина для других целей, например, применения его в качестве болеутоляющего лекарства, средства для лечения синдрома дефицита внимания, болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, герпеса, колита, туберкулеза и других.

Никотин: мифы и правда

Все мы знаем о пагубном влиянии никотина, и о тои, что капля этого вещества способна убить лошадь. Но, как говорил еще Парацельс, ядом или лекарством вещество делает доза. Давайте разберемся в трех основных аргументах, которые приводит борцы с никотиновой зависимостью.

Никотин используют в качестве инсектицида. Это действительно так, но эта информация не должна вас пугать. На самом деле, множество различных растений, которые вполне безобидны для здоровья человека, используются для борьбы с насекомыми. Примечательно, что почти все растения, которые мы употребляем в пищу, содержат в своем составе натуральные инсектициды. Тот факт, что никотин используется для борьбы с насекомыми, не должен пугать людей.

Чистый никотин смертельно опасен. Действительно, если выкурить пачку сигарет сразу, то результат может быть фатальным. Но тут нужно понимать, что и от воды, если ее выпить слишком много, человек может умереть. Да и никто в здравом уме не станет выкуривать пачку сигарет сразу.

Бросать курить нужно сразу. Нет, этого нельзя делать, поскольку в таком случае последствия для организма будут плачевными. Избавляться от никотиновой зависимости нужно постепенно под контролем врача.

Никотин и болезнь Альцгеймера

Учитывая стимулирующие свойства никотина, ученые стали исследовать возможности его применения в лечении такого тяжелого заболевания как болезнь Альцгеймера. В частности, согласно медицинским наблюдениям, среди курильщиков процент тех, кто заболевает болезнью Альцгеймера, ниже, чем у тех, кто не курит табак. Чем же объясняется положительный эффект никотина в вопросе профилактики болезни Альцгеймера? Известно о некоторых таких эффектах как:

Структурная схожесть никотина с ацетилхолином. Химически никотин очень похож на нейротрансмиттер ацетилхолин. Это основной нейромедиатор парасимпатической нервной системы. Недостаток ацетилхолина приводит к появлению клинической картины болезни Альцгеймера. Поскольку никотин структурно похож на ацетилхолин, то он позволяет возместить вероятную нехватку ацетилхолина в организме.

Способность никотина связываться с нервными рецепторами. Установлено, что никотин может связываться с нервными рецепторами и повышать их активность. В одном любопытном исследовании группе пациентов с болезнью Альцгеймера наклеили пластырь с никотином, а другая группа получала пустышку (плацебо). В ходе данного исследования было обнаружено, что лица, которые получали никотин, сохраняли свои познавательные способности, и даже восстанавливали утраченные когнитивные функции. Дальнейшие исследования австралийских ученых показали, что никотин действительно способен улучшить познавательные способности у пожилых людей, у которых не диагностирована болезнь Альцгеймера, но которые испытывают характерные возрастные проблемы с памятью и восприятием.

Норникотин и симптомы болезни Альцгеймера. Ученые из Института Скриппса еще в 2002 году обнаружили положительный эффект норникотина. Это производное никотина, которое содержится в табаке и образуется при распаде никотина в теле человека. Установлено, что норникотин способствует снижению симптомов болезни Альцгеймера. Однако норникотин является токсичным веществом для организма, поэтому исследователи думают над поиском его заменителя.

Никотин и шизофрения

Некоторые исследования показывают, что курение может несколько снизить вероятность развития шизофрении. В то же время, у пациентов с шизофреническими расстройствами отмечается пристрастие к курению. Имеется несколько гипотез, которые могут объяснить такой феномен. Согласно одной из таких гипотез, такое пристрастие объясняется, как стремление противостоять симптомам расстройства, а также и действию антипсихотических препаратов.

Согласно другой гипотезе, сам никотин может вызвать шизофрению. В настоящее время на этот счет идут жаркие споры, поскольку мнения ученых о пользе никотина при шизофрении разделились.

В одном из исследований было установлено, что инъекции никотина мышам заметно снижают концентрацию ДНК-метилирующего фермента, в то время как концентрация ГАМК-продуцирующего фермента повышается.

Команда профессора Алессандро Гуидотти из университета Иллинойса в Чикаго установила, что при шизофрении в коре головного мозга вырабатывается недостаточно белков, отвечающих за нейронные связи, из-за чего у больных шизофренией возникает чувство тревоги, галлюцинации, дезорганизация мышления и ряд других психических расстройств. При воздействии никотина количество белков, ответственных за нейронные связи, повышается, что способствует снижению выраженности шизофрении.

Другие полезные свойства никотина

Помимо вышеперечисленных качеств, у никотина имеются и другие полезные свойства, которые были показаны в ходе различных исследований. К таковым относятся:

— Никотин и его производное норникотин способствует предотвращению развития онкологических заболеваний, которые могут вызываться различными компонентами сигаретного дыма.

— Никотин несколько подавляет тягу к наркотикам. Возможно, такие свойства никотина могли бы быть полезными в поиске эффективного средства от наркотической зависимости.

— Никотин обладает противовоспалительными свойствами. В частности, известно, что никотин может выступать в роли противоядия к рицину, который приводит к развитию множественного воспалительного процесса в организме.

— Никотин ускоряет процесс мышления и повышает умственную работоспособность.

— Никотин положительно влияет на людей с паркинсонией и болезнью Паркинсона. Благодаря такому эффекту в будущем планируется создание эффективных средств на основе никотина для лечения и профилактики болезни Паркинсона.

— Никотин может быть использован для заживления ран и лечения сопутствующих сосудистых нарушений при сахарном диабете.

— Никотин снижает аппетит, что может быть использовано для лечения избыточного веса и ожирения. Согласно медицинским наблюдениям, среди курящих людей в 1,5 меньше лиц, страдающих от ожирения.

— Курящие люди почти не болеют герпесом губ и ротовой полости. Возможно, никотин пагубно влияет на вирус герпеса.

— Установлено, что у курильщиков с язвенным колитом количество приступов и обострений данной патологии значительно меньше, чем у больных язвенным колитом, которые не курят.

Изучение свойств никотина: сложности, с которыми сталкиваются ученые

Примечательно, что изучать свойства никотина очень непросто. Главным образом, связано это с тем, что большинство потребителей никотина являются курильщиками, а курение оказывает негативное воздействие на организм.

После того, как стали использовать никотиновые пластыри и жвачки, то перед учеными открылись совершенно иные свойства никотина, которые могли бы пригодиться в медицине. В частности, положительные свойства никотина при язвенном колите были обнаружены еще в начале 80-х годов прошлого века. В то же время, ученые отмечают, что применять чистый никотин можно лишь кратковременными курсами, поскольку непрерывное его употребление может привести к ряду неблагоприятных побочных эффектов.

Исследования с никотином на большой группе добровольцев с сахарным диабетом позволили ученым установить тот факт, что никотин положительно воздействует на сосудистую систему при сахарном диабете.

Недавно в Университете Дьюка ученые установили, что курение, способствуя увеличению концентрации допамина и серотонина в крови, помогает человеку справиться не только со стрессом, но и депрессивными расстройствами.

Поскольку применять средства доставки чистого никотина стали относительно недавно, то исследования в отношении никотина продолжаются, и каждый год ученые получают все больше сведений о положительных и отрицательных свойствах этого вещества.

Табачная химия вредит всем органам без исключения. По данным Всемирной Организации Здоровья (ВОЗ) потребление табака связано с возникновением не менее чем 25 заболеваний. Потребление табака считается наиглавнейшей причиной смертности в мире.

Табак обладает концерогенным действием, вызывая рак не менее чем в 12 различных частях тела: в легких, полости рта, носовой полости, параназальном синусе, в гортани, в горле, в пищеводе, поджелудочной железе, желудке, печени, почечной лоханке, желчном пузыре. Также табак вызывает миелоидный лейкоз, то есть, рак крови.

Табак также является фактором риска развития сердечно-сосудистых заболеваний (40% случаев), хронической обструктивной болезни легких (80% случаев), злокачественных опухолей (30% случаев, в т.ч. 90% случаев рака легких). При воздержании от табака 40% этих болезней можно предотвратить.

Смотрите, что именно курение делает с вашим организмом.

Далее читайте, что изменилось в вашем организме с того момента, когда вы начали курить.

Курение во время беременности серьезно угрожает здоровью и матери, и будущего ребенка.
Курение матери (как активное, так и пассивное) во время беременности увеличивает опасность следующих осложнений:

  • Замедление роста зародыша, риск преждевременных родов,
  • Ребенок рождается с низким весом,
  • Риск прерывания беременности или тяжелых родов,
  • Риск синдрома внезапной смерти младенца,
  • Врожденные нарушения развития у ребенка,
  • Недостаток грудного молока у матери,
  • Ребенку требуется врачебная помощь из-за сниженного иммунитета.

Все женщины в начале беременности мечтают о физически и психически здоровом ребенке. Однако факты показывают, что многие будущие мамы-папы не готовы изменить стиль своей жизни и отказаться от вредных привычек, чтобы способствовать рождению здорового ребенка с хорошим потенциалом развития.

Положительное влияние начинается сразу после отказа от курения:

  • 20 минут – нормализуются пульс и кровяное давление
  • 1 час – снижается опасность осложнений во время беременности
  • 8 часов – снижается уровень никотина в крови, улучшается кровоснабжение
  • 1 день – улучшается работа легких, угарный газ (СО) выводится из организма
  • 2 дня – никотин выводится из организма, снижается опасность для роста нерожденного ребенка
  • 3 дня – растет уровень энергии, дыхание становится легче
  • 1 месяц – прошла никотиновая абстиненция после отказа от курения, дыхание и уровень энергии постоянно улучшаются
  • 6 месяцев – снижается риск нарушений дыхания, астмы, аллергии, отитов и пр. у малыша
  • 1 год – снижается риск того, что ребенок закурит в раннем возрасте

Вашему ребенку нужна здоровая мама. Не начинайте снова курить после родов и окончания грудного вскармливания! И никому не разрешайте курить рядом с собой и своим ребенком! Смотрите, как пассивное курение влияет на вашего ребенка.

Что входит в состав табака для кальяна

Многих поклонников кальяна интересует вопрос о составе табака, предназначенного для курения. От него во многом зависит успешность всего мероприятия, поэтому если вы любите проводить вечера, потягивая ароматный дым кальяна с друзьями, обратите внимание на особенности табачных смесей.

Есть ли никотин в кальяне и сколько?

Есть ли никотин в кальяне и сколько?

Вопрос о содержании никотина в составе кальянного табака — один из наиболее популярных. Разумеется, ответ будет положительным: абсолютно любой табак содержит никотин, но его количество может быть разным.

Для примера рассмотрим некоторые популярные марки табака и процентное содержание никотина в них:

  • Нахла (Nakhla) — 0,5%;
  • Танжирс (Tangiers) — 0,3-0,5%;
  • Аль Факер (Al Fakher) — 0,05%;
  • Щербетли (Serbetli) — 0,05%;
  • Фумари (Fumari) — 0,05%.

Согласно представленным данным, табак для кальяна может включать в себя от 0,05% до 0,5% никотина. Это достаточно ощутимая разница, поэтому при приобретении продукции того или иного бренда следует обязательно обращать внимание на ее состав. Особенно в том случае, если вы курите наргиле впервые.

Что входит в состав табака для кальяна

Что входит в состав табака для кальяна

При производстве табака в качестве основных компонентов используют следующие:

  • табачные листья (сорта Virginia, Burley, Oriental);
  • сахарный сироп (патока);
  • глицерин (в кальяне отвечает за «дымность” при курении);
  • различные консерванты (увеличивают срок хранения продукта);
  • ароматизаторы.

Как правило, смесь для наргиле содержит около 20% табака, все остальное – различные компоненты в определенных пропорциях. Некоторые бренды предлагают специальные жидкие заправки, которые следует отжимать перед курением, другие – полностью карамелизированные. Иногда производитель добавляет в табак нарезанные и высушенные кусочки фруктов, которые создают естественный аромат.

Из чего состоит дым от кальяна

Несмотря на все преимущества курения кальяна, его дым содержит токсичные вещества, которые образуются вследствие сжигания углей, табака и ароматизаторов. Так, в химический состав дыма входят:

  1. Нитрозамины.
  2. Полициклические ароматические углеводороды.
  3. Летучие альдегиды.
  4. Оксид азота.
  5. Бензол.
  6. Тяжелые металлы (хром, свинец).
  7. Окись углерода (СО).

Следует заметить, что дым кальяна также включает в себя пар и капли воды, которые образуются при тлении табака. В табаке содержится вода (именно по этой причине некоторые бренды рекомендуют «отжимать” продукт перед использованием), которая в процессе курения испаряется и создает дополнительный пар.

Рекомендации и советы

При покупке табака лучше отдавать предпочтение надежным и проверенным производителям. Поддельные низкопробные продукты могут содержать не пищевые красители, а всевозможные заменители, которые негативно повлияют на здоровье и самочувствие человека.

Иногда такие заменители не подходят для употребления внутрь и содержат токсичные вещества, выделяющиеся при воздействии высокой температуры.

Не менее важную роль при выборе играет крепость табака. Она бывает разной, в зависимости от процентного содержания смол и никотина. Новичкам рекомендуется выбирать не очень крепкие варианты, так как это свойство значительно влияет на вкус дыма.

Если у вас нет опыта создания миксов, начните с самого простого способа — смешайте яблоко и дыню. Их можно совмещать не только друг с другом, но и другими вкусами.

Кроме смесей табаков для кальяна, не менее важную роль в процессе курения играют и другие факторы:

  • Качество кальяна — при выборе наргиле обязательно обращайте внимание на объем и форму колбы, материалы изготовления и базовую комплектацию (шланг, калауд, чашу). Некоторые изделия дополняются всевозможными аксессуарами, например, модели, представленные в нашем интернет-магазине, имеют подсветку наносмоук.
  • Выбор угля — одним из лучших считается кокосовый уголь, который хорошо сохраняет жар и горит в четыре раза дольше, чем аналоги (например, древесный).
  • Особенности калауда — основное назначение этого аксессуара заключается в регулировании жара углей и доступа к ним воздуха. Благодаря качественному калауду вы сможете длительное время использовать угли, не беспокоясь о том, что заправка кальяна сгорит.

Также следует рассмотреть ароматизаторы. Именно от них зависят оттенки вкуса во время курения, а также насыщенность ощущений. Учитывайте, что ярко выраженный аромат далеко не всегда говорит о качестве продукта.

Выбор табака во многом зависит от личных предпочтений человека, поэтому найти оптимальный вариант или создать неповторимый микс можно только методом проб и ошибок. Не бойтесь смешивать разные ароматы, но подбирайте для своих экспериментов только качественные и надежные продукты.

Под именем табак чаще всего скрывается растение Nicotiana tabacum, дальний родственник картошки и томатов из семейства пасленовых. Как и съедобных родственников, его завезли в Старый Свет из Америки. Согласно легенде, табак получил свое родовое название в честь французского посла Жана Нико, который в 1560 году представил его к королевскому двору во Франции. Поначалу европейцы использовали табак как декоративное и медицинское растение, однако затем последовали примеру американских индейцев и начали курить листья. Сегодня, несмотря на антитабачные кампании, история которых насчитывает столько же лет, сколько и курение в Европе, мировое производство табака только растет (в основном, благодаря Китаю). В настоящее время его выращивают в 129 странах. Однако обширные табачные плантации можно использовать не только для производства сигарет.

Этой статьей о роли табака как растения где-либо еще, кроме курения, N + 1 продолжает проект «Когда рассеется дым». Он посвящен курильщикам, никотину, этическим, биохимическим и антропологическим аспектам практик курения, а также фундаментальной науке, которая связана с этим явлением, — токсикологии, вопросам открытости данных и многому другому. Проект подготовлен при поддержке компании «Филип Моррис Интернэшнл» в России. Мнение авторов статей может не совпадать с позицией компании.
Поделиться

Табак против парниковых газов

Табак относительно неприхотливое растение, которое может давать по несколько урожаев в год, и его продукция занимает значительную роль в экономике развивающихся стран. До сих пор выращивают его и в странах Евросоюза, хотя с 2010 года фермеры, специализирующиеся на табаке, перестали получать государственные субсидии в связи с кампанией против курения.

Однако, весьма вероятно, что европейскому табаку может найтись новое применение. Дело в том, что семена этого растения содержат много масла, которое можно использовать для производства биодизеля. Масло составляет 30-40 процентов от сухого веса семян, и его пригодность в качестве топлива подтвердили почти 20 лет назад. Чаще всего для получения масла используют сорт Солярис, который практически не содержит никотина, отличается небольшим размером растений и большим количеством цветков. По производству табака в Европе на первом месте стоит Италия, и итальянские агрономы в настоящее время активно продвигают выращивание Соляриса в центральных и северных регионах страны, так как в государственной стратегии по снижению выбросов CO2 биотопливу отводится значительная роль.

Выращивание табака в мире (в метрических тоннах)

Поделиться

В качестве масличной культуры у табака есть важное преимущество перед другими традиционными культурами, которые используют для производства биотоплива, таких как рапс и кукуруза – в отличие от продукции последних, выращивание табака не конкурирует с пищевой промышленностью. Большие сельскохозяйственные площади, уже занятые под табак во множестве стран, позволили бы локально увеличить производство биотоплива и избежать затрат на его перевозку.

В рамках плана по переводу транспорта на топливо, получаемое из возобновляемых источников энергии, табачным маслом уже заинтересовалась авиапромышленность. К примеру, «Боинг», который активно развивает проекты по использованию биотоплива, заключил соглашение с Южноафриканскими авиалиниями, согласно которому перевозчик должен использовать табачный биодизель местного производства в качестве добавки к авиатопливу.

Кроме семян, для производства масла теоретически можно использовать и листья. Обычно в листьях табака содержится незначительное количество жиров, однако путем искусственного синтеза белков, которые стабилизируют жировые капли и в норме работают только в семенах, ученым удалось повысить содержание триацилглицеридов в листьях ГМ-табака до 15 процентов. Учитывая, что табак как раз отличается большим количеством зеленой биомассы, выращивание такого сорта могло бы быть довольно выгодно.

Накопление липидных капель (зеленым) в трансгенных растениях табака (справа). TAG — триацилглицериды (жиры). Красным цветом — автофлуоресценция хлоропластов

Thomas Vanhercke / Plant Biotechnology Journal, 2013

Поделиться

Близкого родственника табака Nicotiana glauca, или табачное дерево, тоже рассматривают как перспективную культуру для производства биотоплива. Это растение считается сорным, и в изобилии растет вдоль дорог в странах с теплым и сухим климатом. Табачное дерево отличается высоким содержанием углеводов в биомассе, которые можно с участием дрожжей перерабатывать в этанол. Кроме того, его предпочтение засушливых территорий может стать большим плюсом в условиях изменения климата и глобального опустынивания.

Биотехнологическая Золушка

Сейчас одной из основных моделей растительных биотехнологов стала резуховидка Таля (Arabidopsis thaliana) — во многом благодаря очень короткому жизненному циклу и небольшому геному, но до 1960-х годов физиологи предпочитали работать с тем, что растет у них под рукой в огороде, поэтому в ход шли декоративные цветы, овощные культуры и табак. Последний оказался крайне удачным объектом для исследователей – его жизненный цикл от прорастания до появления семян укладывается в три месяца, но, что важнее, способность быстро расти сохраняется не только на грядке, но и в пробирке. Множество важных экспериментов в области клеточных культур и генной инженерии было впервые поставлено именно на модели табака, за что тот заслужил прозвище «Золушка растительной биотехнологии».

В биомедицине первые эксперименты, к примеру, по выяснению механизма действия нового препарата начинают не на живых организмах, а на культурах клеток. По сути, это кусочки определенной ткани, растущие в чашке Петри в специальной питательной среде. Точно так же исследование молекулярной биологии растений и создание генно-модифицированных сортов с улучшенными свойствами было бы невозможно без выращивания in vitro культур растительных клеток.

Каллус Nicotiana tabacum

Wikimedia Commons

Поделиться

Хотя начало экспериментов по созданию клеточных культур приходится на самое начало XX века, расцвет исследований в физиологии растений произошел после серии публикаций Фольке Скуга (Folke Skoog), который в 1940-х годах научился выращивать каллусную ткань из клеток сердцевины стеблей табака. Каллус состоит из неспециализированных клеток, аналогичных эмбриональным клеткам у животных, на которых удобно изучать процессы развития и дифференцировки. Кроме того, с каллусом можно проводить генетические манипуляции и вегетативно размножать модифицированные клетки.

Подбор питательной среды для роста табачного каллуса позволил Скугу и его коллегам не только создать универсальную формулу, которую до сих пор используют в лабораториях, но и открыть растительные гормоны цитокинины. При помощи коктейля гормонов ученые заставили каллус формировать корни и побеги и изучили влияние разных физических факторов на эти процессы.

Эксперименты с тканями репродуктивных органов табака привели к созданию гаплоидных, то есть несущих одинарный набор хромосом, клеточных линий, из которых оказалось возможным вырастить ростки. Гаплоидные линии особенно важны для генной инженерии растений, потому что в несколько копий гена одновременно внести изменения гораздо сложнее, чем в одну, а многие культурные растения в процессе селекции стали полиплоидными, то есть содержат даже не два, а несколько наборов хромосом.

Для клеточной инженерии важным этапом стали эксперименты с протопластами – клетками, лишенными жесткой стенки. Такие «голые» структуры можно сливать между собой, облучать ультрафиолетом и вводить в них ДНК. Японцы Нагата и Такебе (Toshiyuki Nagata & Itaru Takebe) в 1972 году показали, опять же на табаке, что из протопласта можно регенерировать целое растение.

Слияние и размножение протопластов Nicotiana tabacum на агаризованной среде

Toshiyuki Nagata, Itaru Takebe / Planta (Berl.), 1971

Поделиться

Рост колоний, образование каллуса и целого растения

Toshiyuki Nagata, Itaru Takebe / Planta (Berl.), 1971

Поделиться

Однако, один из самых популярных до сих пор методов генетической инженерии заключается в заражении растительной ткани агробактериями, которые в природе вызывают опухоли у растений. Способность к горизонтальному переносу так называемой Т-ДНК, в которую можно встроить полезные для исследователя гены, обнаружили у агробактерий в начале 1980-х, а уже в 1985 году миру предстали первые трансгенные растения табака, петунии и томата. Они были выращены из кусочков ткани, зараженных Agrobacterium tumefaciens, которые несли ген устойчивости к антибиотику канамицину, и сами оказались способны расти на среде с канамицином.

Веганский коллаген

Развитая технология генетической трансформации и потенциальное большое количество биомассы превратили растения табака в удобную платформу для производства рекомбинантных белков.

Если ген нужного в промышленности белка, например, гормона или антигена для производства вакцины, поместить в какую-нибудь быстро растущую клеточную культуру и выкрутить экспрессию на максимум, через короткое время можно получить количество этого белка, которое будет на порядки превышать его содержание в природном сырье. Самые популярные «биофабрики» для производства белков – это клетки кишечной палочки или дрожжей, которые выращивают в ферментерах. Однако для продукции сложных белков человека, таких как антитела, требуются более продвинутые системы экспрессии. Сейчас для этой цели используются, например, суспензионные культуры клеток яичника китайского хомячка (CHO), но, скорее всего, в ближайшем будущем растительные платформы, которым нужны только свет и вода, составят им конкуренцию.

Как уже было упомянуто, методы генной инженерии для табака развиты хорошо, а количество растворимых белков в листьях может достигать 10 процентов от сухой массы. В качестве биофабрики используют растения Nicotiana tabacum и его родственника Nicotiana benthamiana. Пока масштабное культивирование ГМ-растений во многих странах не разрешено, такой табак в ограниченном объеме выращивают в теплицах. При этом выращивать табак гораздо дешевле, чем запускать биореактор с клеточной культурой, поэтому в листьях уже пытаются производить даже такие препараты, как герцептин (распространенное лекарство от рака груди, представляющее собой антитело), белковые коктейли для лечения ВИЧ и лихорадки Эбола. По словам производителя растительного герцептина, биотехнологической компании PlantForm, их платформа позволит снизить себестоимость дозы препарата в 10 раз.

Агроинфильтрация листьев Nicotiana benthamiana бактериями Agrobacterium tumefaciens

Qiang Chen et al / Adv Tech Biol Med, 2013

Поделиться

Впрочем, растительный противораковый препарат еще не завершил клинические испытания, которые должны подтвердить его эффективность по сравнению с «традиционной» формой производства. Необходимость таких испытаний связана с тем, что произведенные в растениях белки могут отличаться от белков животного происхождения по профилю дополнительных биохимических модификаций.

В то же время, израильская биотехнологическая компания CollPlant вполне успешно производит в табачных биофабриках человеческий коллаген – для этого в растениях пришлось экспрессировать пять генов, отвечающих за его синтез. Обычно коллаген получают из отходов мясной промышленности, но израильские производители позиционируют свой продукт как стерильное сырье для биомедицинской 3D-печати, производства искусственных суставов и офтальмологических протезов.

Вакцина с табачной фабрики

Помимо антител, растительные биотехнологические платформы могут значительно упростить производство вакцин от вирусных заболеваний. Большинство традиционных вакцин представляют из себя убитый или ослабленный штамм вируса, или даже части вирусной оболочки, для получения которых вирусы (в частности, гриппа) выращивают в куриных эмбрионах. Однако, для эффективной иммунизации может быть достаточно вирусоподобной частицы, состоящей только из структурных поверхностных белков, но не содержащей генетического материала. По сравнению с живыми вакцинами, такие «пустые оболочки» абсолютно безопасны, потому что не могут размножаться, а их производство гораздо дешевле.

В основе производства вирусоподобных частиц лежит способность структурных белков к самосборке. Синтеза одного или нескольких рекомбинантных белков вируса в «биофабрике» может быть достаточно, чтобы на выходе получить структуры, похожие на настоящие вирусные частицы. Если же нужный для вакцинации белок сам по себе не складывается в шарик или палочку, его можно «пришить» к белку другого вируса, который способен это делать, или совместить с фосфолипидной матрицей, имитирующей мембрану. Подобные технологии лежит в основе производства, например, современных вакцин от гепатита B и папилломавируса человека, белки для которых производят в дрожжах.

Еще одно преимущество вакцин на основе рекомбинантных вирусоподобных частиц – высокая скорость их разработки и производства. В этом смысле технология хорошо подходит для сезонных заболеваний, таких как грипп. К примеру, основная позиция в портфеле канадской биотехнологической компании Medicago, которая специализируется на производстве вирусоподобных частиц в табаке, это вакцины от сезонных штаммов гриппа. В 2012 году компания за месяц произвела 10 миллионов доз вакцины от гриппа по заказу американского оборонного агентства DARPA.

Больше десяти лет назад «Филип Моррис Интернэшнл» инвестировал в биотехнологическую компанию более 15 миллионов долларов. Тогда компания искала способы диверсификации бизнеса за пределами рынка сигарет. На сегодня она владеет 40 процентами Medicago. Основной частью остального пакета владеет Mitsubishi Tanabe Pharma.

В настоящее время Medicago сосредоточила усилия на производстве экспериментальной вакцины от коронавирусной инфекции, вызванной SARS-CoV2, прототип которой удалось создать за 20 дней. В мае вакцина прошла испытания безопасности на животных, и до конца лета может вступить в фазу клинических испытаний на добровольцах.

«В случае с COVID-19 Nicotiana benthamiana была выбрана потому, что геном и биохимия табака хорошо изучены, в том числе учеными «Филип Моррис Интернэшнл». Кроме того, это растение неприхотливо, хорошо растет практически в любых условиях и быстро набирает биомассу», — рассказал по этому поводу Управляющий по научным связям региона Восточная Европа компании «Филип Моррис Интернэшнл» Дмитрий Улупов.

Самосборный враг садовода

Какую именно вирусную платформу для производства белков в табаке использует Medicago, компания не раскрывает. Однако, именно природный вирус табака (вирус табачной мозаики, ВТМ) обладает уникальной способностью к самосборке, а на его поверхности удобно размещать антигены. Большие количества вирусных частиц можно быстро наработать в листьях табака, не дожидаясь урожая самого растения. Созданием прототипа вакцины против COVID-19 на базе вируса табачной мозаики занимаются, например, сотрудники кафедры вирусологии биофака МГУ.

В природе вирус поражает не только растения табака, но и другие растения семейства пасленовых, и нередко портит урожай. Это досадное свойство в XIX веке привело к тому, что возбудитель табачной мозаики стал первым известным вирусом и дал начало всей науке вирусологии. В 1892 году русский ученый Дмитрий Ивановский сообщил в Санкт-Петербургской Академии наук о своих экспериментах с зараженными растениями табака. Он выяснил, что возбудитель просачивается сквозь фарфоровые фильтры, которые задерживают бактерий, а позже обнаружил внутри зараженных клеток кристаллические включения.

Частицы вируса табачной мозаики под микроскопом (слева), изображение структурного белка (снизу) и целой вирусной частицы, собранной из отдельных структурных белков (справа)

J.M. Alonso et al / Trends in Biotechnology, 2013

Поделиться

Детальное строение вируса выяснили только в середине XX века, и эти знания в дальнейшем даже послужили для создания моделей самоорганизации. Благодаря тому, что его единственный капсидный белок образует термостабильные палочковидные структуры, которые могут включать даже ионы металлов, вирусные частицы предлагают использовать не только в биомедицине, но и в микроэлектронике. По словам исследователей, наноструктуры на основе ВТМ со включениями никеля и цинка могут увеличить эффективную поверхность электродов на порядок и тем самым в шесть раз поднять емкость батарей. Правда, на сегодняшний день использование вирусных частиц подобным образом остается на стадии концепции.

Ученье — свет

Как было упомянуто в самом начале этого текста, табак поначалу использовали как декоративное растение, однако многие садоводы до сих пор выращивают его в огороде ради красивых розовых цветов. Родственники табака из рода Nicotiana используются и вовсе только в декоративных целях, например, Nicotiana alata (крылатый табак) имеет множество садовых сортов под названиями типа «Вечерний бриз» или «Ночной костер». Эти сорта отличаются небольшим размером растений и большими цветами с оттенками от белого до малиново-красного, и даже зелеными.

Ученые из Института биоорганической химии РАН воспользовались хорошо разработанной генно-инженерной моделью табака и сделали на его основе первые в мире светящиеся растения, свечение которых видно невооруженным глазом. Этого удалось достичь за счет восстановления в табаке биосинтетического пути светящегося гриба Neonotopanus nambi. До этого исследовательская группа описала путь биосинтеза люциферина гриба и обнаружила ген грибной люциферазы — фермента, который окисляет люциферин с испусканием видимого света.

Эффект называется «биолюминесценция» — это нетепловое свечение в живой системе. Светятся светлячки, некоторые глубоководные рыбы, грибы, бактерии. Свечение происходит благодаря окислению молекул люциферинов ферментом люциферазой. Всего известно около 40 биолюминесцентных систем, включающих семь различных типов люцифераз.

Tatiana Mitiouchkina et al / Nature Biotechnology, 2020

Поделиться

Выяснилось, что синтез люциферина можно обеспечить из кофейной кислоты – метаболита, который есть у всех растений, в том числе у табака. Экспрессия ферментов, обеспечивающих превращение люциферина из кофейной кислоты, ген люциферазы и фермент для превращения окисленного люциферина обратно в кофейную кислоту, в конечном итоге заставили табак светиться.

Как рассказал в интервью N + 1 один из создателей светящегося табака и руководитель лаборатории ИБХ РАН Илья Ямпольский, при свете табака даже можно разобрать текст. Однако компания Planta, с участием которой были созданы растения, не планирует продавать свой табак. Генные инженеры сейчас трудятся над созданием светящихся декоративных растений, таких как петунии и розы. А светящийся табак займет свое привычное место в исследовательских лабораториях, ведь встроенная люцифераза представляет собой хорошую репортерную систему для изучения растительной физиологии, например, реакции на стрессы и возбудителей заболеваний.

Дарья Спасская

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *