Іони водню, культура клітин та історія Валентини Радзимовської

Коли знову приходить День жінок та дівчат у науці або інша нагода згадати про науковий внесок науковиць минулого, перелік завжди дуже короткий. Марія Склодовська, Розалінд Франклін, Софія Ковалевська. Якщо ж мова заходить про українок, то згадати ще важче: Катерина Ющенко, Наталія Полонська-Василенко… На сторінках “Моєї науки” є історія уродженки України Надії Добровольської, яка збагатила різні галузі науки, працюючи в Росії та Франції. А зараз ми згадаємо науковицю, яка своє життя присвятила Україні та українській справі – Валентину Радзимовську.

Для жінки початку XX століття здобути вищу освіту було вкрай важко. Зокрема в Російській імперії до університету жінок не приймали, а “вищі жіночі курси” (ВЖК), що почали з’являтися наприкінці XIX століття, були не в усіх великих містах, та й тим часто чинили опір місцеві адміністратори. Так у Києві вищі жіночі курси існували в період 1878-1889 років, потім були зачинені. Тому молода Віля Яновська, як звали її вдома від народження, після закінчення Лубенської гімназії та додаткового року в приватній київській гімназії 1903 року подалася до Петербурга, щоб там підготуватися до вступу на петербурзькі ВЖК.

Утім, окрім потягу до природничих наук, Валентина мала ще дві пристрасті: політика й чоловіки. Її біографи радо розповідали про першу, але здебільшого оминали другу. Тому ми знаємо, що вона ще в Лубнах вступила до гімназичного гуртка Революційної української партії, входила до української громади в Петербурзі, ходила на маніфестації, була членкинею київської “Просвіти” і врешті-решт долучилася до Української соціал-демократичної робітничої партії. А от про сексуальність згадувати було не прийнято, то лікар Василь Плющ у 1970-ті писав, ніби Валентина була “зразковою дружиною” тощо. Проте завдяки спогадам племінника Радзимовської Бориса Балінського ми дізналися, що між політичними й науковими справами дослідниця знадходила час для велелюдних вечірок і романтичних стосунків з чоловіками. Та й дата народження дітей-близнюків приховувалася в консервативній Російській імперії, бо завагітніла вона до шлюбу. Політичні та родинні причини привели до того, що петербурзьких курсів Валентина не закінчила, а замість того одружилася з учителем історії Іваном Радзимовським та поїхала до села під Києвом народжувати дітей.

Але вже в 1906 році знову відкрилися Київські вищі жіночі курси. Після року на природничому відділенні Радзимовська перевелася на нове медичне відділення, яке закінчила 1912 року. Тут її помітив декан медичного факультету Київського університету біохімік Олексій Садовень – і запросив викладати спочатку на ВЖК, а потім і стати однією з перших жінок-асистенток у “чоловічому” університеті. Так почалися її біохімічні дослідження.

Отже, життя було насичене, а тут ще й революційні події настали. Радзимовська була активна як в українському національному, так і в феміністичному рухах. Балотувалася в списку українських соціалістів до Київської міської думи, проте номер мала непрохідний. Зате про її авторитет свідчить обрання головою міської Української ради, що опікувалася українізацією. У розпал соціальних потрясінь Радзимовська здобула звання приват-доцента – імовірно, першою серед жінок у київській медицині.

З перемогою більшовиків політики стало менше, а для науки зменшилися можливості через голод та безгрошів’я. Проте саме в цей період, у 1922 році Радзимовська публікує свої перші наукові праці. Пізно за теперішньою міркою – їй уже майже 36. Однак друга праця виходить у лондонському “Journal of Physiology” англійською мовою. Наступного року вона публікує власну монографію. А ще за рік, у 1924 – докторську дисертацію. Коли ж їй вдалося отримати дані? У ті самі голодні роки.

На кафедрі медичної хімії справи явно не ладилися, адже ми не знаємо жодної публікації Радзимовської з кафедри. Професор Садовень останні роки хворів, а вона виконувала великі об’єми навчально-адміністративної праці. Наступний завідувач Анатолій Ракочі, вочевидь, теж не вів широких досліджень. Якимось чином Радзимовська перетнулася з приват-доцентом кафедри загальної патології Олексієм Кронтовським, який водночас працював у Київському бактеріологічному інституті на Протасовому Яру. Кронтовський працював з новітньою на той час методикою: виділяв клітини тварин та вирощував їх поза організмом у поживному середовищі. Задача ця була складна, адже дуже мало було відомо про фізичні та хімічні умови всередині організму, щоб відтворити їх у штучному середовищі. Наприклад, потрібно було встановити склад неорганічних іонів чи поживних органічних речовин на кшталт глюкози. Крім того потрібно було не допустити “заростання” середовища бактеріями, а це було непросто зробити, адже антибіотики тоді ще не винайшли.

Кронтовський постійно потребував нових співробітників, адже під час революції та війн чимало науковців виїжджали з Києва. Радзимовській він запропонував дослідити вплив іонів водню на виживання клітин. Уже тоді було ясно, що кислотність, або pH, є важливою умовою нормальної роботи клітин організму. Клітини добре переносили нейтральні значення pH, близькі до реакції дистильованої води, могли також сяк-так жити при слабко кислому чи слабко лужному середовищі. Утім потрібно було встановити, які ж межі витривалості клітин, і чому саме вони гинуть від кислот і лугів.

Кислоти складаються з кислотного залишку, який є характерним для кожної кислоти, та іонів водню, або протонів, які є спільними для всіх кислот. Саме про концентрацію цих іонів водню йде мова, коли пишуть “pH” (а читають “пе-аш”). Під маленькою літерою “p” прихований математичний вираз “-lg” – мінус десятковий логарифм. Ось де в повсякденному житті зустрічаємося з математикою! «Складний» від’ємний логарифм додає простоти в записі: замість написання ступеню 10^-5 чи 10^-7 пишемо 5 чи 7. А «H» означає концентрацію вільних іонів водню. Молекула води H₂O в оточенні інших подібних молекул (у водному розчині) дуже неохоче розпадається на позитивно заряджений іон водню H⁺ та негативний іон гідроксиду OH^–. Можна зареєструвати лише один протон на 10 мільйонів цілих молекул води! 10 мільйонів – це 10⁷. 1 розділити на 10⁷ – буде 10^-7, pH=7, нейтральна кислотність води. Якщо ж ми додамо до розчину іони гідроксиду або якісь інші, які можуть зменшувати кількість вільних протонів, то їх кількість може стати ще меншою, тобто pH може змінюватися до 8-14. Якщо ж доллємо кислоти, то концентрація іонів водню зросте, і pH досягне значень 6, 5, 4 чи нижче.

Валентина Радзимовська своїми дослідженнями відповідала на два питання, які величини pH є гранично придатними для виживання клітин поза організмом та чи пошкоджуюча сила пропорційна концентрації іонів водню або на пошкодження впливає і тип кислотного залишку. Вона використовувала різні тканини кролика, різні кислоти та електрод для вимірювання концентрації протонів власної конструкції. Досліди проводилися впродовж 1921 року, одразу після закінчення чотирирічного періоду воєнних і революційних подій з регулярними змінами режимів у Києві. Часи були голодні, гіперінфляція, кияни вимінювали предмети побуту на їжу в мешканців приміських сіл, ще не зачеплених голодом 1921-1922 років. І в цей час Радзимовська поставила понад 50 серій дослідів, у яких було залучено понад 1200 чашок із культивованими клітинами кролика! За наступні два роки було висаджено ще понад 1,5 тисячі чашок. Чашок Петрі та Габричевського в лабораторії було недостатньо, тому Валентина Радзимовська робила їх із звичайних скляних пляшок, відрізаючи денця та шліфуючи власноруч їхні краї. Реактиви були закордонні, переважно з дореволюційних запасів.

Кислоти пошкоджують оболонки клітин – клітинні мембрани, у першу чергу діючи на мембранні білки та міжклітинні білкові волокна. Зв’язуючись з ними, кислоти денатурують білки та руйнують таким чином клітини та тканини. У дослідах Радзимовської клітини гинули за значень pH менше 5,6 та більше 9,0. При цьому деякі клітини, такі як фібробласти, були більш стійкі до кислого середовища, з цього дослідниця зробила висновок, що pH можна використовувати як спосіб вибірково виділити більш стійкі клітини в окрему культуру. Деякі відмінності було встановлено між дією різних кислот, так оцтова кислота при короткому нанесенні була більш токсична для клітин аніж соляна, проте при подовженій дії кислот (упродовж годин) ці відмінності зникали. Отже, саме концентрація іонів водню була головною причиною загибелі клітин.

Сьогодні ми знаємо, що значення pH відіграють ключове значення для нормального життя клітини як в організмі, так і в умовах клітинної культури. Закислення міжклітинного середовища відбувається в фізіологічних умовах, зокрема при активному клітинному диханні та надлишку виділенного вуглекислого (ага, кислого!) газу. Разом з тим, тривале закислення може призводити й до патологічного стану – ацидозу, коли нормальні механізми підтримання кислотно-лужного балансу порушені. Те саме вірно й для залужнення: короткочасні високі значення pH в нормі пов’язані з великою кількістю кисню, який витісняє вуглекислоту з тканин, але тривала нестача іонів водню може викликати патологічний стан, алкалоз.

Клітинні культури важливі для вивчення поведінки клітин, зокрема ракових чи стовбурових, для напрацювання білків для промисловості, для дослідження вірусів і вакцин, для вирощування ембріонів людини після штучного запліднення тощо. У всіх цих культурах постійно відбувається моніторинг pH за допомогою різних методів, серед яких найбільш поширений метод кольорових хімічних індикаторів. Сучасні індикаторні молекули дозволяють на око (чи за допомогою спектрофотометра) визначити коливання pH у 0,1-0,05 одиниці. Це дозволяє визначити, коли середовище зіпсувалося та коли його час замінити. Ці знання та технології ми здобули за останні десятиліття, проте початок цим дослідженням був покладений у тому числі й у голодному Києві сторічної давнини, Валентиною Радзимовською та Олексієм Кронтовським.

Але як соціально й політично активна жінка Радзимовська не могла зовсім залишити без уваги ті складні умови, в яких жили мешканці України. Голод 1921-1922 років охопив Україну внаслідок варварських реквізицій зерна в селян більшовистськими окупантами. Тому впродовж 1922 року дослідниця вивчала особливості розвитку дітей у Києві. Разом з двома асистентами вона дослідила 6845 дітей та дійшла висновку, що вони мають суттєві затримки росту й розвитку, явно викликані соціальними умовами війн, революцій і голоду. Ці дані вона опублікувала в монографії «Діти часів революції» 1923 року, заявивши про себе як серйозну дослідницю в галузі дитячої фізіології, як тоді казали – педології. Невдовзі Радзимовська очолила науково-дослідну кафедру педології при Київському інституті народної освіти, об’єднавши навколо себе фізіологів, психологів, педагогів.

Валентина Радзимовська була визначною дослідницею та впливовою викладачкою, яку знали не тільки в Україні, але й у світі. Проте їй чинили перепони. Спочатку як жінці консервативні професорські кола не давали посісти кафедру в Київському медичному інституті. А потім радянські спецслужби почали переслідувати її як українку – заарештували в рамках справи вигаданої «Спілки визволення України». Завдяки стійкості Радзимовської слідчим не вдалося вибити з неї потрібних свідчень, на відміну від багатьох звинувачуваних чоловіків. За 7 місяців її звільнили, проте радянські чиновники не забували їй цього. Вона не здобула жодних нагород чи звань, а на професорську посаду змогла влаштуватися лише в Мелітопольському педагогічному інституті за сумісництвом. Звісно, за таких умов Радзимовська бачила більше спільного з Німеччиною, професорів якої вона добре знала за своїм відрядженням 1927 року. Проте німці, що прийшли 1941-го, виявилися іншими. Валентина Радзимовська намагалася долучитися до праці на благо українців окупованого нацистами Києва, та окупаційну адміністрацію це не цікавило. То ж родина Радзимовських виїхала до Львова, а звідти через Братиславу до Мюнхена. Там після війни дослідниця нарешті стала професоркою тимчасового університету ООН та Української господарсько-технічної академії. Утім голодна післявоєнна Німеччина та статус переміщених осіб не сприяли доброму здоров’ю немолодої жінки, що вже перенесла чимало труднощів. Невдовзі після переїзду до США вона померла.

Це лише невеличкий фрагмент з життя непересічної дослідниці та невтомної громадської діячки Валентини Радзимовської. Їй присвячено лише декілька праць, а її наукові публікації досі ретельно не досліджені. Проте вже зараз очевидно, що її дослідження стали основою сучасних знань біохімії, фізіології та клітинної біології. Її образ соціально активної науковиці, яка бере активну участь у поточних подіях, може служити прикладом для вчених нашого часу. Збереження й популяризація її імені, зокрема в київській топоніміці, є особливо важливими під час війни. «Моя наука» та громадська організація «Unia Scientifica» вже подавали її ім’я під час дерусифікації 2022 року, проте кількість голосів, відданих за неї, виявилася недостатньою. Тому ми подали ще раз на перейменування невелику вулицю Гвардійську, що розташована в 1,5 кілометрах від Бактеріологічного та Туберкульозного інститутів, де працювала Радзимовська. Сподіваємося, ви підтримаєте цей маленький знак пам’яті видатній вченій під час наступного перейменування.

Література

• І. Розгін. Валентина Радзимовська: Короткий нарис життя та наукової й громадської її діяльности (Вінніпег: Українська вільна Академія Наук, 1968)
• О. Болдирєв. Політичне та особисте в київському науковому житті Валентини Радзимовської. Місто, історія, культура, суспільство, 1(13), 76–102 (2022)
• О. Болдирєв. Валентина Радзимовська. Українська науковиця поміж революціями і війнами. Історична правда (10 лютого 2023)
• Said, D.G., Dua, H.S. Chemical burns acid or alkali, what’s the difference?. Eye, 34, 1299–1300 (2020).