CC BY
257
УДК 614.2:551.583
БИОПРЕПАРАТЫ ИЗ ПРИРОдНОГО АРКТИчЕСКОГО БИОСЫРЬЯ В СОХРАНЕНИИ ЗдОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ИЗМЕНЕНИЙ КЛИМАТА (ОБЗОР)
© 2010 г. Б. М. Кершенгольц, А. Н. Журавская, Е. С. Хлебный, А. А. Шеин, Г. В. Филиппова, М. М. Шашурин,
*В. В. Аньшакова
Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН,
*Якутский государственный университет им М. К. Аммосова, г. Якутск
Освещены основные возможные механизмы влияния глобальных изменений климата, особенно в Арктической зоне, на здоровье человека, включая функциональные перестройки эндокринной и иммунной систем, интоксикацию внутренних сред организма эндо-и экзотоксинами. Одной из инновационных разработок, направленных на сохранение здоровья человека в условиях изменений климата, являются биопрепараты, получаемые с помощью современных нанобиотехнологий из природного северного биосырья. Действие различных серий биопрепаратов заключается в нормализации функций иммунной и эндокринной систем, детоксикации внутренних сред организма в отношении экзо- и эндотоксинов, в высоком антибактериальном воздействии без формирования реакции устойчивости патогенной микрофлоры к лекарственным препаратам. Ключевые слова: здоровье населения, изменения климата, нанобиотехнологии.
Процесс глобального изменения климата в настоящее время привёл к серьёзному потеплению в высокоширотных районах России. Например, на 60-х широтах на территории Якутии средние годовые температуры, особенно зимние, увеличиваются с 1960-х годов с трендом
0,06—0,09 °С/год, причём эти изменения более выражены в самых холодных и наиболее высокоширотных районах с отчетливым трендом роста эффекта потепления от 60-х широт к 80-м [6]. В совокупности с изменениями окружающей среды, вызванными хозяйственной деятельностью, эти процессы уже влияют на здоровье людей, так как они приводят к нарушениям сезонной биоритмики устоявшихся физиолого-биохимических регуляторных процессов в организме, к перегрузке и истощению его адаптивного потенциала (рис. 1 см. на внутренней сторонке задней стороны обложки) [14, 22].
Следствием влияний глобальных изменений климата и экологических параметров среды обитания на человека являются:
1. Нарушения (разбалансировка) функционирования иммунной системы, которые приводят при иммунодепрессиях на фоне расширения ареала многих зоонозных инфекций в связи с потеплением климата к росту инфекционной заболеваемости, при гиперактивации иммунной системы — к пандемическому росту аллергических заболеваний, болезней, связанных с аутоиммунными процессами: ревматоидными артритами и артрозами, вирусными гепатитами, всеми формами астматических заболеваний, системными заболеваниями типа «красной волчанки», онкопатологиями и т. д.
2. Нарушения функционирования эндокринной регуляторной системы, приводящие к разнообразным сбоям прежде всего в той её части, которая отвечает за процессы адаптации организма к изменяющимся условиям внешней среды (гипоталамо-гипофизарная система, надпочечники, щитовидная и поджелудочная железы), и соответственно к формированию болезней адаптации и метаболическим нарушениям: гипертериозам (чаще к гипотериозам), сахарному диабету, атеросклеротическим заболеваниям и т. д. [9, 15, 22].
3. Повышение встречаемости эндотоксических состояний, включая адреналиновую и гистаминовую интоксикации, эндоинтоксикацию при аутоиммунных воспалительных процессах и метаболических нарушениях. Это позволяет предположить, что указанные глобальные процессы вносят весомый вклад в резкое увеличение встречаемости и омоложение в последние десятилетия таких заболеваний, как сахарный диабет, онкопатологии, атеросклеротические болезни, заболевания щитовидной железы и аутоиммунные системные болезни, инфекционные заболевания, в том числе гепатиты, туберкулез и др.
Вследствие разбалансировки иммунной и эндокринной регуляторных систем, снижения адаптивного потенциала уменьшается устойчивость
организма человека к действию стресс-факторов физической, химической, социально-психологической природы. Это, в свою очередь, вызывает повышение вероятности нарушений в функционировании нейро-регуляторной системы, формирования пограничных психических состояний, включая постстрессовые психосоматические, аддиктивные расстройства, «синдром хронической усталости», депрессии и др. [27, 29].
К сожалению, даже бурное развитие фармацевтической промышленности, точнее разработка и производство новых, все более активных форм синтетических монокомпонентных фармацевтических препаратов, в том числе новых семейств полусинтетических и синтетических антибактериальных и противовирусных препаратов, простагландинов и синтетических цитостатиков, антидепрессантов, продуцентов генноинженерных технологий эндокринного действия, не приводит к успеху в решении указанных проблем. Причины этого в том, что Природа является неизмеримо мудрее и изобретательнее, чем человек, и в ответ на синтез, например, новых антибиотиков мы получаем всё ускоряющийся процесс формирования лекарственной устойчивости бактериальных штаммов к ним, новые мутантные формы патогенных бактерий и вирусов, формирование иммунодепрессивных состояний в организме человека. В ответ на действие эндокринных препаратов снижается активность желез внутренней секреции, в ответ на безудержное использование антиоксидантных препаратов и биологически активных добавок (БАД) антиоксидантного действия снижается активность пероксисомных органелл клеток, они становятся беззащитными к действию многих канцерогенных факторов среды, соответственно растёт риск онкологических патологий и т. д.
Всё вышесказанное приводит нас к осознанию того, что для сохранения здоровья людей в условиях сочетания глобальных изменений климата и среды обитания вследствие хозяйственной деятельности (особенно в тех группах населения, которые живут и работают в экстремальных условиях) необходимо искать принципиально новые нетрадиционные пути [8, 26]. Одним из них может быть использование арсенала, созданного самой Природой, и адаптивного потенциала различных биологических систем, в первую очередь, функционирующих в условиях экстремального климата. Например, разработка биопрепаратов из природного северного растительного и животного сырья, которое отличается повышенным (в 1,5—2,5 раза) содержанием биоактивных веществ (БАВ) по сравнению с аналогичными видами из средней полосы России, а главное, обладает в 3—5 раз большим структурным их разнообразием (изомеры, гомологи, производные по степени окисленности и т. д.) [7, 8]. Это позволяет избежать при использовании негативных побочных эффектов, характерных для монокомпонентных химико-фармацевтических препаратов.
Одной из инновационных разработок в рамках данного направления является серия иммуномодулятор-
ных, адаптогеннных, радиопротекторных препаратов на основе БАВ, выделяемых прежде всего из пантов северного оленя, с добавками БАВ из тканей родиолы розовой, рододендрона золотистого, полыни якутской и других растений Якутии, созданная в ИБПК СО РАН и ЯГУ: Эпсорин [3, 16], Роксирин [10]. Они позволяют повышать уровень здоровья человека, увеличивая адаптивный потенциал его организма и проводя иммунокоррекцию.
Эпсорин (экстракт из пантов северного оленя, получаемый с помощью одной из нанобиотехнологий, включающей стадию холодовой микро- и нанофильтрации) — эффективное лекарственное средство для купирования астенических состояний различного ге-неза, в постоперационном периоде, при неврастении, неврозах, слабости сердечной мышцы, гипотонии; он обладает иммуномодулирующим и радиопротекторным действием [1, 2], повышает физическую и умственную работоспособность. Его эффект существенно более выражен, чем у Пантокрина, что подтверждено элек-трофизиологическими (ЭКГ, ЭЭГ) исследованиями и психологическими тестами. Эпсорин рекомендован к применению в практике спортивной медицины для повышения адаптации к интенсивным физическим нагрузкам, повышения физической работоспособности, ускорения восстановления, профилактики перетренированности, астенических состояниях и в качестве стресс-регулирующего средства. Эпсорин не вызывает аллергических реакций. Показана высокая эффективность его как иммуномодулятора при лечении больных острым вирусным гепатитом «В», хроническими вирусными гепатитами «В» и «С» в период выраженной активности [17] и больных хроническим обструктивным бронхитом [23], при лечении туберкулеза легких [11]. При операционных вмешательствах применение Эпсорина приводило к ускорению заживления тканей, главное — к резкому уменьшению вероятности образования швов и спаек, улучшению состояний больных в процессе операций и в постоперационный период, в итоге — к повышению успешности операций на 30—60 % [5, 28].
На основе Эпсорина в 1998 году разработан Эпсорин в сахарном сиропе [20], который показал высокую эффективность в педиатрии и в спортивной медицине. При лечении дисбактериозов толстой кишки у детей 5—7 лет почти в 10 раз увеличилось содержание лактобактерий и нормальных эшерихий; ни у кого из детей после применения данного биопрепарата не было выявлено кишечных палочек с измененными свойствами и условно-патогенных энтеробактерий. При приеме Эпсорина в сахарном сиропе спортсменами в тренировочном цикле объем выполненной работы возрастает почти в 2 раза. Вместе с тем препарат «Эпсорин» имеет противопоказание — артериальную гипертонию. Поэтому был разработан комплексный препарат «Роксирин», в котором активные вещества не только животного, но и растительного происхождения подбирались по
принципу дополнительности действия на основные регуляторные и метаболические системы.
Роксирин содержит БАВ из пантов северного оленя и шести видов дикорастущих растений и эндокринных органов аборигенных животных Севера: полыни якутской, якутской экоформы родиолы розовой, рододендрона золотистого, солодки уральской, струи кабарги, желчи бурого медведя [10]. Он является аналогом Эп-сорина, но отличается более разнообразным составом биологически и иммунологически активных веществ, таких как простагландины, интерлейкины, интерфе-роны и другие регуляторные пептиды, антиоксиданты, полный набор аминокислот, микро- и макроэлементов, фосфолипидов, стероидов, органических кислот, дополнительно содержит дезоксиурсохолевую кислоту, колхициноподобные вещества, флавогликозиды и др. Поэтому Роксирин обладает не только биостимулирующей, антистрессовой, тонизирующей, гонадотропно стимулирующей активностью, но и ещё более выраженным иммуномодулирующим, противовоспалительным, антидотным, радиозащитным и противоаллергическим действием, нормализует артериальное давление, дает хорошие клинические эффекты при лечении астенических состояний различной природы, половых расстройств, синдрома похмелья, вирусных гепатитов, заболеваний желудочно-кишечного тракта, органов дыхания и других патологий, связанных с нарушениями функционирования иммунной системы или гормональной регуляции.
Адаптогенный эффект Роксирина подтвержден результатами многочисленных испытаний в группах как коренного, так и приезжего населения Якутии. Например, в пяти группах людей по 35 человек в каждой, сравнимых в этнополовозрастном отношении (18—50 лет), в течение 3—4 месяцев регистрировалась заболеваемость по семи нозологическим формам (простудные в осенне-зимний период, аллергические, желудочно-кишечного тракта, инфекционные, сердечно-сосудистой, дыхательной, центральной нервной систем), а также прочая заболеваемость (табл. 1). Первая группа — контрольная (без применения био-антистрессовых препаратов). Лица второй группы при повышении интенсивности действия стресс-факторов различной природы принимали в профилактических целях по стандартной схеме Пантокрин, третьей
— экстракт корней и корневищ родиолы розовой, четвертой — Эпсорин, пятой — Роксирин. Результаты, приведенные в табл. 1, показывают высокую профилактическую эффективность данных биопрепаратов в отношении заболеваний стресса, особенно Роксирина, отличающегося более разнообразным комплексом БАВ. При использовании последнего общая заболеваемость снизилась почти в 3 раза. В ряде случаев (более 120 определений) проанализированы такие параметры крови, как содержание глюкозы, р-липопротеидов, холестерина, активности у-глута-милтрансферазы, аспартатаминотрансфе-разы, аланинаминотрансферазы, уровень которых
увеличивается при формировании неспецифической адаптивной реакции (НАР) «стресс» в организме. Использование данных комплексов природных БАВ приводило к их нормализации (см. табл. 1).
Одной из наиболее частых причин стрессируемости приезжего населения является процесс адаптации к экстремальным климатическим условиям, особенно в осенне-зимний период. Формирование НАР «стресс» или предстрессовых реакций при этом характеризуется рядом симптомов: головной болью, головокружением, одышкой, сердцебиением, понижением аппетита, повышенной утомляемостью, сонливостью, раздражительностью, слабостью, ослабленным вниманием, плохим настроением.
В пяти группах людей (по 25 человек), впервые приехавших в Якутию и проходящих стадию адаптации к климатическим условиям г. Якутска, в течение первого для каждого человека осенне-зимнего сезона была проведена адаптогенная профилактика указанными комплексами природных БАВ с оценкой частоты встречаемости вышеназванных симптомов синдрома «напряжения дезадаптации». Результаты, приведенные в табл. 1, показывают, что по ряду симптомов стрессируемость организма при профилактическом применении БАВ, особенно Роксирина, снижается в 3—8 и более раз.
Вместе с тем наибольший интерес для решения задач сохранения здоровья населения в условиях изменений климата (восстановления иммунологического и адаптивного потенциалов, детоксикации внутренних сред организма) могут представлять биопрепараты, получаемые из тканей северных лишайников с помощью современных нанобиотехнологий: путём обработки биосырья диоксидом углерода в состоянии сверхкритической жидкости (рис. 2 и 3 см. на внутренней сторонке задней стороны обложки) либо механохимической обработки (рис. 3А). К ним относится биопрепарат «Ягель» [4, 13], сырьём для получения которого являются слоевища лишайников рода Кладина. Ягель производится по нанобиотехнологии обработки диоксидом углерода в сверхкритиче-ском состоянии ^ = 32 °С, давление 75 атмосфер). Основное активное вещество — лишайниковые амино-Р-олигосахариды (рис. 3Б), образующиеся в технологическом процессе обработки биосырья в среде сверхкритического диоксида углерода в присутствии малых количеств воды из лишайниковых амино-Р-полисахаридов.
Благодаря своим небольшим размерам и би-фильному строению амино-Р-олигосахариды хорошо всасываются из кишечника в кровь, проникают через клеточные мембраны, с помощью своих амино-гидроксильных и других функциональных групп хорошо связывают различного рода эндо- и экзотоксические соединения, в том числе компоненты сивушных масел и карбонильные соединения (см. рис. 3Б) — алкогольные токсины, образующиеся в печени в качестве промежуточных соединений
Таблица 1
Профилактическое и адаптогенное действие комплексов БАВ «Эпсорин» и «Роксирин» (по мере усложнения их состава) по сравнению с препаратами «Пантокрин» и «Экстракт корней и корневищ родиолы розовой» по некоторым клиническим
и биохимическим характеристикам (р < 0,05)
Клиническая и биохимическая характеристика Контроль Пантокрин (из пантов благородного оленя) Экстракт корней и корне-вищ родиолы розовой Эпсорин Роксирин
Заболеваемость в испытуемых группах различными классами патологий, % (#)
Простудные (в осенне-зимний период) 28+2* 18+2 22+3 15+2* 7 + 1*
Сердечно-сосудистой системы 8 + 1 8 + 1 8+1 6+1 4 + 1
Центральной нервной системы 9 + 1 6+1 9+1 5 + 1 3 + 1
Аллергические 7 + 1 7 + 1 7+1 6+1 4 + 1
Дыхательной системы 14+2* 9 + 1 14 + 1 7 + 1* 4 + 1*
Желудочно-кишечного тракта 9 + 1 6+1 9+1 5 + 1 3 + 1
Инфекционные 8 + 1 6+1 8+1 4 + 1 2 + 1
Прочие 12+2 10 + 1 12 + 1 7 + 1 5 + 1
Общая заболеваемость 95+6* 70+5 71+5 55+4* 32+3*
Некоторые биохимические показатели сыворотки крови (##)
Глюкоза, ммоль/л 8,1+0,3* 7,5+0,3 7,4+0,3 6,2+0,2 5,6+0,2*
Бета-липопротеиды, г/л 5,2+0,2* 4,3+0,2 4,1+0,2 3,5+0,1 2,7+0,1*
Холестерин, ммоль/л 7,8+0,2* 6,8+0,2 6,5+0,2 5,5+0,1 4,9+0,2*
Характер и встречаемость жалоб в процессе 1-го осенне-зимнего сезона адаптации к климатическим условиям г. Якутска у при__________________________________________езжих (*), количество жалоб/на 100 человек____________________________________________
Головная боль 35+3* 22+2 25+3 18+2 11+2*
Головокружение 25+2* 18+2 17+2 13+1 8+1*
Одышка 55+5* 35+5 30+3 20+2* 12 + 1*
Сердцебиение 38+4* 28+3 25+3 19+2 9+1*
Понижение аппетита 37+4* 25+3 24+3 11 + 1* 5+1*
Повышенная утомляемость 75+7* 55+5 48+5 25+2* 12+1*
Сонливость 45+4* 38+4 30+3 19+2 8 + 1*
Раздражительность 63+6* 45+4 38+4 24+2 9 + 1*
Слабость 58+6* 38+4 35+3 21+2* 9 + 1*
Ослабленное внимание 66+6* 43+4 41+4 19+2* 8 + 1*
Плохое настроение 53+5* 35+3 32+3 23+2 7 + 1*
Примечание. (#) В каждой группе по 35 человек в возрасте 18—50 лет, прием препарата — по стандартным профилактическим схемам в течении 3—4 месяцев. (##) В каждой группе по 25 человек в возрасте 35—50 лет с некоторыми нарушениями углеводного и липидного обмена адаптивного характера.
при утилизации этанола и в наибольшей степени ответственные за токсические эффекты алкоголя и формирование алкогольной зависимости, а также тяжелые металлы и радионуклиды (см. рис. 3Б).
Так как амино-Р-олигосахариды содержат прочные Р-гликозидные связи, они не гидролизуются в организме, а выводятся из него в виде комплексов со связанными токсикантами (при связывании липидных токсикантов — через кишечник, при связывании водорастворимых токсикантов — через почки с мочой).
Широкие доклинические и клинические испытания (на добровольцах) показали, что введение в микроколичествах БАД «Ягель» в водочные изделия (либо прием 10—15 капель на 50 мл воды до или после употребления алкоголя) в целях детоксикации и профилактики алкогольных патологий позволяет в 2—3 раза снизить токсическое действие алкоголя при полном сохранении его эйфорического эффекта; более чем в 20 раз уменьшить постинтоксикационный эффект, в 5,6 раза уменьшить скорость формирования алкогольной зависимости. Это свойство позволяет рекомендовать применение БАД «Ягель» в целях профилактики формирования алкоголизма и соматических заболеваний алкогольной этиологии.
In vitro, а также in vivo в ходе доклинических и клинических испытаний показано, что амино-Р-олигосахариды способны связывать и выводить из организма ксенобиотики органической природы, в том числе канцерогены (например, алифатические и ароматические органические соединения), эндотоксины малой и средней молекулярной массы, образующиеся при воспалительных процессах любой этиологии.
Лишайниковые амино-Р-олигосахариды способны связывать в крови и выводить из организма эндотоксины, образующиеся при аллергических обострениях (гистаминовой интоксикации) — тем самым купируются соответствующие острые аллергические состояния.
При приёме БАД «Ягель» в течение месяца у больных сахарным диабетом II типа нормализуется уровень глюкозы в крови за счёт её всасывания в клетки; снижается уровень атерогенного Р-холестерина в крови, стимулируется растворение холестериновых бляшек со стенок сосудов. Происходит очищение внутренних сред организма (крови, лимфы, межклеточных жидкостей, внутриклеточных структур) от токсинов различной природы как поступающих в организм извне, так и образующихся в нем самом при различных
патологических состояниях: воспалениях различной природы, аллергиях, токсикозах беременности, в период после химио- либо лучевой терапии онкологических больных и т. д., а также коррекция гомеостаза при метаболических нарушениях: сахарном диабете, атеросклеротических и артрозных изменениях.
В Гематологическом научном центре РАМН (г. Москва) показана антитромбиновая активность БАД «Ягель»; с его помощью стимулируется процесс кроветворения, нормализуются процессы свёртывания крови, повышается физическая и умственная работоспособность, устойчивость человека к стрессам. Приём препарата способствует активному долголетию за счёт содержания в нём фолиевой кислоты и витамина В12.
При механохимической переработке (см. рис. 3А) из того же лишайникового сырья получают совершенно иной биоактивный продукт [21] (рис. 4А) — препарат «Ягель-М». Механохимическая активация биосырья заключается в измельчении в оптимальных соотношениях слоевищ лишайников со щелочью в барабане планетарной центробежной мельницы-активатора в течение 2—3 минут, последующей экстракции БАВ, перешедших в результате механохимической реакции в растворимое состояние, водно-спиртовой смесью и доведением рН до физиологических значений [12].
Рис. 4. Общие формулы веществ получаемых по механохимической технологии: лишайниковых усниновых кислот, про-
являющих цитостатические, антибиотические свойства (А), — из лишайникового сырья; формула дигидрокверцитина (Б) — из опила лиственницы даурской
Антибиотическая активность препарата «Ягель-М» исследовалась по отношению к восьми штаммам микрофлоры, в том числе условно-патогенной и патогенной. Из данных табл. 2 видно, что антимикробная активность обоих механохимических 45 % водноспиртовых экстрактов очень высокая практически по всем исследованным штаммам микроорганизмов и является следствием высокого содержания в них БАВ антибиотического действия, по-видимому, произво-
дных усниновых (см. рис. 4А) и других лишайниковых кислот. Для сравнения исследовалась антибиотическая активность отваров ягеля, которая практически отсутствовала, а также 45 % водно-спиртовой смеси и водно-спиртового экстракта механически измельченного ягеля. Последние обладали антибиотической активностью в пределах 10 % от соответствующей активности «механохимического ягеля».
Эти данные явились основанием для организации испытаний антибиотических свойств препарата «Ягель-М» на коллекции штаммов микобактерий Якутского НИИ туберкулеза, в том числе штаммов, обладающих лекарственной устойчивостью к по-лусинтетическим и синтетическим антибиотикам, применяющимся во фтизиатрии, а также к «диким штаммам». Результаты показали полное отсутствие роста микобактерий (высокую антибиотическую активность) всех десяти изученных штаммов на средах, содержащих добавки «механохимического ягеля», вплоть до разбавлений 1:6, а также полную цитостатическую активность, вплоть до разбавлений 1:15 [25].
В модельных экспериментах с культурами клеток показано, что антибиотическая активность «механо-химического ягеля» обусловлена его высокой ингибирующей способностью по отношению к процессам трансляции и репарации бактериальной ДНК, в то время как на соответствующие процессы с участием ДНК лейкоцитов крови человека влияние «механохимического ягеля» было в 12—17 раз менее выражено, т. е. препарат, обладая высокой активностью по отношению к бактериальным клеткам, не является иммунодепрессантом. Так как механохимический ягель содержит набор структурных форм активных действующих веществ, каждое из которых содержится в малой концентрации, можно предположить, что на данный препарат не будет развиваться реакция лекарственной устойчивости микроорганизмов.
Специфическую активность препарата «Ягель-М» на течение экспериментального туберкулеза определяли в трёх сериях по 18 беспородных белых мышей массой 13—16 г в каждой. Продолжительность эксперимента в серии составила 72 дня. Мышей заражали введением под кожу спины взвеси (0,1 мг бактериальной массы в 0,5 мл физиологического раствора) трехнедельной культуры клинического штамма микобактерий туберкулеза (МБТ) № 238 с множественной лекарственной устойчивостью. Изучаемые экстракты вводили мышам внутрь со дня их заражения. Основными показателями резистентности животного к туберкулезу являлись срок выживаемости после инфицирования и общее состояние животных.
Летальность мышей первой группы (контроль заражения), не получавших лечение, составила за период эксперимента 100 %. Гибель мышей наблюдалась в сроки от 20 до 73 дней при средней продолжительности жизни 39 дней, что говорит о высокой вирулентности использованной культуры МБТ. Общая потеря массы тела в группе 32 %. У мышей второй
Таблица 2.
Антибиотические свойства 45 % водно-спиртовых экстрактов (рН 7,4) комплекса лишайниковых БАВ, полученных механохимической технологией (разбавление 1:50) по отношению к восьми стандартным штаммам микроорганизмов
Вариант выделения комплекса БАВ Enterobacter cloacea Staphylococus aureus L- E.coli Klebsiella pneumomia ss uri ea "о сь Гемолитическая E.coli о о “ S \о — о 2 Ч + ш -J ^ Salmonella enteridis
Водно-спиртовый экстракт ягеля, предварительно обработанного механохимически 2 мин + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
Степень чувствительности Очень хорошая Очень хорошая Очень хорошая Очень хорошая Умерен- ная Очень хорошая Очень хорошая Очень хорошая
Примечание. Зона лизиса от 0,5 до 1,0 см: + + + + — микроб лизирован полностью (полная зона просветления); + + + —микроб лизирован почти полностью; ++ — микроб лизирован частично (наполовину)
группы (стандартное фтизиатрическое лечение антибиотиками) летальность составила 50 % при средней продолжительности жизни 51,5 дня и общей потерей массы тела 8 %. У мышей третьей группы, получавших препарат «Ягель-М», летальность составила за период эксперимента 0 %. Общая масса тела животных в этой группе возросла на 2,5 г (на 16—19 %).
Таким образом, продемонстрирована очень высокая эффективность препарата «Ягель-М» в отношении условно-патогенных и патогенных бактериальных штаммов, включая Staphylococus aureus, Klebsiella pneumonia, гемолитическую E. coli, Salmonella enteridis и др., причем даже их лекарственно устойчивых форм, а также в отношении штаммов МБТ, чувствительных и устойчивых к противотуберкулезным препаратам. Установлена высокая антимикобактериальная активность препарата в лечении экспериментального туберкулеза in vivo, выразившаяся в резком снижении тяжести течения инфекции у мышей, зараженных МБТ.
Механохимическая нанобиотехнология была применена и к другому виду биосырья — опилу отходов лесозаготовки и лесопереработки лиственницы даурской. При этом была разработана технология получения препарата «Дигидрокверцитина» — ДКВ ( см. рис. 4Б), отличающаяся от существующих [18, 19] энерго- и ресурсомалозатратностью, экологической чистотой, высокой активностью и чистотой получаемого препарата, настолько низкой его себестоимостью, что ДКВ может применяться не только как активное вещество антиоксидантных биопрепаратов, но и как природный пищевой консервант, а также в технических целях.
Антирадикальная активность ДКВ проявляется уже при концентрациях 3,3—0,3 мкмоль/л при полном отсутствии мутагенной активности для человека. Области применения ДКВ в медицине показаны на рис. 5. В фармакологии препарат рекомендован для комплексного лечения авитаминоза, ишемической болезни сердца, атеросклероза, он положительно влияет на функциональное состояние печени, способствует восстановлению дренажной функции бронхов и биомеханики дыхания, улучшает работу сердца. В составе фитоконцентратов используется для профилактики и лечения сахарного диабета, заболеваний печени и желчного пузыря, желудочно-кишечного тракта, предстательной железы, почек и мочевого пузыря, а также сердечно-сосудистых, опухолевых (в том числе онкологических), аутоиммунных заболеваний, при поражении СПИДом, хронических воспалительных процессах вирусной и бактериальной природы и приобретенных патологиях.
По оценкам специалистов, системное профилактическое введение ДКВ в продукты питания (пищу, напитки) в пределах минимальных доз 1 — 10 мкг/кг веса тела/сутки в течение года позволяет продлить жизнь человека на 20—25 лет. Ввиду исключительно важных свойств ДКВ рекомендовано вводить его в рацион питания населения тех регионов или профессиональных групп, которые подвергаются высоким дозам электромагнитного излучения, радиации, вирусному воздействию или физическим перегрузкам с целью повышения в десятки и сотни раз физиологической устойчивости по предельным нагрузкам и срокам.
Рис. 5. Применение препаратов на основе дигидрокверцетина
В пищевой промышленности ДКВ применяется в качестве природного консерванта для продления сроков хранения и повышения защитной антиокислительной, антиплесневой, противодрожжевой активности. Использование ДКВ при производстве косметических и парфюмерных изделий в различных кремах, мазях, аэрозолях повышает уровень защиты кожи от воздействия излучения, радиации, микробов, вирусов. Благодаря возможности ДКВ влиять на синтез коллагена (эластина) сокращается количество морщин и кожа долго сохраняет свежесть, упругость, молодость. Наличие ДКВ в составе зубных паст, эликсиров, глазных капель, духов, одеколонов при их использовании способствует нормализации общеобменных процессов через кожу, слизистые оболочки, в лимфатической и кровеносной системах и оказывает на организм человека омолаживающий эффект. ДКВ, введенный в состав косметических и парфюмерных изделий особенно необходим в экологически загрязненных районах.
Вместе с тем широкому внедрению ДКВ препятствует его высокая рыночная стоимость вследствие ограниченности сырьевой базы (виноград, эвкалипт, японская сакура, лепестки розы и др.), а особенно из-за сложности, энерго- и ресурсозатратности и экологической небезупречности технологий его выделения из растительного сырья [18, 19]. Поэтому количество ДКВ на российском и мировом рынке лимитировано, потребности рынка удовлетворяются не более чем на 5—10 % и цена достаточно высока — держится на уровне 350—1 000 $ иБ/кг в зависимости от степени очистки ДКВ.
Альтернативой сырья для производства ДКВ являются корни и комлевая часть даурской и сибирской лиственниц, произрастающих в Сибири и на Дальнем Востоке, древесина которых содержит до 2,5 % фла-воноидов, представленных в основном ДКВ, кверцетином, дигидрокемпферолом и нарингенином (древесина лиственницы, произрастающей в экстремальных климатических условиях северо-востока России — до 5,0 %), при этом на долю ДКВ приходится 70— 90 % от общей суммы флавоноидов [24].
Разработанная нанобиотехнология выделения ДКВ из опила лиственницы включает три энергомалозатратные и экологически чистые стадии: твердофазный механохимический низкотемпературный процесс перевода ДКВ в водорастворимую форму; обработку получаемого порошка водой с температурой 20—25 °С, приводящую к растворению пен-тофенолятной формы ДКВ (см. рис. 4Б); осаждение ДКВ из отделенного от твердого остатка опилок раствора ДКВ путем простого подкисления соляной кислотой до рН = 1,5—2,0. Содержание ДКВ в полученном препарате составляет и 70—75 %, в нём полностью отсутствуют токсичные примеси. Извлекаемость ДКВ из сырья составляет 90—95 % (до 45 г ДКВ/1 кг сырья), себестоимость препарата
— 100—150 $ иБ/кг. При таких характеристиках препарат ДКВ может быть использован в лечебно-
профилактических, пищевых, косметологических и технических целях.
Эти примеры мы привели для того, чтобы продемонстрировать обширнейшие перспективы инновационных нанобиотехнологий в решении задачи сохранения здоровья людей в условиях изменений климата и утраты экологического стационарного состояния природно-техногенных систем.
Список литературы
1. Алексеева С. Н. Влияние адаптогенов на иммунную и кроветворную системы в условиях радиационного и цитостатического воздействия : автореф. дис. ... канд. мед. наук / Алексеева С. Н. — Новосибирск : Изд-во СО РАМН, 1996. - 16 с.
2. Аржакова Л. И. Влияние адаптогенов на функциональную активность клеток иммунной и кроветворной систем при холодовом воздействии : автореф. дис. ... канд. мед. наук / Аржакова Л. И. — Новосибирск : Изд-во СО РАМН, 1996. — 18 с.
3. БАД Эпсорин : свид. о гос. рег. № 77.99.23.3 Рос. Федерация / Кершенгольц Б. М., Ремигайло П. А.; удост. 462.1.08 от 28.01.2008; санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.03.003.Т.000276. 02.08 от 12.02.2008; ТУ 9197-001-36971 185-08. — 2008.
4. БАД Ягель : свид. о гос. рег. № 77.99.23.3 Рос. Федерация / Кершенгольц Б. М., Журавская А. Н., Ремигайло П. А. ; удост. 3522.5.08 от 04.05.2008; санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.03.003.Т. 000928.05.08 от 04.05.200; ТУ 9219-002-36971185-08. — 2008.
5. Векслер Н. Д. Иммунокоррекция в комплексе лечения больных с абсцессами и флегмонами челюстно-лицевой области : автореф. дис ... канд. мед. наук / Векслер Н. Д.
— Иркутск : Изд-во ЯГУ, 2002. — 18 с.
6. Гаврилова М. К. Районирование (зонирование) Севера Российской Федерации / М. К. Гаврилова // Районирование (зонирование) Севера Российской Федерации : сб. науч. тр. — Якутск : Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 2007. — С. 64—98.
7. Кершенгольц Б. М. Западные сенсации и российские приоритеты / Б. М. Кершенгольц, М. А. Жуков // НЭП—ХХ1 век. Наука. Экономика. Промышленность. — 2006. — № 2. — С. 78—80.
8. Кершенгольц Б. М. Природные биологически активные вещества из тканей растений и животных Якутии: особенности состава, новые технологии, достижения и перспективы использования в медицине / Б. М. Кершенгольц, П. А. Ремигайло, А. А. Шеин и др. // Дальневосточный медицинский журнал. — 2004. — Приложение № 1. — С. 25—29.
9. Кершенгольц Б. М. Экология и здоровье человека: физиологические и биохимические реакции организма на экотоксиканты и пути их оптимизации / Б. М. Кершенгольц, П. Г. Петрова, Д. Д. Саввинов и др. // Материалы Х Российско-Японского международного медицинского симпозиума «Якутия-2003», Якутск, 22—25 авг. 2003. — Якутск : Сахаполиграфиздат, 2003. — С. 29—33.
10. Композиция ингредиентов для лекарственного средства : пат. 2112524 Рос. Федерация / Кершенгольц Б. М., Журавская А. Н., Иванов Б. И. и др. — 1998.
11. Корнилов А. А. Клинические испытания препарата из пантов северного оленя «Эпсорин» во фтизиатрии / А.
А. Корнилов, А. А. Миронов, В. Г Павлова и др. // Актуальные вопросы здоровья населения Республики Саха (Якутия). — Якутск : Изд. ЯНЦ СО РАН, 1993. — С. 94—96.
12. Королёв К. Г. Механохимическое получение водорастворимых форм тритерпеновых кислот / К. Г. Королёв. О. И. Ломовский, О. А. Рожанская и др. // Химия природных соединений. — 2003. — № 4. — С. 295—300.
13. Пат. 2318407 Рос. Федерация / Кершенгольц Б. М., Журавская А. Н., Ремигайло П. А. и др. — 10.03.2008 ; приоритет от 10.01.2006
14. Петрова П. Г. Влияние нарушений экологических равновесий на здоровье населения Севера на примере Республики Саха (Якутия) / П. Г. Петрова, Б. М. Кершенгольц, О. Н. Колосова и др. // Дальневосточный медицинский журнал. — 2001. — № 4. — С. 5—10.
15. РевичБ. А. Влияние глобальных климатических изменений и здоровье населения Российской Арктики / Б. А. Ревич, В. П. Чащин, Т. Л. Харькова и др. // Доклад международных экспертов в ООН, ПРООН, ВОЗ и ЮНЕСКО. — М. : Представительство ООН в РФ, 2008. — 28 с.
16. Способ изготовления экстракта для биологически активной добавки : пат. 2310344 Рос. Федерация / Кершенгольц Б. М., Ремигайло П. А. — 2005.
17. Способ лечения вирусных гепатитов с помощью индивидуализируемых доз Эпсорина : методич. реком. МЗ РС(Я) / И. М. Мельцер, М. Н. Алексеева, Б. М. Кершенгольц. — Якутск : Изд. ЯГУ, 1997. — 16 с.
18. Способ переработки отходов лиственницы с выделением природных веществ в нативном виде : пат. 2249026 Рос. Федерация / А. А. Уминский, Я. К. Абрамов, В. К. Кудряшов и др. — 2005. — № 31.
19. Способ получения дигидрокверцетина : пат. 2158598 Рос. Федерация / Бабкин В. А., Остроухова Л. А., Бабкин Д. В. и др. — 2000. — № 31.
20. Способ получения лекарственного средства (Эпсорин в сахарном сиропе) : пат. 2099067 Рос. Федерация / Ахре-менко А. К., Кузьмина В. Ф., Николаева Р. Н. — 1998.
21. Способ получения препарата «ЯГЕЛЬ-М» для профилактики и лечения туберкулеза : положительное решение о выдаче патента РФ по заявке № 2007133339/15 от 24.09.2008 / Кершенгольц Б. М., Филиппова Г. В., Ша-шурин М. М. и др.; приоритет от 05.09.2007
22. Соломонов Н. Г. Экология и здоровье человека на Севере / Н. Г. Соломонов, П. Г. Петрова, Б. М. Кершенгольц и др. // Вестник ЯГУ. - 2006. - Т. 2, № 1. - С. 98-106.
23. Сорова О. Н. Применение Эпсорина в лечении больных хроническим обструктивным бронхитом / О. Н. Со-рова, П. Г. Петрова, В. В. Васильева и др. // Intern. J. on Immunorehabiliyation. - 1997. - N 4. - P. 9.
24. ТюкавкинаН. А. Фенольные экстрактивные вещества рода Larix (обзор) / Н. А. Тюкавкина, К. И. Лаптева, С. А. Медведева // Химия древесины. - 1973. - Вып. 13. - C. 3-17.
25. Филиппова Г. В. Влияние биологически активных веществ из слоевищ северных лишайников, экстрагированных различными методами, на биологические свойства микобактерий туберкулеза / Г. В. Филиппова, Н. Г. Павлов, М. М. Шашурин и др. // Сибирский медицинский журнал.
- 2008. - № 3. - С. 99-103.
26. Хазанов В. А. Регуляторы энергетического обмена
- новый класс препаратов / В. А. Хазанов // Материалы II Российского симпозиума «Регуляторы энергетического обмена. Клинико-фармакологические аспекты» / под. ред
проф. В. А. Хазанова). - Томск : Изд-во Томского университета, 2003. - С. 3-18.
27. Чернобровкина Т. В. Алкоголь, экология и здоровье человека: физиологические и биохимические реакции организма на экотоксиканты, пути их оптимизации / Т. В. Чернобровкина, Б. М. Кершенгольц, О. Н. Колосова и др. // Наркология - 2004. - № 7. - С. 45-54.
28. Ширко О. И. Прогнозирование и оптимизация процесса регенерации тканей после хирургических вмешательств в челюстно-лицевой области : автореф. дис. ... канд. мед. наук / Ширко Олег Игоревич. - Якутск, 2006. - 20 с.
29. Kerchengolts B. Ecological and biochemical characteristics of alcohol pathologies in the North and there influence upon the total sickness rate of the population / В. Kerchengolts, О. Kolosova, E. Krivogornicina, et al. // International J. of Circumpolar Health. - 2001. - Vol. 60, N 4. - P. 557-565.
BIOLOGICAL PRODUCTS FROM NATURAL ARCTIC BIORAW MATERIALS IN MAINTENANCE OF POPULATION HEALTH IN THE CONDITIONS OF CLIMATE CHANGES (REVIEW)
B. M. kerschengoltz, A. N. Juravskaya, E. S. Khlebnyy,
A. A. Shein, G. V. Philipova, M. M. Shashurin,
*V. V. Anshakova
Institute of Biological Problems of Permafrost zone SB RAS, *Yakut State University, Yakutsk
The basic possible mechanisms of global climate changes influence on man's health, especially in the Arctic zone, including functional reorganizations of endocrine and immune systems, an intoxication of internal environments of an organism endo- and exotoxins are discussed. As one of directions of the innovative studies out directed on preservation of health of the person in the conditions of climate changes the biological products received by means of modern nanobiotechnology from natural northern bioraw materials are offered. Action of various series of biological products consists in normalization of functions immune and endocrine systems, detoxication of internal environments of an organism in the relation endo- and exotoxins, in high antibacterial action without formation of reaction of stability of pathogenic microflora to medical products.
key words: population health, climate changes, nanobiotechnology.
Контактная информация:
Кершенгольц Борис Моисеевич - доктор биологических наук, профессор, зав. лабораторией экологической и медицинской биохимии, биотехнологии и радиобиологии Института биологических проблем криолитозоны СО РАН
Адрес: 677980, г. Якутск, пр. Ленина, д. 41
Тел. (84112) 33-58-12
E-mail: kerschen@mail.ru; kerschen@asrs.ysn.ru
Статья поступила 22.04.2009 г.
