CC BY
58
Биотрансформируемые соединения кремния
| Ю.И. Шишков
«Русская инновационная компания» (Москва)
Организм человека — гиперкомплексная система, все функции которой взаимосвязаны. Для того чтобы она функционировала с максимальной эффективностью, топология органов должна быть максимально точно выражена. Нарушение параметров недопустимо, в противном случае возникают изменения как функционального, так и структурного характера, вызывающие дополнительные несанкционированные изменения, приводящие к формированию патологических состояний.
Согласно существующим в доступной литературе данным, демонстрирующим вклад различных факторов в состояние здоровья, роль здравоохранения в состоянии здоровья населения составляет 8-10 %, генетика — 15-20, окружающая среда — 20-25, образ жизни — 50-55 %. В этих статистических данных особое внимание привлекает превалирующая роль фактора, именуемого образом жизни, в ухудшении здоровья населения. Задача повышения здоровья нации заключается в пропаганде здорового образа жизни, к которому, естественно, относится потребление продуктов функционального питания как эффективнейшего средства профилактики широкого круга заболеваний, а также поддерживающего фактора для людей, уже подверженных этим патологиям.
Такие компоненты пищевых рационов, как витамины и минеральные вещества, служат регуляторами функционального статуса человека. Их недостаточность в организме приводит к дисбалансу гомео-статических систем и в конечном счете к снижению его иммунологической реактивности — специфической (клеточной и гуморальной) и неспецифической, а следовательно, защитных сил, обусловливая этим риск развития различных видов патологии. Сегодня дефицит витаминов, макро- и микроэлементов является актуальным вопросом действительности [1]. По данным цитируемой работы, эта задача решается обогащением пищевых рационов указанными микронутриентами.
Одно из направлений решения данной проблемы — обогащение продуктов массового питания биотрансформируемыми (органическими) соединениями биогенных металлов, выполненных в виде биогенетических предшественников актив-
ных групп внутриклеточных ферментов. Эта пищевая добавка обладает поликлинической эффективностью, которая состоит в коррекции эндокринной системы, различных звеньев иммунной системы организма и его других механизмов адаптационно-приспособительных реакций, включая поддержание антиоксидантных систем. В совокупности это приводит к замедлению процессов старения организма животных и человека [2-4].
Отдельно следует остановиться на биологической роли кремния, который, по высказыванию В.И. Вернадского, «вырисовывается в мироздании как элемент, обладающий исключительным значением». Если ранее считалось, что этот биогенный химический элемент является инертной, «баластной» составной частью, то за последние десятилетия накоплен огромный материал, свидетельствующий об исключительной роли кремния в биосистемах [5-12].
Кремний присутствует во всех живых организмах в существенных количествах. Так, в золе растений оксида кремния содержится до 96 %. Его содержание в растительных организмах зависит от видового состава растения и места произрастания. В организме животных содержание этого субмикроэлемента составляет около 0,001 % от массы тела.
Достоверно установлено участие кремния в системе иммунной защиты [5], а его обмен в организме тесно связан с обменом большинства микроэлементов С1, К, Б, А1, Р, Са). Отмечая иммуногенную роль кремния, необходимо учитывать возможность его опосредованного влияния на иммунологический статус за счет вмешивания в другие физиологические функции организма. Например, можно ожидать, что его дисбаланс с содержанием микроэлементов будет сопровождаться нарушениями в минеральном обмене и, как следствие, в иммунологической реактивности организма.
Установлена также деинтоксикацион-ная функция кремния. Оказалось, что оксид кремния — это сорбент и дезактива-тор разнообразных шлаков и токсических веществ эндогенной и экзогенной природы. По данным цитируемой работы, механизм ингибирования токсичных веществ
кремнием связан со способностью его соединений создавать устойчивые формирования со многими органическими радикалами с последующим выведением продуктов реакции из организма.
Таким образом, если принять во внимание, что кремний — звено в каскаде защитных реакций организма на воздействие вредных агентов, то это может послужить основой разработки новых принципов и методов выявления реакции организма на потенциально токсические соединения промышленного, бытового и другого происхождения, даст основания разработать интегральные критерии их оценки и прогнозирования, рекомендации по применению скрининговых тестов при проведении медицинских осмотров, осуществлять гигиеническое регламентирование промышленных отходов и конечных продуктов, способных вмешиваться в экологию водоемов и почв.
Данные, приведенные в этой работе, указывают на связь кремния с центральной нервной системой (ЦНС). Оказалось, что во время возбуждения ЦНС количество кремния в крови мозга увеличивается, а при торможении снижается. То же происходит в спинно-мозговой жидкости, надпочечниках, селезенке и общей крови.
Кремний влияет на метаболизм липи-дов. В кровеносных сосудах он препятствует их отложению на стенках сосудов, тем самым предотвращая развитие атеросклероза. Наличие кремния в ткани и стенках сосудов объясняется образованием им поперечной связи (эфирная связь), играющей роль мостиков (поперечная связь) между цепями мукополисахаридов, придавая волокнистым (соединительным) тканям — коллагену и эластину — эластичность. Это обусловило необходимость наличия кремния для поддержания эластичности стенок артерий, что определяет важную роль этого субмикроэлемента в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний. Кремний биохимически связан с кальцием и магнием, которые также влияют на функционирование сердечно-сосудистой системы. Кроме того, кремний непосредственно участвует в снижении содержания холестерина в крови. Метаболические изменения кальция и кремния тесно связаны, и старение организма сопряжено с нарушением равновесия между этими элементами.
В организме кремний представлен тремя формами [9]. Одна из этих форм — неорганические соединения, которые растворимы в воде и способны проникать через клеточные мембраны. Другая форма — растворимые в органических растворителях кремнийорганические соединения (олигокремниевые эфиры углеводов, белков, холестерина и других стеринов). Наконец, в организме человека кремний присутствует в виде нерастворимых неорганических полимеров (поликремниевые
ПИ]
шшитсиу 5.
2005
кислоты, аморфный кремнезем, нерастворимые силикаты, кварц).
Несмотря на большой экспериментальный материал по метаболизму кремния, до последнего времени так и не установлена физиологическая норма потребности в нем человека. Расчетный интервал ежесуточной потребности кремния для взрослых людей — от 20 до 40 мг [9, 10].
Большинство внутренних патологий связано с нарушением кремнеобмена. В настоящее время в терапевтических целях в медицинскую практику стали широко внедрять кремнийсодержащие лекарственные препараты неорганического и органического происхождения. В качестве примера можно привести разработанный в последние годы отечественный препарат «Мивал», который стимулирует процессы регенерации и хорошо восстанавливает нарушенную функцию клеток. Для обеспечения организма кремнием целесообразно использовать кремнийор-ганические соединения. Наряду с этим желательно, чтобы данные соединения содержали органический компонент, который своим участием в метаболических процессах усиливал бы действие этого субмикроэлемента на организм. Самое главное в решении поставленной задачи — выбор исходных реагентов. Для приготовления кремнийорганических соединений, отвечающих предъявленным к ним требованиям, были выбраны соли кремниевой кислоты — силикаты щелочных металлов и моносахариды.
В отличие от кремниевой кислоты силикаты щелочных металлов растворимы в воде. Их растворение сопровождается образованием коллоида оксида кремния, связывающего не только большое количество воды, но и способного взаимодействовать посредством ковалентной связи с самыми разнообразными веществами.
В настоящее время химия органических соединений кремния приобрела весьма важное теоретическое и практическое значение. Руководящим принципом исследователей в синтезе и изучении крем-нийорганических соединений первоначально является учет аналогий в строении и свойствах химических соединений кремния и углерода: углеводороды — кремне-водороды (силаны), спирты (диолы) — си-ландиолы, трехатомные спирты (трио-лы) — силантриолы. Кремнийорганичес-кие соединения, в цепи которых содержат-
ся атомы кремния и углерода, образуют группу веществ, носящих название карбок-силанов. Карбоксилановые связи —С—Б1— обусловливают эластичность и растворимость веществ.
Моносахариды, в частности глюкоза и фруктоза, транспортируются в клетку по механизму активного трансмембранного переноса. Для клетки эти сахара имеют большой физиологический смысл, поскольку служат энергетическим субстратом. Существенное значение имеет и то, что моносахариды в то же время представляют собой многоатомные альдегидо - и кетоспирты. Например, глюкоза — многоатомный альдегидоспирт, а фруктоза — многоатомный кетоспирт.
Важное химическое свойство данных сахаров: их способность образовывать большое количество разных изомеров, в том числе таутомеров. Последние представляют собой один из видов изомерии, при котором изомеры легко переходят друг в друга. Для моносахаридов характерно образование различных таутомерных форм. Циклические формы этих сахаров носят название полуацеталей, образующихся в результате реакции альдегидной или кетон-ной группы со спиртовой группой в пределах одной и той же молекулы. В растворах моносахариды преимущественно находятся в виде циклической полуацетальной формы. У циклической формы моносахаридов, в частности в молекулах глюкозы и фруктозы, имеется один гидроксил, образующийся из альдегидной или кетонной группы и носящий название полуацеталь-ного. По реакционной способности он отличается от других гидроксилов молекулы многоатомного спирта. Полуацетальный гидроксил обладает большей реакционной способностью по сравнению с остальными спиртовыми гидроксилами. Это позволило при взаимодействии с ним силиката щелочного металла получить продукт реакции — кремнийсодержащий моносахарид, например диглюкозо-кремниевое или дифрукто-зо-кремниевое соединения [12].
Эксперименты по биологической эффективности данных кремнийсодержащих моносахаридов проводили на четырех группах белых беспородных мышей обоего пола по 10 особей в каждой группе. Все животные содержались на гранулированном корме и питьевой воде при свободном к ним доступе. Контрольные животные (первая группа) содержались на корме и воде без
Добавляемое в корм соединение кремния Масса тела животных, г Время плавания животных, с
Группа животных до опыта после опыта
самцы самки самцы | самки
Контрольная (первая группа) Не применяли 26,1 19,3 28,3 21,5 234
Вторая группа Диоксид кремния коллоидный 26,4 19,8 30,6 22,7 256
Третья группа Диглюкозо-кремниевое соединение 26,2 19,6 31,4 24,1 269
Четвертая группа Дифруктозо-кремниевое соединение 26,2 19,8 32,1 24,8 270
пищевых добавок, в то время как остальным группам животных в корм добавляли водные растворы различных соединений кремния. Водные растворы соединений кремния добавляли в корм при постоянном его перемешивании. Животным второй группы в корм вводили раствор оксида кремния коллоидного, третьей и четвертой группам в корм добавляли соответственно раствор диглюкозо-кремниевого и дифрук-тозо-кремниевого соединений. Во всех экспериментах количество добавляемого соединения кремния составляло 8,6 мкг на особь в сутки (дано по кремнию). Количество вводимого в корм кремния определяли на массу тела животного из расчета, что для среднестатистического человека массой тела 70 кг ежесуточная потребность в кремнии составляет 30 мг. Перед началом эксперимента всех животныех контрольной и опытных групп взвешивали. После 28-суточного курса содержания животных на корме, обогащенном соединениями кремния, их снова взвешивали, а затем оценивали их общую физическую выносливость по стандартной методике плавания животных в бассейне с температурой воды 20±0,5 °С. Для уменьшения вариабельности получаемых результатов к каждой особе подвешивали свинцовый груз (5 % от массы тела), не затрудняющий движения животных.
Среднестатистические результаты исследований [12] свидетельствуют о неадекватном влиянии на организм неорганической формы кремния и его органических соединений (см. таблицу).
Как видно из приведенных экспериментальных данных, употребление животными обогащенных кремнием кормовых рационов сопровождается усилением активности физиологических процессов, выразившихся в увеличении массы тела и общей физической выносливости. Заслуживает внимания разброс показателей этих параметров в зависимости от типа соединений кремния. Например, общая физическая выносливость животных, употреблявших корм с оксидом кремния коллоидного, выросла на 9,4 % по сравнению с контролем, в то время как при пищевой добавке в виде кремнийсодержищих моносахаридов этот параметр увеличился приблизительно на 15 %. Таким образом, зарегистрированные результаты сравнительных экспериментов не показали явно выраженного различия в эффективности влияния на физиологические процессы различных форм кремния.
К моменту выполнения данного эксперимента в нашем распоряжении имелись сведения, указывающие на трудности достижения равномерного распределения добавляемой активной субстанции в сыпучих материалах. Практически это недостижимо, если ее используют в жидком виде в дозе на порядки меньших количеств сыпучего материала. Аналогичная ситуа-
5•2005
ПИВО " "ЛПИТКИ
ция была при добавлении растворов соединения кремния в гранулированный корм. Это свидетельствует о том, что на фоне длительного и регулярного потребления животными корма с указанными водными растворами соединений кремния не обеспечивается ежесуточное регламентированное потребление ими данного субмикроэлемента.
Иная картина наблюдается при внесении водных растворов в воду, когда даже перемешивание смеси позволяет равномерно распределить активную субстанцию по объему воды даже при использовании ее в небольших концентрациях. В связи с этим было избрано второе направление эксперимента, базирующееся на изучении эффективности влияния питьевой воды с добавкой водных соединений кремния на организм животных. Эксперимент проводили по вышеуказанной схеме.
Сравнительный эксперимент зафиксировал явно выраженное различие по эффекту действия на организм животных между оксидом кремния коллоидным и кремнийсодержащими моносахаридами. Так, пищевая добавка, выполненная в виде вышеуказанных кремнийсодержащих моносахаридов, повышала общую выносливость мышей приблизительно на 19 % выше, чем оксид кремния коллоидный.
Обобщая всю совокупность полученных экспериментальных данных, следует однозначно заключить, что различие в эффективности действия на организм данных соединений кремния сложилось на основе набора нескольких фактов.
Существует непосредственная связь переноса веществ живой клеткой из окружающей среды с метаболическими процессами в клетке. Поэтому несомненно одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность системного действия исследуемых соединений кремния, был механизм их трансмембранного переноса. Это связано с тем, что клеточные мембраны принимают непосредственное участие в осуществлении материального обмена веществ между средой и клеткой — основного проявления жизнедеятельности.
Известно, что коллоиды транспортируются в клетку по градиенту концентрации, т.е. их трансмембранный перенос осуществляется посредством процессов диффузии. Однако основное значение для жизнедеятельности клетки имеет активный перенос, представляющий собой избирательный перенос необходимых для метаболизма веществ против градиента концентрации и идущий с затратой энергии метаболических процессов, используемой клеткой для совершения работы на преодоление градиента химического потенциала.
Такие биохимически важные вещества, как сахара, аминокислоты, глицерин и др., транспортируются в клетку по механизму активного трансмембранного переноса, поэтому они содержатся в клет-
ке в концентрации, большей по сравнению со средой. Транспорт в клетку кремния, ковалентно связанного с молекулами моносахаридов, осуществляется совместно с сахарами по механизму активного трансмембранного переноса. Поэтому более высокая биодоступность кремнийсодер-жащих моносахаридов обусловливает повышенный эффект действия на организм, чем оксида кремния коллоидного.
Другой фактор, существенно влияющий на физиологические процессы клетки, обусловлен тем, что в клетке кремнийсо-держащие соединения моносахаридов разлагаются на составляющие их компоненты, которые включаются клеткой в метаболические процессы. Это обусловливает участие моносахаров, выступающих для клетки как энергетический субстрат, в энергетическом обмене, который способствует наработке и запасу клеткой энергии, используемой ею для обеспечения различных физиологических видов работ, включая затрату энергии на биосинтетические процессы и на проводимую работу по активному трансмембранному переносу.
Таким образом, совокупное действие кремния и моносахаридов, образовавших при разложении кремнийсодержащие моносахариды, способствует усилению физиологических процессов в клетках, что в конечном счете позитивно отражается на жизнедеятельности целого организма. А это, в свою очередь, придает пищевым продуктам, обогащенных данными соединениями кремния, новые потребительские свойства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Тутельян В.А., Спиричев В.Б., Суханов Б.М., Ку-дашева А.А. Микронутриенты в питании здорового и больного человека. — М.: Колос, 2002.
2. Шишков Ю.И. Хемиопревенторы — в продуктах функционального питания//Пиво и напитки. 2002. № 5. С. 24-28; 2002. № 6. С. 26-28.
3. Шишков Ю.И. Поддержание антиоксидантных систем организма — защита его от токсического действия алкоголя//Производство спирта и ликероводочных изделий. 2003. № 4. С. 19-20; 2004. № 1. С. 23-24.
4. Шишков Ю.И. Позитивные действия модуляторов биологических эффектов//Пиво и напитки. 2004. № 2. С. 46-50.
5. Воронков М.Г., Зелчан Г.И., Луковиц Э.Я. Кремний и жизнь (Биохимия, фармакология и токсикология соединений кремния). — Рига: Знание, 1978.
6. Паничев А.М. Литография у животных и человека. (Литофагиальная авторегуляция органов в природных экосистемах): Автореф. дисс... д-ра техн. наук — ДВТГУ, 1998.
7. ПаничевА.М., ГульковА.Н. КУЛЬТУРА. (Подходы к новой биологии, экологии и медицине). — М.: Белые альвы, 2004.
8. Казьмин В.Д. Кремний при вашей болезни (оригинальные и эффективные методы лечения). Ростов-на-Дону: БАРО -Пресс, 2004.
9. Емельянова Т.П. Витамины и минеральные вещества. (Полный справочник для врачей). — СПб.: Весь, 2001. С. 95-96.
10. Шишков Ю.И. Заявка на изобретение: «Органический кремний — биологически активная добавка к пище». № 2005125295 и др.
ПИВО " НАПИТКИ
5•2005
Запуск австралийских вин JacoVs Creek
21 сентября 2005 г. в Центре Mercedes Benz на Ленинградском проспекте состоялась презентация знаменитого австралийского вина Jacob's Creek. Элегантное стеклянное здание, подсвеченное ярко-красными прожекторами, привлекало внимание москвичей, напоминая издали гигантский хрустальный сосуд, наполненный вином. В соответствии с требованием дресс-кода «Red&White» все гости были одеты в белое и красное (фирменные цвета Jacob's Creek), что придавало вечеру праздничную и изысканную атмосферу. При входе в красно-белый зал взору гостей открывались огромный крутящийся подиум, на котором, сверкая, вращались пирамиды из бокалов вина Jacob's Creek, устричный бар, с неиссякаемым количеством свежайших устриц, а также выставка работ художников-аборигенов из Центральной и Западной Австралии, благодаря которой присутствующие могли познакомиться с традиционной культурой Австралии. Гостям представилась уникальная возможность принять участие в VIP дегустации Jacob's Creek под личным руководством президента Российской Ассоциации Соме-лье Алексея Сидорова или просто побаловать себя прекрасным австралийским вином. За музыкальное сопровождение отвечал DJ Андрей Панин. А ближе к концу вечера вниманию гостей был предложен оригинальный концерт с участием австралийского исполнителя fount Indigo, Лады Дэнс, исполнившей джазовые композиции, и Ирины Богушевской.
Мероприятие посетил посол Австралии Роберт Дж. Тайсон, региональный директор Jacob's Creek Andrew Kay, многие представители общественности и средств массовой информации.
Брэнд австралийских вин Jacob's Creek — бессменный лидер рынка Австралии в течение более чем 10 лет. C 1992 г. это самый популярный брэнд на рынке Великобритании, лидер в сегменте австралийских вин в Ирландии, Скандинавии, Новой Зеландии и Азии. Сегодня Jacob's Creek начинает завоевание российского рынка.
Краткая справка о винах Jacob's Creek.
Вина Jacob's Creek (Джейкобс Крик) представляют собой эталон австралийского качества. Философия компании — предлагать потребителю легкие, свежие, богатые фруктовыми тонами вина, превосходящие ожидания. Вина Jacob's Creek (Джейкобс Крик) — всегда безошибочный выбор.
История Jacob's Creek насчитывает почти 30 лет. И с самого начала выпускаемые под этой маркой вина пользовались огромной популярностью как на родине, в Австралии, так и во всем мире. В настоящее время годовые продажи достигли 80 млн бут. Еще в 1847 г. в долине Barossa появился первый виноградник, где по сей день выращивают виноград, из которого рождается знаменитое вино Зеленого континента. Именно тогда и зародилась легенда экспрессивного вкуса с обилием спелых фруктовых тонов, носящего имя Jacob's Creek. Сегодня компания Pernod Ricard представляет в России расширенную гамму вин. S
