CC BY
74
УДК 615.322
КОМПЛЕКСНЫЕ БАД НА ОСНОВЕ СЕВЕРНОГО БИОСЫРЬЯ В МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ФИЗКУЛЬТУРНО-СПОРТИВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
© В. В. Аньшакова*, К. Н. Наумова, П. П. Васильев, А. В. Степанова, Р. И. Платонова
Северо-Восточный федеральный университет М. К. Аммосова Россия, Республика Саха (Якутия), 677000 г. Якутск, ул. Белинского, 58.
Тел.: +7 (4112) 35 20 90.
E-mail: [email protected]
Создание механохимических биокомплексов на основе природной матрицы лишайниковых fi-олигосахаридов приводит к пролонгации действующего вещества, повышению его биологического (в том числе терапевтического) эффекта в несколько раз, при этом снижая дозу и токсичность.
Ключевые слова: лишайник, физиологически активные вещества, механохимия, биокомплексы.
За последние 15—20 лет объем и интенсивность тренировочных и соревновательных нагрузок возросли в 2—3 раза и спортсмены многих видов спорта вплотную подошли к пределу физиологических возможностей организма. При этом витаминная и пищевая неполноценность многих продуктов питания спортсменов, необходимость проведения восстановительных и профилактических мероприятий, приспособление организма к тяжелым физическим нагрузкам, переездам в иные климатические условия и часовые пояса, а также множество других причин, приводит к необходимости применения биопрепаратов для обеспечения полноценной спортивной деятельности. В этой связи принципиальной задачей остается оптимизация тренировочного процесса путем внедрения новых высокоэффективных продуктов из сырья природного происхождения, которые могут обеспечить адаптацию организма к возрастающим нагрузкам и позволить обеспечение достижения более высоких спортивных результатов.
Одно из основных направлений для решения указанной задачи предусматривает разработку активной матрицы (наполнителя), повышающей биодоступность действующего вещества и одновременно обладающей детоксикационной функцией. Поэтому задача получения эффективных наполнителей считается актуальной и успешно решается с привлечением новых сырьевых источников или новых технологий их переработки [1, 2]. В настоящей работе объектом исследования являлись твердофазные биокомплексы на основе лишайниковых Р-олигосахаридов, используемых в качестве универсальной матрицы, до 90-95% по массе, с различными действующими веществами (ДВ) — физиологически активными веществами (ФАВ) лекарственных растений, витаминно-микроэлементными комплексами (ВМЭК).
Механохимическую активацию проводили в воздушной среде в мельнице-активаторе проточного типа ЦЭМ 7-80.
Для исследования образцов ягеля различного помола использовали метод сканирующей электронной микроскопии. Содержание легкогидроли-зуемых углеводов и сорбционную активность по отношению к маркеру метиленовому синему, моделирующему средне- и низкомолекулярные токсины измеряли методом прямой спектрофотометрии. Физиологическую активность биокомплексов ягель:ДВ различной активации, как грубого измельчения так и механохимического определяли in vivo при пероральном введении мышам линии CD-1. Биохимический анализ крови животных исследовали на содержание лактата. Оценка поведенческой активности животных проводилась с использованием тестов Плавание и AutoTrack согласно стандартным операционным процедурам на 30 и 45 день введения препарата.
Содержание в слоевище лишайников ФАВ обусловливает довольно широкое их использование в официальной и народной медицине [3]. Вместе с тем, являясь Р-полисахаридами, Р-гликозидные связи в которых практически не расщепляются в желудочно-кишечном тракте, сами лишайниковые углеводы почти не усваиваются организмом человека. Задача состоит в том, чтобы в процессе предварительной обработки слоевищ лишайников повысить биодоступность составляющих компонентов. Эта задачу мы решаем путем механохимиче-ской активации [4].
Использование механохимической обработки разрушает стенки клеток, где находится основная часть ФАВ и приводит к образованию наноразмер-ных частиц в твердой фазе (рис. 1), тем самым способствует максимально эффективному выходу ФАВ из клеток. Наряду с разрушением клеточных стенок происходят химические реакции во время механоактивации.
Анализ водорастворимых углеводов по методу «восстанавливающих концов» в экстрактах слоевищ лишайников рода Cladina после грубого измельчения либо механохимической активации под-
* автор, ответственный за переписку
твердил факт частичной декструкции Р-гликозид-ных связей в лишайниковых Р-полисахаридах с образованием Р-олигосахаридных молекул при меха-нохимической активации. Содержание легкогидро-лизуемых углеводов в пробах лишайника рода С1а-donia увеличилось в 8 раз после его механоактива-ции и составило 33.48 мг/г сухого механоактивиро-ванного сырья и 4.61 мг/г сухого образца грубого помола. В то время как при совместной механоак-тивации смеси ягеля с различными ДВ (ФАВ лекарственных растений, (ВМЭК) столь значительного увеличения легкогидролизуемых углеводов не происходит. Образующиеся в процессе механоак-тивации лишайниковые Р-олигосахариды, за счет своих активных карбонильных, гидроксильных, амино- групп, могут образовывать комплексы с активным веществом в том же процессе механоакти-вации. При этом карбонильные группы водорастворимых Р-олигосахаридов оказываются связанными с комплексы с активным веществом и не титруются по методу «восстанавливающих концов». Этот факт подтверждает предположение о том, что при механоактивации смеси слоевищ лишайников и активного вещества происходит одновременное деструктурирование Р-полисахаридов до Р-олигосахаридов (активного наполнителя) и их ком-плексообразование с ДВ.
Протонные спектры (рис. 2) аммонийно буферных экстрактов образцов грубого измельчения и механоактивированного свидетельствуют о том, что все спектры в интервале частот 0—6 м.д. идентичны в алифатической области спектра.
В районе 3.0-3.4 м.д. проявляются сигналы протонов сахаридного остова лихенина, который состоит из последовательностей 1.3- и 1.4-
связанных остатков глюкозы, помимо которых присутствуют сигналы аномерных протонов полисахаридов при 5.20 и 5.12 м.д. В ходе механоакти-вации наблюдается изменения интенсивностей сигналов 3.29 и 3.33 м.д., т.е. взаимоизменение их интенсивностей: при механоактивации уменьшается интенсивность сигнала 3.29 при увеличении сигнала 3.33 м.д., что возможно свидетельствует об изменении химического окружения внутри циклов полисахарида. В отличие от щелочных экстрактов исследуемых образцов, в кислотной среде таких изменений не происходит и спектры ягеля различного воздействия идентичны.
Эффект повышения биоактивности ДВ при его комплексообразовании с лишайниковыми Р-олигосахаридами был проверен при создании ме-ханохимического биопрепарата, являющегося межмолекулярным комплексом «активного наполнителя» — лишайниковых Р-олигосахаридов и ВМЭК в соотношении 20:1. Анализ результатов исследований физиологической активности биокомплекса показал, что механоактивация лишайниковых Р-олигосахаридов с ВМЭК приводит к повышению в 1.7—2.0 раза резистентности (выносливости, двигательной и исследовательской активности и т.д.) организма лабораторных мышей линии CD-1 к действию физических нагрузок и экстремальных факторов различной природы.
Механоактивированные слоевища лишайников родов Cladonia, использованные нами в качестве комплексообразователя, также рассматривались как источник для расширения ассортимента сорб-ционных материалов растительного происхождения для очистки внутренних сред организма от экзо- и эндогенных токсинов различной природы.
Рис. 1. Сканирующие электронные фотографии структуры ягеля различного измельчения: грубого помола (А),
механоактивированного (В).
Рис. 2. Протонные спектры ягеля грубого помола (А) и ягеля после механоактивации (В) в аммонийном буфере в интервале
3-3.5 м.д.
Показано in vitro, что сорбционная суточная емкость у механоактивированного образца составила 48.0 мг/г или 150.0 ммоль/кг по органическому веществу (на примере метиленового синего — маркера эндотоксинов малой и средней молекулярной массы). Следует отметить, что это очень высокие показатели по сравнению с известными адсорбентами, такими как полифепан и глина белая, адсорбционная емкость которых по метиленовому синему составляет 10.0 и 11.4 мг/г соответственно [5]. Адсорбционную емкость для солей тяжелых металлов определяли на примере ионов Со2+ из стандартных растворов хлорида кобальта (II) в интервале концентраций 0.2—1 М. Адсорбционная емкость биоматериала ягель механоактивированный составила 185 ммоль/кг, что в 2.5 раза превосходит адсорбционные свойства порошка ягеля грубого помола. Увеличение сорбционных свойств ягеля механоактивированного связано и с более развитой поверхностью, и с возрастанием числа функциональных групп [6].
Высокую сорбционную способность полученного материала доказали in vivo на примере связывание «токсина усталости» — молочной кислоты (табл. 1).
Таким образом, показано, что твердофазная композиция, полученная механохимической активацией слоевищ лишайников р. Cladonia и ВМЭК в
массовом соотношении 20:1, обладает повышенной в 2.5-3 раза физиологической активностью по сравнению с чистым ДВ, при снижении дозы ВМЭК в 10 раз за счет большей биодоступности ВМЭК и детоксикационной функции «активного наполнителя».
Аналогичные по характеру эффекты, но еще более выраженные в количественном отношении, были получены при совместной механоактивации слоевищ лишайников с тканями некоторых лекарственных растений: корней и корневищ родиолы розовой в соотношении 10:1 (табл. 2).
По-видимому, механизмов такого эффективного биологического действия комплексов, полученных механоактивацией «активного наполнителя» (лишайниковых Р-олигосахаридов) с ДВ может быть несколько:
- лишайниковые Р-олигосахариды, связывая то или иное ДВ, транспортируя его в кровь и далее через клеточные мембраны, обеспечивают его более высокую усвояемость (до 90-95%) и, как следствие, биоактивность;
- обладая высокой сорбционной активностью по отношению не только к экзо-, но и к эндотоксинам, продуктам обмена веществ, они снижают их уровень в клетках в 1.5-2.5 раза (табл. 1), что также способствует повышению адаптивного потенциала и выносливости организма.
Абсолютные значения содержания лактата в крови животных
Вводимые биопрепараты | Лактат на 30-й день, моль/л
Контроль 11.2±0.4
Родиола розовая 11.5±1.0
Смесь родиолы и лишайника 1:10 грубоизмельченная 9.2±0.5
Смесь родиолы и лишайника 1:10 механоактивированная 8.1±0.4
Таблица 1
Таблица 2
Физиологическая активность животных на 30-й и 45-й день введения биокомплекса ягель:родиола розовая
(в каждой группе п = 15)
Абсолютные значения времени плавания животных (с)
Смесь родиолы и слоевищ Смесь родиолы и слоевищ
День Контроль Родиола розовая лишайников 1:10, грубо лишайников 1:10,
измельченная механоактивированная
0 59.7±5.1 96.2±5.6 100.3±7.1 106.5±6.5
30 86.7±11.5 96.3±16.4 306.0±24.8 449.4±57.2
45 103.0±6.9 127.8±11.3 331.4±22.1 329.4±91.9
Абсолютные значения двигательной активности животных (см)
0 655.7±275.7 650.0±313.5 711.5±308.9 794.2±185.7
30 867.8±250.1 762.0±311.7 605.4±63.8 673.7±171.5
45 544.7±131.2 557.5±266.2 1463.0±422.2 1891.8±61.8
Абсолютные значения исследовательской активности животных (количество стоек)
0 24.5±11.1 30 25.5±11.8 45 18.7±10.3
17.3±9.5
21.7±10.8
12.5±9.0
24.8±12.0
13.6±8.7
22.2±9.5
29.8±1.5
26.8±11.5
36.2±12
Благодаря особым биохимическим свойствам лишайниковых Р-олигосахаридов (близость по структуре олигосахаридным компонентам гликока-ликса мембран клеток организма человека) и тому, что они образуют с ДВ межмолекулярные комплексы, в 5—10 раз повышается биодоступность и биоактивность ДВ. Это позволяет в соответствующее число раз снизить клинически эффективную дозу вводимого фармпрепарата, уменьшить риски осложнений и побочных эффектов.
В настоящее время в СВФУ осуществлен запуск производства разработанных биопрепаратов. В пекарне Чурапчинского института физической культутры и спорта производится хлеб с биологически активной добавкой «Ягель Детокс», благодаря которой хлеб дольше остается свежим, не плесневеет и является продуктом функционального оздоровительного питания. «Ягель Детокс» является дополнительным источником полисахаридов, минералов, связывает и выводит экзогенные и эндогенные токсины. Способствует укреплению иммунитета, повышению устойчивости к вирусным и бактериальным инфекциям, оптимизирует функции
кишечника и положительно влияет на выносливость спортсменов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Душкин А. В., Метелева Е. С., Толстикова Т. Г., Хвостов М. В., Долгих М. П., Толстиков Г. А. Комплексирование фарма-конов с глицирризиновой кислотой - путь создания лекарственных препаратов повышенной эффективности // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. Т.18. №»4. С. 517-525.
2. Аньшакова В. В., Шарина А. С., Каратаева Е. В., Кершен-гольц Б. М. Получение сорбционного биоматериала из слоевищ лишайников // Сибирский медицинский журнал. 2012. №1. С. 29-32.
3. Сафонова М. Ю. Фармакогностическое и фармакологическое изучение слоевищ цетрарии исландской - Cetraria islándica (L.) Ach.', Автореф. на соиск. уч. степени канд. фарм. наук. СПб., 2002. 27 с.
4. Аньшакова В. В. Механохимическая технология получения биокомплексов на основе лишайникового сырья // Биофармацевтический журнал. 2011. Т. 3. №5. С. 33-42.
5. Свидетельство о государственной регистрации в странах ЕВРАЗЭС БАД к пище "ЯГЕЛЬ ДЕТОКС" № RU.77.99.11.003.E.014127.09.12 от 27.09.2012.
6. Кершенгольц Б. М., Аньшакова В. В., Шеин А. А. Лишайниковые амино-р-олигосахариды - структура, свойства, практическое применение, сравнение с хитозаном // Современные проблемы науки и образования. 2012. №3. URL: http://www.science-education.ru/103-6332
Поступила в редакцию 30.09.2013 г.
