CC BY
349
Вестник ДВО РАН. 2006. № 5
Н.А.СТУПНИКОВА
Препараты лечебных грязей
Дан краткий обзор проблемы получения препаратов лечебной грязи. Особенно перспективным представляется разработка препаратов из некондиционных по механическим и микробиологическим показателям грязей, что демонстрируется на примере водного экстракта грязи оз. Утиное на Камчатке.
Peloid medical materials. N.A.STUPNICOVA (Research Geotecnological Center, FEB RAS, Petropavlovsk-Kam-chatsky).
A brief review of the problem of production of peloid medical materials is given. Preparation of materials from subcuality mud is especially actual due to its mechanical and microbiological characteristics. And this is demonstrated on the example of therapeutic mud from Utinoe Lake deposit (at Kamchatka).
Лечебные свойства грязей (пелоидов) известны с древних времен. Особый интерес вызывают пелоидные препараты, представляющие отгоны, отжимы, экстракты, грязевые растворы, фармакопейные формы - пелоидин, гумизоль, торфот, ФИБС и др. [4-7, 19, 20].
В нашей стране грязевой отжим был впервые получен А.Г.Каном в 1948 г. на курорте «Озеро Горькое» Челябинской области. Грязь помещалась в холщовые мешочки и отжималась под прессом. Применение грязевого отжима в виде примочек, компрессов, микроклизм, влагалищных орошений, электрофореза, подкожных и внутримышечных инъекций не уступала нативному грязелечению. Уже тогда было отмечено отсутствие термической и механической нагрузки на сердечно-сосудистую систему пациентов при использовании пелоидных препаратов, что нашло доказательство в современных экспериментальных и клинических исследованиях [5, 6, 19, 20]. Академик В.П.Филатов с сотрудниками [16] использовал отгоны, фильтраты и экстракты лиманной грязи для лечения глазных болезней. Он полагал, что лечебное действие препаратов зависит от наличия в их составе биогенных стимуляторов, которые накопили перед гибелью микробы, принимавшие участие в образовании грязи. Е.Г.Чулковым [18] разработан метод изготовления грязевого экстракта на основе обратной линейной зависимости между плотностью грязи и степенью ее влажности. Экстракт обладает десенсибилизируюшим, противовоспалительным и противоболевым эффектом [10, 13, 19].
Грязевые препараты получают механическим (отжимы, фильтраты, центрифугаты) или химическим ( водные, спиртовые и масляные экстракты ) путем [17]. Если при механических способах не применять стерилизации, вызывающей коагуляцию белков, то достигается полное сохранение физико-химических свойств нативного грязевого раствора. С другой стороны, из 1 кг нативной грязи центрифугированием можно получить только 100 мл препарата, а отжимом и фильтрованием еще меньше, тогда как при химическом способе - 800 мл. Отсюда следует, что по выходу конечного продукта химический метод экономичнее [12, 14].
Экстрагенты, используемые при химическом способе получения грязевого препарата, должны обладать селективной растворяющей способностью. Тогда, подбирая их, можно
СТУПНИКОВА Наталья Андреевна - кандидат биологических наук (Научно-исследовательский геотехнологический центр ДВО РАН, Петропавловск Камчатский).
извлекать из исходного сырья заданные химические соединения. Так, оливковое масло, являющееся неполярным растворителем, позволяет получить липидный комплекс грязи, который содержит в своем составе насыщенные и ненасыщенные высокомолекулярные органические кислоты, стерины, фосфолипиды, растительные пигменты. Водный экстракт включает минеральную часть грязеиловой смеси, микроэлементы, а также кремниевую, гуминовые и карбоновые кислоты, аминокислоты, фенолы, водорастворимые витамины, гормоноподобные вещества. К препаратам, полученным химическим способом, можно отнести и отгоны лечебной грязи, которые содержат летучие амины, низшие жирные кислоты, летучие фенолы [1, 2, 8, 19]. Последовательным использованием разных экстрагентов удается полностью извлечь весь сложный комплекс биологически активных веществ лечебной грязи.
К сожалению, в настоящее время не существует единой классификации грязевых препаратов. Приготовленные одним и тем же способом, они могут отличаться влиянием на организм из-за несходства в генезисе и свойствах исходного сырья [3, 11]. Отсюда необходимость разработки «паспорта» пелоидных препаратов. Формы, получаемые путем отжима и центрифугирования, предлагается именовать грязевыми растворами, а путем экстрагирования - грязевыми препаратами [10]. Целесообразно учитывать следующие классификационные параметры грязевых препаратов: вид сырья, способ получения, химический состав, физико-химические, фармакологические, биохимические, микробиологические характеристики, показания и противопоказания к применению, методы лечебного использования [13].
Проблема новых грязевых препаратов в значительной степени связана с разработкой их сухих форм. Сухие грязевые препараты сохраняют не только солевой комплекс, но и всю водорастворимую органическую составляющую нативной грязи [13]. Они поддаются точной дозировке, имеют длительные сроки хранения и допускают использование в качестве сырья некондиционных грязей.
На Камчатке единственным разведанным и эксплуатируемым месторождением лечебной грязи является оз. Утиное. В настоящее время эксплуатация этого месторождения затруднена в связи с увеличивающимся сбросом сточных вод, которые представляют собой источник бактериального загрязнения. В покровной воде озера все пробы (100%) некондиционные, коли-титр во всех пробах ниже установленной нормы, общее микробное число больше 500 клеток/мл. Состояние грязевой залежи оз. Утиное по микробиологическим показателям также можно охарактеризовать как неудовлетворительное: среднее количество некондиционных проб достигает 40%, содержание кишечной палочки и кло-стридиума перфрингенса в некоторых пробах увеличено на 1-2 порядка по сравнению с нормой. При таком уровне микробиологического загрязнения лечебная грязь может быть использована только после предварительного очищения в условиях изоляции от источника загрязнения в течение 4 мес.
Разработанный в НИГТЦ ДВО РАН метод комплексной активации лечебной грязи, повышающий биологическую активность паратунского пелоида, не только не требует длительной регенерации пелоида для восстановления его лечебных свойств, но и позволяет получать водный экстракт лечебной грязи.
Основополагающим принципом получения этого пелоидного препарата является выделение биологически активных соединений из лечебной грязи путем экстрагирования. Экстрагирование осуществляется при соотношении сырья и экстрагента (дистиллированной воды) 1:2 в течение 15 ч при подогреве грязи до 45°С (через 10 ч производится однократная смена экстрагента). Полученный экстракт после фильтрования для большего осветления центрифугируют со скоростью 5000 об/мин.
Оптимальное время экстрагирования определялось на основе результатов исследования химического состава экстракта в процессе активации лечебной грязи. По нашим данным, через 5 ч перемешивания и подогрева экстракт насыщается основными водо-
растворимыми макрокомпонентами лечебной грязи и в дальнейшем изменений в его химическом составе не происходит. Выбор длительности экстрагирования был обусловлен некондиционностью лечебной грязи оз. Утиное по микробиологическим показателям. За 15 ч происходит очищение грязи от бактериального загрязнения.
Использование данного способа позволяет разработать технологию производства водорастворимого препарата из лечебной грязи с высоким выходом и хорошего качества, но самое главное - с использованием некондиционного сырья [6, 14].
Водный экстракт грязи озера представляет собой прозрачную, слегка опалесцирую-щую жидкость с незначительной минерализацией, слабокислой реакцией среды. Его химический состав в сравнении с нативным грязевым отжимом представлен в табл. 1. Несмотря на сложность химического состава препаратов, он обозначен лишь семью макрокомпонентами: из катионов - натрий, калий, магний, кальций; из анионов - хлорид, сульфат, гидрокарбонат. Как известно, ионы щелочных металлов составляют основную долю катионов. Все соли натрия обладают высокой растворимостью в воде. Большая часть ионов натрия в препаратах уравновешивается сульфат-ионами, меньшая мигрирует в форме хлоридов и в значительно меньших количествах - в форме неустойчивых углекислых солей. В сравнении с натрием ионы калия содержатся в незначительном количестве, что обусловлено высокой степенью их биологической активности. Калий извлекается из растворов животными и растительными организмами. Кальций и магний близки по своим химическим свойствам, однако слабо выраженная активность магния обусловливает его небольшие концентрации в препаратах.
При хранении препаратов их минеральный состав не претерпевает значительных изменений. Преобразования ограничиваются сдвигом рН в кислую сторону за счет поэтапного окисления подвижных форм железа до гидроокиси трехвалентного железа (это проявляется визуально в виде желто-коричневого осадка) и образования серной кислоты.
Таблица 1
Сравнительный химический состав водного экстракта и нативного грязевого раствора
Показатель Водный экстракт Нативный грязевой раствор
мг/л мг-экв/л экв. % мг/л мг-экв/л экв. %
Катионы
Натрий + калий 350,0 14,0 64,8 392,5 15,7 50,3
Кальций 136,3 6,8 31,5 230,1 11,5 36,9
Магний 3,5 0,3 1,4 34,0 2,8 9,0
Железо закисное 13,0 0,5 2,3 28,0 1,0 3,2
Железо окисное - - - 3,0 0,2 0,6
Сумма 502,8 21,6 100 687,6 31,2 100
Анионы
Хлорид 135,4 3,8 17,6 114,2 3,2 10,4
Сульфат 783,0 16,3 75,5 1248,0 26,0 83,4
Гидрокарбонат 92,5 1,5 6,2 79,3 1,3 4,2
Сумма 1010,9 21,6 100 1441,5 31,2 100
Кремниевая кислота 38,9 21,3
Борная кислота 4,8 <2,0
Минерализация 1557,4 2152,4
ХПК, г О2/л 0,072 0,048
РН 6,89 6,52
Формула Курлова М1,6 SO476al8 М2,1 so48зalo
(Ш+К)65Са32 (Ш + К)50Са37
Водный экстракт по своему химическому составу близок к нативному грязевому раствору лечебной грязи - сульфатный, натриево-кальциевый слабоминерализованный со слабокислой реакцией среды. Однако он превосходит грязевой раствор по содержанию органических веществ. Это объясняется тем, что прогрев и перемешивание переводят органическое вещество твердой фазы лечебной грязи в жидкую и насыщают ее биологически активными веществами.
Органическое вещество препаратов является необходимым субстратом для жизнедеятельности микроорганизмов. В связи с этим было проведено микробиологическое исследование водорастворимых грязевых препаратов на содержание в них различных физиологических групп микроорганизмов, участвующих в круговороте азота, углерода и серы. Как показали результаты, водный экстракт более обогащен микрофлорой, чем грязевой раствор (табл. 2). Исключение составляют аммонифицирующие микроорганизмы, количество которых в обоих препаратах было одинаковым. В процессе хранения количество аммонифицирующих и денитрифицирующих групп бактерий уменьшалось, тионовых -оставалось без изменений, а сульфатредуцирующих возрастало в водном экстракте, но снижалось в грязевом растворе. Разрушение органического вещества в водном экстракте осуществлялось более активно, чем в грязевом растворе. Считается, что уменьшение содержания органического вещества в процессе хранения препаратов связано с тем, что бактерии используют его для своего развития. Что касается накопления органического вещества, то оно может происходить за счет отмирания бактерий.
Санитарно-бактериологические характеристики препаратов изучались в течение семи месяцев в условиях хранения их на холоде. Общее микробное число нативного грязевого препарата соответствовало санитарным нормам до 3 мес хранения, тогда как водный
Таблица 2
Сравнение микробиологических показателей водного экстракта и нативного грязевого раствора в процессе хранения
раствор имел стабильные показатели до 6 мес. Показатели коли-титра и титра-перфрин-генса сохранялись в норме на протяжении всего срока хранения. При хранении в условиях комнатной температуры нативный грязевой раствор сохранял стабильность в течение 2, а водный экстракт - 4 мес. Таким образом, водный экстракт характеризуется более длительным сроком хранения в сравнении с грязевым раствором.
Биологическая активность водного экстракта и отжима устанавливалась на основе определения антамикробных свойств препаратов в отношении патогенных и условно патогенных микроорганизмов. В качестве микробиологических объектов были избраны культуры Staphylococcus aureus, St. albus, Sarcina lutea, Bacillus subtilis. Контролем служил физиологический раствор. Бактериальные суспензии готовились по оптическому стандарту мутности, равному 5 единицам, т.е. 500 млн клеток на 1 мл. Конечная концентрация культур после искусственного заражения проб создавалась равной 500 тыс. клеток на 1 мл. Посевы зараженных препаратов делались на мясо-пептонный бульон и на плотный мясо-пептонный агар через 15, 30, 60, 90 и 120 ч хранения. Рост культур на жидких средах подсчитывали по интенсивности помутнения и газообразования, на плотных средах - по количеству жизнеспособных особей бактерий.
При хранении препаратов в течение 120 ч наблюдалось прогрессирующее снижение выживаемости тестируемых микрооганизмов, при этом в водном экстракте процесс развивался более активно, чем в грязевом отжиме (табл. 3). Различие между препаратами углублялось по мере увеличения продолжительности хранения. Эти данные подтверждают результаты наблюдения других авторов [9, 15]. Более значительная биологическая активность водного экстракта может быть объяснена тем, что высокая температура и перемешивание субстрата, применяемые при получении препарата, увеличивают количественный выход специфической грязевой микрофлоры и водорастворимой органики. Это
Таблица 3
Сравнение выживаемости некоторых видов в водном экстракте и нативном грязевом растворе,
% от количества первоначально внесенных клеток
Вид микроорганизма Срок хранения, ч Водный экстракт Нативный грязевой раствор (отжим) Физиологический раствор (контроль)
Staphylococcus aureus 15 75 88 95
30 56 79 92
60 25 72 92
90 12 65 90
120 5 62 89
Staphylococcus albus 15 80 93 100
30 69 91 100
60 42 87 100
90 24 85 100
120 12 83 100
Sarcina lutea 15 42 60 75
30 29 47 72
60 19 35 70
90 7 28 67
120 0 23 65
Bacillus subtilis 15 51 70 80
30 23 49 62
60 11 37 48
90 4 25 41
120 0 12 39
приводит к насыщению водного экстракта биологически активными веществами. За счет перемешивания уменьшаются адсорбционные связи между антабиотическими веществами и плотными грязевыми частицами, что способствует обогащению водного экстракта антабактериальными веществами.
Итак, нами разработан водный экстракт из некондиционной грязи месторождения оз. Утиное на Камчатке. По своему химическому составу он близок к нативному грязевому раствору. Вместе с тем в сравнении с последним экстракт более богат органическими веществами и специфической микрофлорой. Препарат обладает высокой биологической активностью по отношению к патогенным и условно патогенным микроорганизмам, что открывает возможности его использования в медицине.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агапов А.И., Аввакумова Н.П., Коршикова Т.В. Пелоидопрепараты как средство повышения эффективности пелоидотерапии // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры. 1998. № 4. С. 43-45.
2. Агапов А.И., Аввакумова Н.П., Баталова Е.К. Способ получения пелоидопрепаратов гуминового ряда // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры. 1999. № 2. С. 33-35.
3. Вайсфельд Д.Н., Голуб Т.Д. Лечебное применение грязей. Киев: Здоровье, 1980. 144 с.
4. Золотарева Т.А., Олешко А.Я. О роли теплового и химического факторов иловой сульфидной лечебной грязи в реализации ее антиокислительного действия в эксперименте // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры. 2004. № 2. С. 25-28.
5. Казьмин В.Д. Грязелечение. Ростов-н/Д.: Феникс, 2001. 285 с.
6. Калинин С.В. Экспериментальная оценка действия на организм маломинерализованной хлоридной натриевой кремниевой минеральной воды Кеткинского месторождения и водного экстракта лечебной грязи Паратун-ского месторождения // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры. 2002. № 6. С. 35-37.
7. Невоструев С.А., Логвинов С.В., Евтушенко И.Д., Тихоновская О.А. Электрофорез экстракта иловой сульфидной грязи в комплексной терапии хронических воспалительных заболеваний придатков матки // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры. 2004. № 4. С 24-28.
8. Низкодубова С.В., Табацкая А.А., Долгих Г.Г. Итоги и перспективы поиска липорастворимых грязевых препаратов // Препараты из лечебной грязи и рапы. Томск: Изд-во ТГУ, 1983. С. 22-26.
9. Новожилова М.И., Фролова Л.Ф. Микрофлора лечебных грязей Казахстана. Алма-Ата: Наука, 1975. 179 с.
10. Олефиренко В.Т. Водотеплолечение. М.: Медицина, 1986. 208 с.
11. Олефиренко В.Т., Бирюкова А.А. Некоторые вопросы совершенствования лечебного использования грязевых препаратов // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры. 1979. № 1. С. 11-14.
12. Олефиренко В.Т., Бирюкова А.А. Сравнительный анализ и особенности некоторых способов приготовления нефармакопейных грязевых препаратов // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры. 1982. № 1. С. 35-39.
13. Рыжова Г.Л., Стариков Н.М., Шустов Л.П., Голосова Л.О. Достижения и перспективы развития проблемы грязевых и рапных препаратов // Грязевые препараты. Томск: Томский НИИ курортологии, 1981. С. 5-12.
14. Ступникова Н.А. Физико-химические основы получения препаратов из лечебной грязи // Актуальные вопросы природопользования и экологической культуры на Камчатке: материалы регион. науч.-практ. конф. Пе-тропавловск-Камч., 1994. С. 63-64.
15. Ударова В.А. К характеристике антимикробных свойств грязей озер Эбейты и Ульджай Омской области: дис. ... канд. мед. наук / Томск. мед. ин-т. Омск, 1962. 232 с.
16. Филатов В.П., Бейнер В.А., Скородинская В.В., Фарбман И.М. Лиманная грязь как источник биогенных стимуляторов // Учен. зап. Укр. ин-та глазных болезней им. В.П.Филатова. Одесса, 1949. № 1. С. 75-90.
17. Царфис П.Г., Киселев В.Б. Лечебные грязи и другие природные теплоносители. М.: Высш. шк., 1990. 126 с.
18. Чулков Е.Г. Механизм действия и клиническое применение экстрактов иловых лечебных грязей: автореф. дис. . д-ра мед. наук. М., 1968. 45 с.
19. Шустов Л.П. Экстракты иловой сульфидной грязи и их лечебное применение. Томск: Изд-во ТПУ, 1996. 181 с.
20. Шустов Л.П. Экстракты иловой сульфидной грязи и обоснование их применения в клинической практике // Вопр. курортологии, физиотерапии и лечеб. физкультуры. 1999. № 6. С. 35-37.
