CC BY
73
УДК 612.014.462.9
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ КОРРЕКЦИИ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ
© 2011 В В. Аньшакова1, Б.М. Кершенгольц2
1 Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова, г. Якутск 2 Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН, г. Якутск
Поступила в редакцию 19.09.2011
Механохимический композит на основе активного наполнителя - лишайникового сырья и небольшого количества витаминно-микроэлементного комплекса обладает более высокой физиологической активностью, повышая резистентность организма лабораторных животных к действию физических нагрузок и экстремальных факторов различной природы.
Ключевые слова: механохимия, лишайник, витаминно-микроэлементный комплекс, физическая выносливость
Известно, что в фармации много внимания уделяется разработке способов повышения эффективности лекарственных препаратов за счет увеличения их скорости растворения и растворимости. Одним из путей решения этой задачи является получение твердых дисперсных систем - композитов «лекарственное вещество-носитель». Так называемое клатри-рование позволяет существенно повысить биодоступность многих препаратов, снизить их токсичность и даже активировать новые свойства у исходного лекарственного вещества-фармакона. При этом иногда эффективную дозу фармакона удается уменьшить в десятки-сотни раз. Достичь эффекта клатрирования можно с помощью механохимических технологий. Механохимические изменения можно разделить на две группы [1]. Процессы первой группы связаны с разрывом и формированием внутримолекулярных ковалентных связей, вторая группа включает процессы с разрывом и образованием более слабых межмолекулярных связей. К первой группе механохимических реакций относятся распад молекул, оксидирование и гидролиз. В результате механической деградации молекул образуются свободные радикалы, вступающие в различные химии-ческие реакции. Механохимические процессы
Аньшакова Вера Владимировна, кандидат педагогических наук, доцент кафедры общей, аналитической и физической химии. E-mail:
anshakava_y@mail-ru
Кершенгольц Борис Моисеевич, академик АН РС(Я), доктор биологических наук, профессор, заведующий лабораторией экологической и медицинской биохимии. E-mail: [email protected]
процессы второго типа приводят к разупоря-дочению, аморфизации и полиморфным переходам кристаллических решеток веществ, кон-формационным превращениям в составляющих решетки молекулах. Все перечисленные процессы изменяют реакционную способность и биологическую активность лекарственных веществ и могут быть использованы для создания новых эффективных технологий, получения новых активных веществ, изменения свойств лекарственных веществ и лекарственных форм [1, 2].
Поскольку очень мелкие частицы обычно характеризуются высокой активностью, в фармакологии традиционно используются твердые дисперсии, которые состоят из частиц активного вещества, распределенных в нейтральной растворимой матрице. Матрицами или носителями могут служить вещества различной природы. Например, плохорастворимое нестероидное противовоспалительное лекарство ибупро-фен может быть растворено благодаря реакции, как с органическими, так и с неорганическими носителями [3]. Механохимическая обработка сульфатиазола с поливинилпирролидоном переводит кристаллическое вещество в аморфное состояние. Процесс сопровождается образованием водородных связей между молекулами сульфатиазола и полимерной матрицей. Растворимость препарата меняется вместе с весовым содержанием полимера. Массовое соотношение полимера к лекарственному веществу, равное 1:3, дает наиболее высокую растворимость [4, 5].
1973
Цель работы: исследовать влияние совместной механохимической активации сухих слоевищ лишайников с витаминно-микро-элементным комплексом (ВМЭК) для улучшения биологической активности последних с целью расширения ассортимента биополимеров растительного происхождения как активного твердофазного наполнителя.
Материалы и методы. Широко известно об использовании лишайников в качестве иммуномодулирующего, противоопухолевого, гепатопротекторного, антибиотического средства. Несмотря на положительный опыт использования лишайников во многих разделах клинической медицины [6], в доступной литее-ратуре имеются немногочисленные сообщения о применении данного растения. Это связано с тем, что известные методы выделения физиологически активных веществ из слоевищ лишайников не дают желаемого результата.
Исследуемая физиологически активная растительная композиция с повышенной фармакологической активностью получена нами на основе: слоевищ лишайников (Cladonia) и ВМЭК «Олиговит» в массовом соотношении 20:1 из сухого сырья без участия растворителей в одну технологическую стадию с использованием механохимических технологий в шаровых мельницах, в частности планетарных или валковых, с центробежным ускорением мелющих тел в интервале 10-30 g. Лишайники из рода кладонии (Cladonia) -лекарственное растение, используемое в народной медицине для лечения многих заболеваний. В гифах лишайников обнаружены хитин и полисахарид лихенин, называемый еще лишайниковым крахмалом, количество которого доходит до 50% на сухое вещество. При его гидролизе образуется 98-99% D-глюкозы, остатки которой связаны в лихенине двояким образом - 73% Р-гликозидными связями между 1-м и 4-м и 27% Р-гликозидными связями между 1-м и 3-м углеродными атомами. Синтез лихенина в лабораторных условиях еще не осуществлен. Организм человека лихенин не усваивает, северными оленями он усваивается благодаря гидролизу бактериями, находящимися в пищеварительном канале. Для исследования образцов ягеля различного помола использовали метод сканирующей электронной микроскопии при 5000-кратном увеличении (сканирующий электронный микроскоп ТМ-1000 Hitachi High Technologies, Япония). Это позволяет изучать растительные объекты в естественном состоянии, получать четкие, не искаженные изображения без повреждений и
предварительных обработок химическими реагентами. Физиологическую активность биокомплекса ягель/ВМЭК различной активации, как грубого измельчения, так и механохими-ческого, определяли in vivo при пероральном введении мышам CD-1.
Оценка поведенческой активности животных проводилась с использованием тестов Плавание и AutoTrack согласно стандартным операционным процедурам на 30 и 45 день введения препарата. Животные контрольной группы № 1 получали растворитель (воду), остальные животные исследуемых групп получали биопрепарат из расчета 50 мг/кг зон-довым введением в желудок. Для всех данных применена описательная статистика: подсчитаны среднее значение и стандартная ошибка среднего. Для определения достоверности межгрупповых различий данные проанализированы тестом Mann-Whitney (U-test) для непараметрических данных. Для данных с нормальным распределением межгрупповое сравнение проводили с использованием t-критерия Стьюдента (t-test) для множественного сравнения. Анализ выполнен для каждого пола отдельно. Статистический анализ проводили программой Statistica ver. 7.0. Различия определяли при 0,05% уровне достоверности. Поведенческие тесты отличаются высокой нестабильностью экспериментального объекта, поэтому корректно провели фоновое исследование поведенческой активности, которое мы сделали за один день до начала введения, на основании полученных результатов провели формирование групп для снижения погрешности.
Сорбционную активность по отношению к маркеру метиленовому синему, моделирующему средне- и низкомолекулярные токсины, измеряли методом прямой спектрофотометрии по модифицированной методике ГОСТ 4453-74 на спектрометре с программным обеспечением LAMBDA 20 при длине волны À=400 нм в кюветах толщиной поглощающего свет слоя 10 мм относительно дистиллированной воды. Модификация заключалась в дополнительном фильтровании на этапе центрифугирования, т.к. центрифугирование не дает полного разделения фаз. Статистическую обработку результатов адсорбции выполняли с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel 2010. Полученные данные обработаны статистически стандартными параметрическими методами с вычислением средней величины, стандартного отклонения, доверительного интервала по Стьюденту (n=9^20) при уровне значимости р=0,05.
1974
Результаты и обсуждение. Основная часть биологически активных веществ растений находится в клетках растений. Использование механохимической обработки разрушает стенки клеток (рис. 1) и способствует максимально эффективному выходу БАВ. На рисунке можно увидеть разрушенные клетки С1айоп1а stellaris после механоактивации.
Проведенные исследования физиологической активности механокомплекса ягель /ВМЭК показали высокий уровень физической
выносливости подопытных животных за счет увеличения биодоступности микроэлементов и ускоренной элиминации токсинов. Средние значения показателей массы тела представлены в таблице 1. Результаты свидетельствуют о том, что изменение массы в контрольной и экспериментальных группах не выявили достоверных отличий, таким образом, исследуемые препараты не обладают анаболическими свойствами, т.е. не способствуют наращиванию мышечной массы.
Рис.1. Сканирующие электронные фотографии структуры ягеля различного измельчения: грубого помола (А), механоактивированного (Б)
Таблица 1. Абсолютная масса тела животных, г
Смесь ВМЭК Смесь ВМЭК и
День Контроль № 1 (п=15) ВМЭК, контроль № 2 (п=15) и ягеля в пропорции 1:20 грубо измельченная форма (п=15) ягеля в пропорции 1:20 механоактивир ованная форма (п=15)
0 25,0±2,4 25,3±2,2 23,0±1,6 23,6±2,1
30 33,9±2,4 31,8±4,1 29,4±4,3 27,5±2,3
45 34,9±2,1 32,4±4,7 32,4±3,2 32,0±4,9
В тесте «Плавание» для оценки работоспособности и выносливости использовали плавательный тест «Отчаяния» по Рогеок и «Вынужденное плавание» с нагрузкой. При этом фиксировали время от начала эксперимента до предельного истощения (рис. 2). Анализ результатов экспериментальных животных выявил достоверное увеличение времени плавания на 30 день и на 45 день в группах получавших биокомпозит ягель/ВМЭК 20:1 механоактивированный (относительно группы, получавшей аналогичный по составу биокомпозит грубого измельчения).
Наблюдения в тесте «АиоТгаск» были разделены на 2 группы: «Двигательная активность» - пройденное расстояние и «Исследовательская
активность» - количество стоек, совокупность которых характеризует целостное поведение, оценивающее действие на ЦНС. Важным показателем в исследовательской активности (эмо-ционально-стрессорная переносимость) являя-ется параметр «количество стоек» в тесте «АШюТгаск». Количество стоек характеризует изменения эмоционально-стрессорного состояния экспериментального объекта. Увеличение параметра указывает на большую социальную заинтересованность объекта, адаптивность к окружающим объектам, увеличение поисковой активности. Снижение показателя - противоположный результат, скованность, низкая адаптация к условиям окружающей среды. Эти данные согласуются с классическими
1975
представлениями, о том, что поисковая активность способствует успешному выходу из стрессовой ситуации. Анализ результатов показал, что и на 30 и на 45 день тестирования двигательная и исследовательская активности в
группе, получавшей механо-активированный биокомпозит, достоверно выше, чем в группе, получавшей анало-гичную смесь грубого помола.
Рис. 2. Физиологическая активность животных: А - на 30-й, Б - на 45-й день введения композита ягель/ВМЭК
На наш взгляд объяснением физиологической активности механоактивированного образца может служить эффект комплексообразо-вания фармаконов (активного действующего вещества) с различными наполнителями за счет диспергирования молекул лекарственных веществ в избыток твердой матрицы наполнителя [7, 8]. Обычно наполнитель, не обладая базовой активностью, служит для того, чтобы связываясь в комплекс с фармаконом, обеспечить ему защиту от метаболических превращений (инактивации), более совершенный транспорт и повышенное сродство к рецепторам [9]. В нашем случае механохимические технологии наряду с межмолекулярным взаимодействием действующего вещества ВМЭК и матрицей наполнителя позволяют проводить преобразования и самого наполнителя, а именно деструкцию части лишайниковых Р-полисахаридов до биодоступных Р-олигосахаридов [10]. Спектр фармакологической активности наполнителя представлен более широко: олигосаха-риды лишайника не только клатрируют фар-макон - ВМЭК, но и выполняют детоксикаци-онную функцию, будучи активным сорбентом, одновременно элиминируют из организма токсины, что позволяет при снижении дозы ВМЭК в 10 раз увеличить физиологический эффект в 2,5-3 раза.
Сорбционная суточная емкость у механоактивированного образца составила
48,0 мг/г или 150,0 ммоль/кг. 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 [11]. Скорость адсорбции также выше у механоактивированного препарата: в первые 20 мин адсорбция составила 92% его суточной адсорбционной емкости, в отличие от ягеля грубого помола, где за этот же промежуток времени адсорбционная емкость была в 2 раза ниже, чем у механоактивированного образца и составила лишь 69% суточной активности.
Выводы: твердофазная композиция, полученная механохимической активацией слоевищ лишайников (С1айоп1а) и ВМЭК в массовом соотношении 20:1, обладает повышенной в 2,5-3 раза физиологической активностью при снижении дозы ВМЭК в 10 раз за счет большей биодоступности ВМЭК и деток-сикационной функции наполнителя. Созданный механохимический композит может быть использован в качестве лечебно-профилактического средства для повышения физической активности, выносливости, ускорения восстановления после физической нагрузки спортсменов и работоспособности людей, ведущих активный образ жизни, проживающих в экологически неблагоприятных регионах.
1976
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Dubinskaya, A.M.Mechanochemical transformations in organic substances // Chemistry Reviews. 1998. V. 23. Р. 201-261.
2. Shakhtshneider, T.P. Mechanochemical synthesis and mechanical activation of drugs, in Reactivity of molecular solids / Ed. E. Boldyreva and V. Boldyrev // T.P. Shakhtshneider, V.V. Boldyrev. - John Wiley and Sons, 1999. P. 271-311.
3. Ягодин, Ю.А. и др. Авторское свид. СССР 1659434, Бюл. № 24 // Открытия. Изобретения. 1991. № 24. С. 92.
4. Ягодин, Ю.А. Механическая активация смеси клофелин - целлюлоза / Ю.А. Ягодин, В.В. Болдырев // Известия Сибирского отд. АН СССР. Серия хим. наук. 1989. Вып. 2. С. 37-43.
5. Ягодин, Ю.А. Растворение ацетилсалициловой кислоты в зависимости от комплексообразования ее с целлюлозой / Ю.А. Ягодин, В.В. Болдырев // Химико-фармацевтический журнал. 1989. Т. 23. № 7. С. 863-866.
6. БАД Ягель: Свид. о государственной регистрации 77.99.23.3. У3522.5.08 МЗ РФ. ТУ 9219-00236971185-08; санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.99.03.003.Т. 0009 28.05.08 / Б.М. Кершенгольц, П. А. Ремигайло и др. - 2008.
7. Душкин, А.В. Механохимическое получение и фармакологическая активность водорастворимых комплексов арабиногалактана и лекарственных веществ / А.В. Душкин, Е.С. Метелева, Т.Г. Тол-стикова и др. // Известия РАН. Сер. Химическая. 2008. №6. С. 1274-1282.
8. Душкин, А.В. Комплексирование фармаконов с глицирризиновой кислотой - путь создания лекарственных препаратов повышенной эффективности / А.В. Душкин, Е.С. Метелева, Т.Г. Толсти-кова и др. // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. Т. 18, №4. С. 517-525.
9. Толстикова, Т.Г. На пути к низкодозовым лекарствам / Т.Г. Толстикова, А.Г. Толстиков, Г.А. Тол-стиков // Вестник РАН. 2007. Т. 77, №10. С. 867874.
10. Аньшакова, В.В. Механохимические технологии получения биологически активных веществ из лишайников / В.В. Аньшакова, Б.М. Кершенгольц, Е.С. Хлебный, А.А. Шеин // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13, №1. С. 236-240.
11. Маркелов, Д.А. Сравнительное изучение адсорбционной активности медицинских сорбентов / Д.А. Маркелов, О.В. Ницак, И.И. Геращенко // Химико-фармацевтический журнал. 2008. Т. 42, №7. С. 30-33.
WAYS OF INCREASING THE EFFICIENCY OF TREATMENT-AND-PROPHYLACTIC MEANS OF ECOLOGICAL TROUBLE CORRECTION
© 2011 V.V. Anshakova1, B.M. Kershengolts2
1 Northeast Federal University named after M.K. Ammosov, Yakutsk
2 Institute of Biological Problems of Cryolitozone SB RAS, Yakutsk
Mechanic-chemical composite on the basis of active filler - lichen raw materials and small amount of vitamin-microelement complex possesses higher physiological activity, raising resistance of an organism at laboratory animals to action of physical activities and extreme factors of the various nature.
Key words: mechanical chemistry, lichen, vitamin-microelement complex, physical endurance
Vera Anshakova, Candidate of Pedagogy, Associate Professor at the Common, Analytic and Physical Chemistry. E-mail: anshakоva_v@mail. ru
Boris Kershengolts, Academician of RS(Ya)AS, Doctor of Biology, Professor, Chief of the Ecological and Medical Biochemistry Laboratory. E-mail: [email protected]
1977
