CC BY
83
МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СПОРТА
РАЗРАБОТКИ НА ОСНОВЕ ЛИШАЙНИКОВОГО СЫРЬЯ (ТВЕРДОФАЗНЫЕ БИОПРЕПАРАТЫ)
В.В. АНЬШАКОВА, А.В. СТЕПАНОВА, А.Ш. СМАГУЛОВА, П.П. ВАСИЛЬЕВ, К.Н. НАУМОВА,
Д.М. УВАРОВ, Р.И. ПЛАТОНОВА, Б.М. КЕРШЕНГОЛЬЦ, ФГАОУ ВПО Северо-Восточный федеральный университет им. М.К.Аммосова,
г. Якутск;
ФГБУН Институт биологических проблем криолитозоны СО РАН,
г. Якутск
Аннотация
В статье описан метод получения препарата из лишайников рода Cladonia на основе твердофазной технологии. Полученные наноструктурированные комплексы состоят из носителя - лишайниковых b-олигосахаридов, образующихся в процессе механохимической переработки лишайниковых b-полисахаридов и действующего вещества любой природы. Эффект повышения биоактивности действующих веществ при комплексообразовании с лишайниковыми в-олигосахаридами был доказан при создании механохимических биопрепаратов антибактериального действия. Механоактивация биокомплекса лишайниковых в-олигосахаридов с витаминно-микроэлементным комплексом приводит к повышению в 2,5-3 раза резистентности организма лабораторных мышей линии CD-1 к действию физических нагрузок и экстремальных факторов различной природы при снижении дозы за счет большей биодоступности вносимого вещества и детоксикационной функции носителя. Продукция может быть полезна для профилактики здоровья и реабилитации, в частности у спортсменов, с целью быстрейшего восстановления состояния здоровья, адаптивного потенциала после повышенных нагрузок.
Ключевые слова: твердофазные технологии, биологически активная добавка, биокомплекс, лишайник, адаптоген, сорбент.
Abstract
In article the method of making preparation from Cladonia lichens on the basis of solid-phase technology is described. The received nanostructured complexes consist of the carrier - lichen oligosaccharides, being formed in the course of mechanochemical processing lichen polysaccharides, and active ingredient of any nature. The effect of increase of bioactivity of active ingredients at a complexing with lichen в-oligosaccharides was proved at creation of mechanochemical biological products of antibacterial action. Mechanoactivation of a biocomplex lichen в-oligosaccharides from vitamine and microelement complex leads to increase by 2,5-3 times of resistance of an organism of CD-1 line laboratory mice to action of exercise stresses and extreme factors of various nature at a dose decline due to larger bioavailability of wearable substance and carrier detoxicant function. Production can be useful to health and rehabilitation prophylaxis, in particular at athletes, with the purpose of the fastest restitution of a state of health, adaptive potential after the raised loadings.
Key words: solid-phase technologies, biologically active supplement, biocomplex, lichen, adaptogen, sorbent.
В настоящее время значительно возрос интерес к лекарственным средствам растительного происхождения в связи с их более мягким по сравнению с синтетическими препаратами действием и меньшими побочными эффектами [1]. Для расширения сырьевой базы лекарственного и пищевого растительного сырья в последние годы стали использоваться относительно малоисследо-
ванные объекты, к которым относятся лишайники, насчитывающие на территории Якутии свыше 600 видов [2].
В отличие от других исследователей мы использовали “solvent-free” процессы как одно из наиболее перспективных направлений в биотехнологии и фармации для создания межмолекулярных комплексов на основе полимерной матрицы природных олигосахаридов. Получен-
ФНЦ ВНИИФК
Медико-биологические проблемы спорта
29
ные наноструктурированные комплексы состоят из носителя - лишайниковых p-олигосахаридов, образующихся в процессе механохимической переработки лишайниковых p-полисахаридов, и действующего вещества (ДВ) любой природы (содержащиеся в самих слоевищах лишайников, например, лишайниковые кислоты антибиотического действия либо вносимые извне известные фармпрепараты антибиотического, иммуномодуляторного, адаптогенного, цитостатического действия, витаминномикроэлементные комплексы и т.д.). Причем носитель образуется при механоактивации части лишайниковых p-полисахаридов одновременно с образованием межмолекулярных комплексов с действующим веществом. Так что вся совокупность биотехнологических процессов протекает в одну технологическую стадию в твердой фазе с получением твердофазного продукта. Процесс комплексообразования позволяет существенно повысить биодоступность ДВ, снизить его токсичность и даже активировать новые свойства у исходного лекарственного вещества, уменьшить при этом его эффективную дозу в десятки-сотни раз [3].
Благодаря особым биохимическим свойствам лишайниковых p-олигосахаридов (близость по структуре олигосахаридным компонентам гликокаликса мембран клеток организма человека) и тому, что они образуют с ДВ именно наноразмерные 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, что наиболее актуально в таких областях медицины, как онкология, фтизиатрия, лечение аутоиммунных, аллергических заболеваний и др. Таким образом, получаемые при механохимической активации лишайниковые р-олигосахариды выступают в качестве очень прочного (не разрушающегося далее в организме) «активного носителя», перенося ДВ через стенки кишечника и комплекс клеточных мембран.
Вместе с тем эти свойства лишайниковых р-оли-госахаридов позволяют им выступать и в качестве детоксикантов внутренних сред организма, т.к., «разгрузившись» от ДВ, они связывают за счет своих функциональных групп широкий спектр не только экзо-, но и эндотоксинов, эффективно выводя их из организма: водорастворимые - через почки с мочой, жирорастворимые - через кишечник с каловыми массами.
Следует отметить и еще один важный эффект механохимической активации лишайникового сырья. Слоевища лишайников содержат большое количество биоактивных веществ антибактериального действия, витаминных комплексов. Но эти вещества находятся как бы в иммобилизованном состоянии в ячейках трехмерной и очень прочной матрицы p-полисахаридов. При механохимической активации часть р-гликозидных связей в этой «матрице» разрушаются, при этом резко повышаются доступность и биоусвояемость этих природных ДВ.
Ниже представлен сравнительный анализ созданных высокоэффективных конкурентоспособных биопрепаратов лечебно-профилактического действия на основе лишайникового сырья Якутии. Вся продукция
запатентована, ряд продуктов имеет разрешительную документацию Роспотребнадзора РФ на производство и медицинское применение.
1. Механохимически активированные слоевища лишайников родов Cladonia нами использовались в качестве источника для расширения ассортимента сорбционных материалов растительного происхождения для очистки внутренних сред организма от экзогенных и эндогенных токсинов различной природы. Высокую сорбционная способность полученного сорбционного материала доказали in vitro и in vivo на мышах линии CD-1 на примере связывания «токсина усталости» - молочной кислоты, что очень важно, например, в спортивной медицине [4]. Увеличение сорбционных свойств ягеля механоактивированного связано и с более развитой поверхностью, и с возрастанием числа функциональных групп. Это позволяет связывать и выводить экзогенные и эндогенные токсины любой этиологии.
2. Эффект повышения биоактивности ДВ при его комплексообразовании с лишайниковыми р-олигосахаридами был доказан при создании механохимических биопрепаратов антибактериального действия. В качестве ДВ были выбраны как сами лишайниковые кислоты, так и антибиотики цефалоспоринового ряда. Так, антибактериальная активность цефазолина в таком комплексе возрастала в 8 раз.
3. По аналогичному принципу создана биологически активная добавка актопротекторного и адаптогенного действия, являющаяся межмолекулярным комплексом носителя - лишайниковых p-олигосахаридов и ДВ -стандартного препарата «витаминно-микроэлементного комплекса» (ВМЭК) в соотношении 20:1. Анализ результатов исследований ее физиологической активности показал, что механоактивация биокомплекса лишайниковых p-олигосахаридов с ВМЭК приводит к повышению в 2,5-3 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 при снижении дозы ВМЭК за счет большей биодоступности ВМЭК и детоксикационной функции носителя.
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.
По-видимому, механизмов такого эффективного биологического действия комплексов, полученных механоактивацией носителя (лишайниковых р-олигосахаридов) с ДВ, может быть несколько:
- лишайниковые p-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, что также способствует повышению адаптивного потенциала и выносливости организма [4].
ФНЦ ВНИИФК
30
Медико-биологические проблемы спорта
4. В экспериментах in vitro и в клинике показан высокий эффект ягелевых препаратов в лечении даже лекарственно устойчивых форм туберкулеза легких, при коррекции метаболических нарушений при сахарном диабете и атеросклерозе, в целях повышения качества жизни людей, страдающих аллергическими заболеваниями и патологиями с аутоиммунной компонентой в патогенезе, за счет детоксикационной активности лишайниковых p-олигосахаридов в связывании эндотоксинов, участвующих в формировании аутоиммунных и аллергических процессов.
5. Нами разработан способ повышения качества и сохранения свежести жидких пищевых продуктов и хлебобулочных изделий путем добавления в их состав порошка механохимически активированных слоевищ лишайников р. Cladonia [5]. Механохимическая активация сухих слоевищ лишайников позволяет значительно снизить дозировку ягелевого сырья как пищевой добавки в хлебобулочные изделия с 1-3 до 0,2-0,5%. Результаты проведенных исследований позволяют заключить, что внесение пищевой добавки из механохимически активированных слоевищ лишайников в указанных концентрациях в изделия из пшеничной и смешанной муки приводит к увеличению сырой клейковины, при этом одновременно улучшаются упругие свойства клейковины. Хлебобулочные изделия приобретают улучшенные потребительские свойства, обогащаются эссенциальными микроэлементами, негормональными физиологически активными веществами, происходит повышение степени их усвояемости и значительно увеличивается срок
хранения (до 5-6 сут). Таким образом, кроме того, что появляется возможность выпускать продукты с повышенным сроком годности, решается также задача выпуска продуктов питания оздоровительной (экозащитной) направленности [5].
В настоящее время в СВФУ производятся разработанные биопрепараты. Универсальность «активного носителя» позволяет быстро перестраивать производство с получения одного продукта на другой, меняя только вводимый в механохимический передел источник соответствующего ДВ.
Продукция может быть чрезвычайно полезна для профилактики здоровья и реабилитации работников вредных производств, сотрудников МЧС, жителей территорий с высокой степенью промышленной и транспортной загазованности, спортсменов, людей, страдающих сахарным диабетом II типа и атеросклерозом, аллергическими заболеваниями, в случаях острых отравлений различной этиологии, с целью быстрейшего восстановления состояния здоровья, адаптивного потенциала после физических и/или умственных повышенных нагрузок. Может использоваться в сельском хозяйстве с целью увеличения сроков хранения сельскохозяйственной продукции и повышения ее пищевой ценности; в ветеринарии при купировании состояний интоксикации у животных, для повышения степени усвоения кормов, адаптивного потенциала организма и, как следствие, для повышения всей совокупности показателей эффективности животноводства (привесы, удои, качество животноводческой продукции и т.д.).
Литература
1. Кершенгольц Б.М., Ремигайло П.А., Шеин А.А., Кер-шенгольц Е.Б. Природные биологически активные вещества из тканей растений и животных Якутии: особенности состава, новые технологии, достижения и перспективы использования в медицине // Дальневосточный медицинский журнал. Приложение 2004. - № 1. - С. 25-29.
2. Соловьева М.И., Кузьмина С.С. Динамика накопления некоторых биологически активных веществ в лишайниках в зависимости от сезона года // Вестник ЯГУ. - 2008. - Т. 5. - № 4. - С. 141-143.
3. Душкин А.В., Метелева Е.С., Толстикова Т.Г., Хвостов М.В., ДолгихМ.П., Толстиков ГА. Комплексирование фармаконов с глицирризиновой кислотой - путь соз-
дания лекарственных препаратов повышенной эффективности // Химия в интересах устойчивого развития. 2010. - Т. 18. - № 4. - С. 517-525.
4. Аньшакова В.В., Кершенгольц Б.М. Пути повышения эффективности лечебно-профилактических средств коррекции экологического неблагополучия // Известия Самарского научного центра РАН. - 2011. - № 1(8). -Т. 13. - С. 1973-1977.
5. Аньшакова В.В., Каратаева Е.В., Кершенгольц Б.М. Повышение качества хлебобулочных изделий с помощью механохимического биопрепарата из лишайников // Фундаментальные исследования. - 2011. - № 8 (ч. 3). - С. 593-596.
References
1. Kershengolts B.M., Remigaylo P.A., Shein A.A., Kershengolts E.B. Natural biologically the active materials from fabrics of plants and animals of Yakutia: features of the structure, new technologies, achievements and use prospects in medicine // Dalnevostochny medizinsky zhurnal. Appendix 2004. - № 1. - P. 25-29.
2. Solovyova M.I., Kuzmina S.S. Dinamika of accumulation of the active materials some biologically in lichens depending on a season of year // Vestnik YaGU. - 2008. - V. 5. -№ 4. - P. 141-143.
3. Dushkin A.V., Meteleva E.S., Tolstikova T.G., Khvostov M.V., Dolgikh M.P, Tolstikov G.A. Pharmacone complexes with glycyrrhizic acid - a path of creation of medicinal
preparations of the increased effectiveness // Khimiya v interesah ustoichivogo razvitiya. - 2010. - V. 18. -№ 4. - P. 517-525.
4. An'shakova V.V., Kershengolts B.M. Paths of increase of effectiveness of lechebno-prophylactics of correction of ecological trouble // Novosty Samarskogo nauchnogo centra RAN. - 2011. - V. 13. - № 1(8). - P. 1973-1977.
5. An'shakova V.V., Karatayeva E.V., Kershengolts B.M.
Increase of quality of bakery products by means
of a mechanochemical biological product from lichens // Fundamentalnye issledovaniya. - 2011. - № 8 (p. 3). -P. 593-596.
ФНЦ ВНИИФК
