IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2017
ПРИМЕНЕНИЕ ЛАМИНАРИИ В ФАРМАЦИИ И МЕДИЦИНЕ
В настоящее время водоросли заняли достойное место и в фармации. На прилавках аптек вы найдете немало препаратов, изготовленных из водорослей.
Бурые водоросли имеют многоклеточный таллом и зачатки тканей. Содержат пигменты: хлорофилл а и с, ксантофиллы. В качестве запасного вещества выступает ламинарин, который откладывается в цитоплазме. В состав клеточной стенки входит целлюлоза и пектин. Размножаются такие водоросли бесполым (частями таллома, зооспорами) и половым путем (изогамия, гетерогамия, оогамия). Имеет место чередование поколений.
Наибольшее применение нашла Ламинария (Laminaria), известная в быту под названием «морская капуста».
Род Laminariaнасчитывает около 30 видов, 25 из них обитает в водах северного полушария, 3 – в морях южного полушария, 2 – у берегов Бразилии. В России добывается два вида ламинарии: сахаристая Laminariasaccharina, произрастающая у северных берегов России, и японская Laminariajaponica. Ламинария японская растет у материкового побережья Японского моря от мыса Поворотного до мыса Бычьего, а также вдоль южного и юго-западного побережья острова Сахалин и Южных Курильских островов, проникая на север приблизительно до 50°. Она образует промысловые заросли на камнях и скалах на глубине от 0,5 до 25м в местах с постоянным движением воды без опреснения. Чаще всего поселяется у открытых берегов, мысов и в бухтах, подверженных действию волн и течений, на участках с каменистыми и скалистыми грунтами. Наиболее мощные заросли расположены на глубине 4—10 м.
Таллом Ламинарии состоит из листоподобной пластинки, черешка и ризоидов и может достигать длины 20м. Пластинка образуется ежегодно, а черешок и ризоиды многолетние.
Морская капуста – ценный продукт питания, ее используют как самостоятельно, так и в качестве компонента многих оригинальных блюд.
Как лекарственное растение Ламинария была известна еще в Древнем Китае. Ламинарию с давних времен использовали также жители Японии и Кореи как лекарственную культуру. Согласно древней шумерской легенде царь шумеров Гильгамеш более 5 тыс. лет назад пытался найти под водой целебную траву бессмертия. В конце своей жизни он ее нашел, но сберечь для потомков не сумел. Впоследствии эта легенда нашла продолжение. Китайский врач Сунь Си-мао в VII в. в фундаментальном труде «Главные золотые рецепты» рекомендовал лечить ламинарией зоб. Император Канси из Маньчжурской династии был обеспокоен ростом значительного количества больных зобом в Мункендской провинции. Канси, согласно рекомендациям китайских врачей, повелел каждому жителю провинции потреблять ежегодно 5 фунтов морской капусты. Для выполнения этого приказа была организована ее поставка за государственный счет даже в самые отдаленные районы Китайской империи. Ламинарию завозили в некоторые районы Туркестана, где местные врачи «хакими» лечили ею зоб [2].
Способность Ламинарии излечивать зоб объясняется высоким содержанием йода, необходимого для синтеза гормона щитовидной железы – тироксина. Так, в 100г сухой ламинарии содержание йода колеблется от 160 до 800 мг. В бурых водорослях до 95% йода находится в виде органических соединений, из них примерно 10% связано с белком. Как известно, микроэлементы гораздо лучше усваиваются в органической форме, чем в неорганической.
Удивительные свойства Ламинарии объясняются ее химическим составом. Основным действующим веществом Ламинарии является альгиновая кислота. Альгиновая кислота является межклеточным веществом и одним из компонентов клеточной стенки. В водорослях она содержится в виде солей – альгинатов – в количестве до 30% сухой массы. Эта кислота образует вязкий коллоидный раствор и способна поглощать 200-300-кратное количество воды (по массе). Также Ламинария содержит белки (9%), витамины С (до 111 мг%), В12(0,04–0,05 мкг/г сухого вещества), В1, В2, D, каротин, макро- и микроэлементы: марганец, медь, железо, мышьяк, кобальт, бром, йод, бор (Зазук Б.М., 2004).
Содержащиеся в ламинарии стерины и витамины стимулируют репарацию слизистых оболочек носа, полости рта, кишечника, женских половых органов. Таким образом, полосканием настоя ламинарии лечат ангину, промыванием носовых ходов – гайморит. Ее также используют в лечении острых респираторных вирусных заболеваниях, астмы, бронхита, при отравлениях, иммунодефиците. Подобные лечения проводят в так называемой альгакамере. Это камера, в которой с помощью генератора создается заданная концентрация летучих аэрофитов морских водорослей и насыщение воздуха частицами морской соли.
также лицам, страдающими заболеваниями нервной, сердечно-сосудистой систем и нарушениями обмена веществ.
Огромной популярностью сегодня пользуются ванны с настоем ламинарии. Такой вид лечения применяют при артритах, бессоннице, дерматитах, мышечных болях, невралгии, остеохондрозе, потливости, псориазе.
Ламинария также оказывает антисклеротическое действие. Она не только останавливает развитие атеросклероза, но и предотвращает развитие таких болезней, как стенокардия и инфаркт миокарда [1].
Ламинария выводит из организма холестерин. Такой эффект объясняется содержанием в ней холестеринабетоситостерина, который способствует растворению осевших на стенках кровеносных сосудов холестериновых отложений [1]. При электрофорезе с применением морской капусты у большинства больных атеросклерозом улучшалась электрокардиограмма, нормализовывалось артериальное давление и сосудистый тонус, уменьшалось содержание холестерина в крови, а также улучшалось психическое состояние. На основе экстракта Ламинарии японской Laminariajaponica был разработан препарат для снижения артериального давления.
Ламинария стимулирует моторику желудочно-кишечного тракта и ее принимают как мягкое слабительное средство. Подобное действие обусловлено способностью полисахаридов ламинарии сильно набухать и, увеличиваясь в объеме, вызывать раздражение рецепторов слизистой оболочки кишечника. Обволакивающее действие альгиновой кислоты, содержащейся в морской капусте, способствует задержанию всасывания воды в кишечник, что и приводит к нормализации стула. Благоприятное сочетание клетчатки и минеральных солей в морской капусте не только ликвидирует запоры, но и на длительное время регулируют нарушенную функцию органов пищеварения [1].
Полисахариды ламинарии обладают выраженными противоопухолевыми, радиопротекторными свойствами. Полисахариды защищают организм (молочную железу, матку, печень, слюнную, паращитовидную и щитовидную железы) от радионуклидов, что можно использовать для профилактики и лечения онкозаболеваний. Ламинарию рекомендуется включать в пищевой рацион населения, которое проживает на территории, загрязненной после радиационных аварий. Существует прямая связь между потреблением в пищу ламинарии и низкой частотой возникновения рака молочной железы в Японии.
Способность ламинарии выводить из организма радионуклиды (стронций, барий, радий и др.) и тяжелые металлы (свинец) обусловлена солями альгиновой кислоты — альгинатами. Они оказывают выраженное влияние на метаболизм радиоизотопов долго живущих в костном скелете. Препараты альгината натрия, благодаря адсорбционным свойствам, активно блокируют всасывание радиоактивных элементов из кишечника и некоторое время сохраняются в нем, даже после прекращения интенсивного употребления.
Йод, содержащийся в ламинарии, эффективен при нарушении функции щитовидной железы, вызванной его недостатком, а также временно подавляет обмен веществ при гиперфункции щитовидной железы. Йод регулирует деятельность яичников, менструальный цикл, уменьшает проявления предклимакса, способствует усилению ассимиляции белка и лучшему усвоению фосфора, кальция и железа, активирует ряд ферментов. Есть сведения, что под влиянием этого химического элемента уменьшается вязкость крови, понижаются тонус сосудов и артериальное давление. Препараты Ламинарии в настоящее время выпускаются многими фармацевтическими компаниями, в том числе и нашим ведущим производителем БАДов – компанией ЭВАЛАР.
Профилактическая доза морской капусты для терапевтического лечения составляет в день всего 2 чайных ложки водорослей – сухих, консервированных, маринованных, приготовленных в виде салата [1].
При употреблении ламинарии в качестве приправы к пище при воспалительных заболеваниях светочувствительного аппарата глаза повышается острота зрения, расширяется поле зрения и частично восстанавливается светочувствительность.
Ламинария также применяется в стоматологии. Зубные эликсиры с концентратом растения способствуют улучшению обменных процессов в ткани пародонта.
Из Ламинарии в косметологии изготавливают маски, используя которые можно избавиться от прыщей, возрастных изменений ( пигментные пятна, морщины). Содержащийся в Ламинарии ниацин способствует тому, чтобы цвет лица был естественным, сияющим и здоровым.
Из известных 30 000 водорослей на сегодняшний день практическое применение нашли всего несколько десятков. Возможности использования водорослей далеко не исчерпаны и ученым предстоит еще огромная работа по изучению биологически активных веществ водорослей и их воздействия на организм человека. «Морская фармакология» еще только зарождается. Возможно, в дальнейшем человечество откроет для себя новые виды водорослей, которые послужат медицине, фармации и другим различным сферам нашего общества. Примечательно то, что, так как на мировой океан приходится 3/4 части всей поверхности, а водоросли обладают более высокой продуктивностью, чем высшие растения. Это значит, что перспектива развития фармацевтики на основе водорослей существует.
Большая энциклопедия народной медицины. – М.: Эксмо, 2007. – 1088с.
Зазук Б.М. Ламинария сахаристая (син. Морская капуста) Laminaria saccharina (L.) Lamor. ( Аналитический обзор)/ Зазук Б.М., Куцик Р.В.// Провизор — №8.2004 г.
Выражаю благодарность за помощь в написании статьи моему научному руководителю доценту кафедры биологии ОрГМУ кандидату биологических наук Фабарисовой Л.Г
Источник
Водоросли как лекарственные препараты
Морские водоросли с древних времен привлекали внимание человека. Эти низшие растения, произрастающие на дне водоемов, применялись в рационе питания, как удобрения, как лекарство и как косметическое средство. Установлено, что активные элементы морских водорослей всасываются практически полностью, поскольку их состав близок к плазме человека.
Выявлено, что в составе морских водорослей находятся элементы, которые имеются в тканях и крови человека, а также в морской воде. Вследствие этого водоросли способны возмещать нехватку элементов и содействовать нормализации обмена веществ. В наземных растениях ниже содержание витаминов, чем в морских водорослях. Также антиоксидантная активность, которой обладают полиненасыщенные жирные кислоты бурых водорослей, превышает активность витамина Е в несколько раз. Важно отметить, что в морских водорослях содержатся моно- и дийодтирозин, применяемые для лечения патологий щитовидной железы. Токсичные продукты метаболизма, радионуклиды и соли тяжелых металлов могут быть удалены из организма человека при участии полисахаридов водорослей.
В наше время медицина и фармация заинтересованы в исследовании свойств многих водорослей. Пока лишь несколько десятков видов водорослей из нескольких десятков тысяч находят применение в медицине. В данной статье мы рассмотрели основные эффекты морских водорослей, которые в будущем могли бы быть использованы для создания лекарственных средств и лечения серьезных заболеваний.
Цель исследования: исследовать и определить варианты использования, актуальность применения морских водорослей и препаратов на их основе в медицине и фармации.
Материал и методы исследования
Объектом настоящего исследования являются представители низших растений – морские водоросли. Предметом исследования было влияние их биохимически активных компонентов на организм человека. Исследование проводилось с помощью поисково-информационных (eLibrary, Googlescolar, CyberLeninka, ResearchGate) и библиотечных баз данных методом анализа и интерпретации материала.
Результаты исследования и их обсуждение
Общеизвестно, что бурые водоросли встречаются в морях и океанах. Например, в Белом море обитают 6 видов ламинариевых водорослей и 5 видов фукоиданов (больше всего обнаруживаются два вида ламинарий – L. saccharina и L. Digitata, а из фукоидов: F.vesiculosus L. – фукус пузырчатый и F. serratus L. – фукус зубчатый), более того – они добываются промышленным способом [1, 2]. Лечебные свойства морских водорослей основаны на их биохимическом составе (таблица).
Биохимический состав морских водорослей
Процентное содержание веществ в водорослях, %
Углеводы (каррагины, фукоиданы, соли альгиновой кислоты, агароза, агаропектин, галактаны, маннит, производные маннита – ламинорабиноза, маннитан, растительные волокна и др.)
Липиды (стеарины, полиненасыщенные жирные кислоты)
Препараты на основе морских водорослей широко используются в лечебно-профилактической практике [3]. Наличие биологически активных компонентов определяет детоксикационное, антиканцерогенное и иммуномодулирующие действие. Такие свойства дают предполагать, что морские водоросли обладают экопротекторной активностью.
В результате метаболизации токсических веществ в организме человека может ускоряться процесс образования свободных радикалов, которые оказывают токсическое действие на мембраны клеток организма. Общеизвестно, что аскорбиновая кислота, токоферол, биофлавоноиды и селен, выступающие в качестве антиоксидантов, нейтрализуют свободные радикалы [4]. Клинически доказана эффективность водорослевых препаратов как радиопротекторов. Нейтрализуя образующиеся пероксидные соединения и стимулируя иммунную систему, возможно добиться защиты организма от радиационного поражения [5].
Растворимые и нерастворимые соли альгиновой кислоты, обладая сорбционными свойствами, способны связывать токсические вещества в желудочно-кишечном тракте и выводить их из организма, препятствуя дальнейшему перемещению в кровь. Антиэкотоксическая активность позволяет альгинатам взаимодействовать с катионами тяжелых металлов – процессы комплексообразования, ионообмена.
Известно, что препараты на основе альгиновой кислоты восстанавливают пораженные ткани кишечника, а также способны нормализовать микрофлору. Соли данной кислоты оказывают стабилизирующее действие; это значит, что они способны положительно воздействовать на структуры клеточных мембран, из-за способности к модификации влияют на систему кроветворения костного мозга.
Лекарственные препараты альгигель и канальгат успешно справляются с последствиями радиационного облучения. Данный факт подтверждает ряд испытаний, проведенных на больных раком, подвергающихся воздействию лучевой терапии, в ходе которых выявлена профилактическая и терапевтическая эффективность.
Сорбционная активность полисахаридов морских водорослей (например, альгината кальция) позволяет связывать и выводить из организма тяжелые металлы, радионуклиды, высокую активность имеет удаление изотопов стронция [6]. Похожими свойствами обладает препарат энтеросорбент «Альгисорб», поскольку он выводит токсические вещества из желудочно-кишечного тракта [7].
Альгиновая кислота морских водорослей характеризуется способностью к восстановлению иммунной системы и увеличению устойчивости организма человека к инфекциям. Основываясь на данном сведении, следует применять биологически активные добавки, в составе которых имеются соли альгиновой кислоты, в местах с высоким содержанием вредных и токсичных веществ. Альгинаты возможно использовать в тех регионах страны, где отмечается наибольшее скопление предприятий цветной и черной металлургии [8], в городах, где обнаружено высокое содержание свинца в окружающей среде, как препараты с сорбционными свойствами.
Согласно статистике в современном мире высок риск возникновения онкологических заболеваний. Особенно опасными канцерогенными веществами признаются полициклические углеводороды [9], нитрозосоединения, диоксины, а также микотоксины. Именно поэтому в медицине и фармации делается ставка на исследование антиракового действия морских водорослей, поэтому большое число публикаций посвящено данной теме.
Противоопухолевой природой обладают как цельные морские водоросли, их экстракты, так и различные очищенные биологически активные вещества из них, а именно каротиноиды, биофлавоноиды, хлорофилл, пищевые волокна, полиненасыщенные жирные кислоты [10, 11]. Интересно отметить, что противоопухолевая активность фукоиданов, полученных из различных морских водорослей, проявляется в разной степени. Данные отличия можно объяснить особенностями структурного строения. На выраженность противоонкологических свойств влияют молекулярная масса, типы гликозидных связей, моносахаридный состав [12].
О.С. Вищук и иные в одном из своих исследований анализировали несколько видов бурых водорослей для выяснения их противоопухолевой активности. В результате были получены данные, позволяющие утверждать, что выделенные фукоиданы из водорослей обладали различной степенью активности, а также что на уровень данной активности влияло строение главной цепи в молекуле [13].
Доказано, что диета, которая богата морскими водорослями, понижает риск развития онкологических заболеваний. Добавление в пищу животным порошка из ламинарии вело к снижению развития злокачественных образований (имело место выраженное онкопрофилактическое действие), поэтому перед медициной и фармацией стоят такие важные задачи, как разработка, экспериментальная проверка, введение в лечение противораковых лекарственных препаратов на основе морских водорослей.
Исследованием анализов у больных с хроническим атрофическим гастритом установлено, что БАД «Кламин» улучшает функциональное состояние слизистой оболочки желудка, помимо этого, данное средство эффективно при заболеваниях щитовидный железы – при эндемическом зобе, а также отличается гепатопротекторным действием. Его применение уместно при предраковых заболеваниях.
Другим важным действием морских водорослей на организм является их способность воздействовать на процесс роста злокачественных образований и на распространение метастазов. Во многих исследованиях изучались данные свойства, проводились эксперименты, вследствие которых устанавливались различные мнения насчет того, как именно проявляются активности, что способствует возникновению эффекта.
Экстракт фукоидана из бурой морской водоросли находит применение в медицине как антиметастатический препарат при лечении раковой опухоли [14].
Механизмы противораковых свойств морских водорослей связаны с иммуномодулирующими функциями. Сульфатированные полисахариды, фукоиданы, коррагинаны и пектины приводят в действие систему комплемента, стимулируют фагоцитоз, синтез иммуноглобулинов и механизм защиты клеток, а именно выработку тимусзависимых лимфоцитов и естественных киллеров [15]. Препараты, имеющие в своем составе такие полисахариды, как дополан и суполан, активизируют интенсивность фагоцитоза, содействуют дифференцировке Т-лимфоцитов, естественных киллеров, повышают содержание иммуноглобулина А.
В морских водорослях содержится большое количество сульфатированных полисахаридов. Они интересны медицине и фармации тем, что характеризуются антиапоптическими, антиоксидантными, антигипергликемическими, антикоагулянтными, антитоксическими, противовоспалительными действиями. Вследствие этого полисахариды оказывают положительное влияние на органы и ткани организма человека. Наиболее богатым источником фукоиданов среди бурых водорослей являются фукусовые водоросли [16].
Рассмотрим антиоксидантный эффект сульфатированных полисахаридов (СПС) морских водорослей. СПС представляют собой антиоксиданты из-за способности предотвращать окислительный стресс. Оксидативный стресс — это процесс образования свободных радикалов [17]. Окислительный стресс участвует в нейродегенеративных заболеваниях, является их признаком. Причина этого – дисбаланс прооксидантного и антиоксидантного гомеостаза. Сульфатированные полисахариды морских водорослей обладают функцией защиты клетки от повреждения свободными радикалами, способными перехватывать супероксидные радикалы [18, 19].
При исследовании фукоиданов выявлено, что глюкороновая кислота, фукозы, нейтральные сахара способствуют их антиоксидантной активности [20]. Прочность структуры фукоидана сохраняется благодаря комплексу с полифенолами. Именно антиоксидантные свойства сульфатированных полисахаридов дают возможность сокращать окислительный стресс в модельных системах нейродегенеративных заболеваний.
При нейродегенеративных заболеваниях отмечается гибель нейронов [21]. В ходе одного исследования выявлено, что фукоидан из Fucus vesiculosis (Фукус пузырчатый) может предотвращать гибель холинергических нейронов. Данное действие основано на способности полисахарида вызывать блокаду каспаз 3 и 9, отвечающих за терминальные фазы апоптоза. Значит, сульфатированные полисахариды могут оказывать нейрозащитное действие [22].
Далее мы обсудим воздействие сульфатированных полисахаридов на активность холинэстеразы. Во время дефицита нейротрансмиттера ацетилхолина в ткани мозга теряется холинергическая функция центральной нервной системы, из чего следует развитие когнитивных симптомов. Фермент ацетилхолинэстераза катализирует распад ацетилхолина. Морские водоросли – красные, бурые, зеленые – уместно принимать как нейропротекторное средство, поскольку данные организмы способны подавлять активность холинэстеразы.
Другим действием, которое индуцируют сульфатированные полисахариды на нервную систему, будет седативный эффект для организма. Обнаружены седативные свойства фукоидана из бурой водоросли Sargassum pallidum (Саргассум бледный) в отношении пациентов с болезнями нервной системы и бессонницей [23]. Сульфатированный полисахарид оказывал положительный эффект на процесс сна (засыпание, длительность). Важно то, что подобный результат равносилен действию диазепама.
Экстракты из водорослей рода Caulerpa [24], а также Gracilaria cornea проявили анальгетическую активность [25]. Нужно обратить внимание на то, что экстракты водорослей удобно применять для исследований из-за легкости выполнения и экономической выгоды.
Известно, что сульфатированные полисахариды из бурых морских водорослей обладают антикоагулянтной и противовоспалительной активностью. Сульфатированный галактофукан выделяется из коричневой морской водоросли Lobophora variegata. Этот фукоидан состоит из фукозы, галактозы и сульфата.
Сульфатированные полисахариды, содержащие фукозу (фуканы или фукоиданы), представляют собой полимеры, входящие в состав морских бурых водорослей. Среди наиболее широко изученных свойств этих соединений – ингибирование активации комплемента, противотромбозный, противоадгезивный, противовирусный и антимитогенный эффекты [26]. Некоторое структурное сходство между сульфатированными полисахаридами из морских бурых водорослей и гепарином было отмечено многими авторами. Это сходство связано с присутствием глюкуроновой кислоты, сульфатных групп и разнородностью полимеров.
В настоящее время биологическая активность фуканов актуальна в фармацевтической области для открытия новых безопасных препаратов, основанных на иммуномодулирующем, противоопухолевом и антикоагулянтном действии данного полимера. В воспалительном процессе молекулы селектины экспрессируются на эндотелиальной поверхности клеток, выстилающих кровеносные сосуды. В исследовательской работе о способности сульфатированных полисахаридов воздействовать на процесс воспаления ее авторы доказывают, что фукоиданы из F. vesiculosus и L. variegata уменьшают кожный воспалительный ответ после обработки раздражителем.
Миграция нейтрофилов в брюшину уменьшается при применении фукоидана. Помимо этого, ученые считают, что снижение инфильтрации нейтрофилов, вызванное сульфатированным галактофуканом, экстрагируемым из бурой водоросли L. Variegata, могло произойти из-за взаимодействия с селектинами.
Заключение
Таким образом, изложенный материал аргументирует эффективность использования препаратов на основе морских водорослей для предупреждения возникновения и терапии заболеваний. Препараты на основе водорослей можно рассматривать как перспективные в медицине и фармации по следующим причинам.
Биологически активные вещества человека имеют сходство с составом и свойствами водорослей, которые являются природными растительными продуктами. Поскольку альгиновая кислота и ее соли, а также фукоиданы проявляют сильный сорбирующий эффект в отношении радионуклидов и солей тяжелых металлов, то возможно их применение в медицине и фармации для терапии и профилактики радиационных поражений. Сульфатированные полисахариды из морских водорослей воздействуют на активность холинэстеразы, употребляются при нейродегенеративных заболеваниях, помимо этого, СПС оказывают седативное действие. Сульфатированный галактофукан проявляет антикоагулянтные и противовоспалительные свойства. Также морские водоросли характеризуются иммуномодулирующим, антиоксидантным, антиметастатическим действием, способны тормозить развитие злокачественных образований. Препараты на основе данных организмов представляют собой экологически безопасные средства, не вызывающие побочных реакций, не обладают противопоказаниями к применению, беременность не является причиной для отказа от использования, имеют доступную цену. Также морские водоросли выступают растительным сырьем, способным возобновлять ресурсы, что важно для современной экологии.
Источник
