Проявление наноразмерности в действии фитохитодезов

Способы получения хитодеза, фитохитодезов (ФХД) и способы их применения в фитотерапии достаточно полно отражены в публикациях и патентах РФ. Однако ранее практически не было сделано акцента на проявлении наноразмерности в действии ФХД. В данной работе обсуждается обоснованность постановки этого вопроса и рассматриваются связанные с ним некоторые биохимические аспекты преимуществ ФХД. В первую очередь остановимся на одной из самых важных особенностей ФХД, обусловленной полифракционным составом применяемого для их получения пищевого хитозана [1,2].

Хитозан, хитин и их производные являются жесткоцепными полимерами, для которых характерна способность к повышенной упорядоченности как в конденсированноч состоянии так и в растворах, что приводит к образовании кристаллических областей и жидкокристаллических состояний. Это обусловлено наличием специфических физических связей между макромолекулами, основными из которых являются водородные связи. Для растворения таких полимеров прежде всего требуется разорвать водородные связи и это происходит тем с большей трудностью, чем больше степень упорядоченности в полимере. По существу при растворении реализуется конкурентная борьба протонов ОН-групп полимерной цепи с протонами (и/или катионами) извне за обладание электроотрицательных центров.

Известно, что хитин отличается повышенной упорядоченностью цепей. Поэтому в обычных условиях в присутствии кислот он практически нерастворим и для его растворения требуются особые физические и/или химические условия. Например, хитин может быть переведен в раствор в среде 5 % масс хлористого лития в диметилацетамиде. Совершенно другая ситуация у деацетили-рованного хитина - хитозана. Из-за существенного уменьшения содержания ацетамидных групп и появления легко обменивающихся с протоном среды аминных групп процесс растворения настолько облегчается, что хитозан способен полностью растворяться в подкисленных водных средах.

При повышении рН-среды происходит обратный процесс - выделение полимера в твердом состоянии. При медленном и дискретном повышении рН-среды происходит фракционирование полимера по молекулярным массам (ММ). Этот прием широко применялся при исследовании распределения по молекулярным массам подобных полимеров [3].

Очевидно, что при постепенной нейтрализации растворов хитозана сначала высаживаются фракции с наибольшей ММ. Полная нейтрализация органической кислоты (например, уксусной или L-глутаминовой) в растворе хитозана происходит при достижении значений рН водной его суспензии до величин рН = 8,5 - 9,0. При нейтрализации раствора до рН 6,9 - 7,5 часть (до 12 % масс) аминогрупп выпавшего в осадок хитозана находится в кватернизованной кислотой форме, что способствует снижению степени упорядоченности структуры полимера и увеличению его реакционной способности. Такой прием особенно полезен при проведении гетерогенных реакций хитозана, например, с янтарным ангидридом [4].

Существенно, что при большем значении степени деацетилирования (СД), равносильном увеличению концентрации аминогрупп в хитозане, и величинах ММ, меньших ~ 50 кДа, нейтрализация подкисленного водного раствора хитозана до рН = 6,9 - 7,5 может привести к незначительному высаживанию полимера или к полному его отсутствию. Например, при нейтрализации до рН = 7,05 раствора хитозана с СД = 75-82 % и ММ = 26 кДа зафиксирован выход высадившегося полимера, равный 4 % мае [4, таблица 1]. После удаления полимера из среды с рН = 7,05 фильтрованием или центрифугированием остается прозрачный раствор. Это означает, что в растворе могут быть коллоидные частицы хитозана размером не больше 0,1 мкм или < 100 нм. Частицы размером 0,2 - 0,4 мкм или 200 - 400 нм могут вызывать опалесценцию раствора или прозрачной пленки.

Известно, что рН среды желудочно-кишечного тракта изменяется от наиболее кислой (рН = 2 - 4 в желудке) до практически нейтральной - рН = 7 - 7,3 (в кишечнике). Сублингвальное применение препаратов на основе хитозана полифракционного состава, особенно в виде водорастворимых его форм и в сочетании с экстрактами сборов лекарственных растений всегда будет сопровождаться образованием в кишечнике наноразмерных частиц хитозана из его олигомерной и низкомолекулярной фракций. Известно, что удельная поверхность таких частиц может достигать значений 106 - 10* м2/г [5]. Очевидное преимущество их действия заключается в существенно возросшей склонности к адсорбции, хелато- и комплексообразованию. Это неминуемо приводит к улучшению эндоочисти-тельной и детоксицирующей функции хитозановых препаратов, а также к очистке эпителия кишечника от плотных образований токсичными фракциями овощного белка [6].

Быстрое усваивание хитозана также обусловливается наличием его олигомерной и низкомолекулярной фракций [7]. Известно, что в капиллярах различают два вида пор: мелкие (диаметр 5-10 нм) и крупные (диаметр 20 - 70 нм) [8]. Мелкие поры обеспечивают транспорт воды и растворенных в ней небольших молекул, крупные - транспорт макромолекул. Существенно, что мелких пор в 103 - 104 раз больше, чем крупных. В мембранах внутриклеточных органоидов высших организмов обнаружены трансмембранные каналообразующие белки-тримеры (порины), которые имеют заполненные водой поры, проницаемые для молекул с ММ < 600 дальтон [9]. Расчеты показывают, что в общей сложности усваивается около 2 % от принимаемой перорально дозы [7]. Учитывая высокую гидратированность полисахаридов и их олигомеров [9], можно предположить, что быстро могут усваиваться только мономер (ММ=179) и димер (ММ=340). Попадая в кровь, эти олигомеры быстро разносятся по всем органам человека. Одно из важных их действий - это коррекция иммунной системы, что также происходит многогранно. Очевидно, что эту коррекцию выполняет не вообще хитозан, а именно та олигомерная его часть, которая быстро усваивается - мономер и димер глюко-замина, что, строго говоря, должно быть еще проверено экспериментально.

Положительная роль хитозана полифракционного состава в водорастворимой форме полика-тионного электролита в действии фитохитодезов достаточно полно описана в обзоре [10]. Очевидно, что при пероральном применении фитохитодезов олигомерная (прежде всего

быстро усваиваемые мономеры и димеры в гидратированной форме) и низкомолекулярная фракции хитозана, находящиеся в кишечнике в форме наноразмерных структур, могут существенно усиливать иммуностимулирующее действие в виде сложных металлсодержащих хитозанорганичес-ких и хелат-хитозан-лектиновых комплексов [7, 11].

Известно, что хитозан в чистом виде или в смеси с полиэтиленоксидом и/или полипропиле-ноксидом используется для создания наночастиц как средства доставки лекарств [12, 13]. Наполнение наночастиц происходит при добавлении лекарственных веществ в кислый раствор хитозана. Последующее их формирование происходит путем впрыскивания этих растворов сжатым воздухом через капилляр в водный раствор гидроокиси натрия, что уже накладывает ограничения на приготовления подобных систем.

Фитохитодезы [2] по технологии получения представляют собой комплексы и ассоциаты хитозана с действующим началом фитоэкстрактов: флавоноиды, алкалоиды, гликозиды, дубильные вещества, фитонциды, органические кислоты, эфирные масла, микро- и макроэлементы в легко усваиваемой форме и т. д. По существу применение фитохитодезов может быть рассмотрено как способ доставки с помощью хитозана лекарственных веществ, наиболее полно извлеченных их фи-тосредств и сохраненных в водорастворимом конденсированном состоянии. И этот путь, как показывает многолетний опыт в клинической практике применения фитохитодезтерапии [14], является наиболее эффективным как в профилактике так и в лечении различных заболеваний человека по сравнению с традиционными методами фитотерапии. Повышенная эффективность фитохитодезов может быть обусловлена их специфическим влиянием на все стадии процессов воспаления, особенно на стадию гиперемии и связанную с ней состоянием микроциркуляции.

Воспаление в век антибиотиков перестало быть защитной реакцией теплокровных животных и человека, а осталось только основным патогенетическим фактором, имеющим место практически при всех заболеваниях человека [14]. Септическое микробное, вирусное воспаление современная медицина останавливает быстро, но далеко не всегда, например, при сепсисе умирает 70 % [15], а при асептическом воспалении «беспомощно разводят руки». Как результат миллионы погибших и калек во время войн, катастроф, несчастных случаев, отравлений, ран, ожогов, отморожений, синдрома длительного раздавливания, инфаркта [16], аутоиммунных заболеваний [17], наконец, от случайного введения внутримышечно и подкожно 10 %-ного хлористого кальция [18]. В 5-ом томе большой медицинской энциклопедии [19] подчеркивается, что воспаление - это в основном сосудистая реакция, развивающаяся как стадийное нарушение микроциркуляции.

Микроциркуляция - это кровообращение в мельчайших артериях (артериолах) и мельчайших венах (венулах). Огромное их количество переходит в капилляры артериального и венозного колен. Внутренний диаметр артериол, венул и капилляров характеризуется наноразмерностью. Быстро усваиваемые фитоэкстракты и олигомерные фракции хитозана могут выполнять роль антиоксидантов и останавливать нарушения микроциркуляции при воспалении. При этом отсутствуют осложнения, характерные для эффективных и быстродействующих средств (глюкокортикоиды, метиндол, бро-фен и другие).

Хитозан (хитин) необходим человеку как структурная единица мукополисахаридов клеточных оболочек и внеклеточного вещества органов человека и синтезируется в клетках соединительной ткани. Он улучшает кожную проницаемость и способствует нормализации состояния внеклеточного матрикса и восстановлению диффузионных процессов в водной фазе мукополисахаридного геля благодаря активации гиалуронидазы и р-глюкуронидазы - основных ферментов, регулирующих диффузионный транспорт веществ между кровью, лимфой и клетками ткани и миграцию самих клеток при заживлении ран, в процессе развития или восстановления функциональной способности. Механизм комплексного действия наружного применения мазевых форм хитозана полифракционного состава и его модифицированных гелей обусловливает быстрое снятие отечности и болевого синдрома при травмах, ушибах, растяжениях и, как следствие, приводит к функциональному восстановлнию.

В заключение отметим особенно высокую эффективность фитохитодезтерапии на основе комплексного применения фитохитодезов с хитозансодержащими мазями, включая и гелевый хитозан полифракционного состава на основе водных сред, обогащенных микро- и макроэлементами и/или экстрактами лекарственных растений.

Литература

1. Комаров Б.А., Албулов А.И. Способ получения водорастворимых форм хитозана. Патент РФ № 2215749 от 14.06.2001.
2. Комаров Б.А., Албулов А.И., Трескунов К.А., Погорельская Л.В., Червинец В.М. Способ получения фитохитодезов. Патент РФ № 2204402 от 14.06.2001.
3. Рафиков СР., Павлова С.А., Твердохлебова И.И. Методы определения молекулярных весов и полидисперсности высокомолекулярных соединений. М: ихд. АН СССР. 1963.
4. Комаров Б.А., Албулов А.И., Белов М.Ю., Самуйленко А.Я., Фоменко А.С, Шинкарев СМ., Трунов A.M. Способ получения натриевой соли сукцината хитозана. Патент РФ № 2144040 от 07.04.1998.
5. Погорельская Л.В., Трескунов К.А., Трякина И.П., Комаров Б.А., Турьянов М.Х., Петрова Е.В. Способ лечения инфекционных заболеваний. Патент РФ № 2174000 от 22.02.2000.
6. Muzzareli R.A.A., Vincenzi M.D. Abstracts book. 1st International conference of the european chitin society. Brest - France. September 11-13. 1995. P. 6.
7. Погорельская Л.В., Комаров Б.А., Костенко A.A., Албулов А.И. Средство для лечения инфекционных заболеваний. Патент РФ № 2273484 от 22.03.2004.
8. Левин Ю.М. Лечение, оздоровление, профилактика в условиях кризиса экологии организма. М: изд. МГОУ. 1998. С. 50.
9. Кольман Я., Рем К.Г. Наглядная биохимия. М: изд. «Мир». 2000. С. 46, 222.
10. Б.А. Комаров. Применение водорастворимых форм хитозана для лечения и профилактики различных заболеваний. «Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты». Сборник научных трудов РАЕН. Вып. 13. М: РАЕН. 2005. С. 190.
11. Польский С Патент США № 5912000 от 15.06.1999.
12. Рашидова С.Ш., Бардин СВ., Воропаева Н.Л., Рубан И.Н. Наночастицы на основе хитозана как средства доставки лекарств. Материалы 7-ой Международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». Санкт-Петербург - Репино. 15-18 сентября 2003. Изд. ВНИРО. С. 190.
13. Рашидова С.Ш., Милушева Р.Ю., Воропаева Н.Л., Никонович Г.В., Бурханова Н.Д., Югай СМ., Максудова Ш., Рубан И.Н. Формирование наночастиц в системах на основе хитозана. Материалы 8-ой Международной конференции «Современные перспективы в исследовании хитина и хитозана». Казань. 12-17 июня 2006. Изд. ВНИРО. С. 124.
14. К.А. Трескунов. Воспаление, как основной патогенетический фактор теплокровных животных и человека. Фитохитодезтерапия. Отдаленные результаты. «Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты». Сборник научных трудов РАЕН. Вып. 13. М: РАЕН. 2005. С. 219.
15. Трескунов К.А. «Записки фитотерапевта». Книга 4. Издание 3. М: 2006. С. 206 - 221.
16. Трескунов К. Травы - лекарства от стенокардии. Журн. «Будь здоров». № 2. 2000. С. 17 -20.
17. Трескунов К.А. Клиническая фитология аутоиммунных заболеваний. Журн. «Практическая фитотерапия». № 1. 2006. С. 4 - 13.
18. Трескунов К.А. Клиническая фитология воспаления. Журн. «Практическая фитотерапия». № 1. 1997. С. 33-38.
19. Рапопорт Я. БМЭ. Том 5. Издание 2. 1958. С. 1062 - 1098.

Б.А. Комаров, А.И. Албулов, К.А. Трескунов, Л.В. Погорельская
ИПХФРАН, ВНИТИБП РАСХН, РМАПО МЗ, Черноголовка, Россия