Введение к работе
Актуальность темы. Приоритетной задачей медицины является сохранение и укрепление здоровья населения. Ввиду этого является актуальной разработка природных биологически активных отечественных препаратов. В данном аспекте значительный интерес представляют компоненты лечебных грязей.
Грязелечение относится к одному из древних способов терапии различных заболеваний, и, несмотря на это, до настоящего времени находит широкое применение в медицинской практике (Самутин Н.М., Кривобоков Н.Г.,1997; Казьмин, 2001; Пеклина Г.П., 2002; Джабарова Н.К., 2003). Пелоидотерапию успешно используют при патологиях опорно-двигательного аппарата (Киверцева И. А., 1982; Нагиев Ю.К., 1990; Антонюк Н.В., 2005), периферической и центральной нервной системы (Калинин СВ., 2003), желудочно-кишечного тракта (Гордиенко В.Г., 1998; Орехова Л.Ю., Рыжова В.Н., Зильберборд М.Е., 2003), ЛОР-органов (Осина Т.Д., 2001), в гинекологии и андрологии (Гречкина B.C., 2007), при ряде кожных заболеваний (Ке-сидиЕ.Г.,2007).
Вместе с тем, санаторно-курортное лечение нативными грязями сопряжено с рядом проблем, среди которых - масштабное истощение запасов пелоидов (Буткова, 1999), деградация грязевых залежей вследствие изменения экологической чистоты (Адилов, Дубовской, Зотова, 1996), высокая стоимость содержания грязелечебниц (Самутин Н.М., Кривобоков Н.Г., 1997). Ещё более значимым ограничивающим фактором является рост числа пациентов, которым нативная пелоидотерапия противопоказана как чрезмерно нагрузочная процедура. Среди них - больные сахарным диабетом (Топурия Д.И., 2004), заболеваниями сердечно-сосудистой системы (Ба-ранцева Л.П., 2002), онкологическими заболеваниями и др.
В связи с этим, перспективным является новый подход в пелоидотерапии -преформирование, то есть выделение из лечебных грязей отдельных компонентов, обладающих биологической активностью, с целью их самостоятельного использования. Такими компонентами выступают специфические органические вещества гу-миновой природы, которые являются ведущим лечебным фактором в низкоминерализованных иловых сульфидных грязях (Агапов А.И., 1999; Аввакумова Н.П., 2002).
Важным, при этом, является всесторонне обосновать с позиции доказательной медицины возможность и объективность преформированной пелоидотерапии, а именно установить метаболические мишени воздействия отдельных фракций гуми-новых веществ пелоидов.
В литературе встречаются многочисленные данные о противовоспалительном (Кривопалова М.А., 2007; Катунина Е.Е., 2007), адаптогенном (Куликов В.Ю., 2001; Бузлама А.В., 2010), антитоксическом (Агапов А.И., Аввакумова Н.П., Меже-валова Н.И., 1998), обезболивающем, противоотёчном (Аввакумова Н.П. с соавт.,
2002), диуретическом (Дубищев А.В., 2010), гипоаллергенном (Гостищева М.В., 2008) действии гуминовых веществ.
При этом в Российской Федерации не зарегистрировано в качестве лекарственного средства ни одного препарата на основе природных специфических органических веществ гуминового ряда (Беркович A.M., 2007), что обусловлено недостаточностью результатов их исследований и противоречивостью сведений о медико-биологических свойствах и механизмах действия.
Отсутствие в информационных источниках сведений о влиянии отдельных фракций гуминовых веществ пелоидов на метаболические процессы, протекающие в организме человека, как в норме, так и при патологии, обуславливает новизну проведённого диссертационного исследования.
Цель исследования. Изучить структурно-функциональные особенности, выявить метаболические эффекты и установить наиболее активную фракцию в ряду гуминовых веществ пелоидов.
Задачи исследования:
Выделить и идентифицировать по общепринятым критериям специфические органические компоненты низкоминерализованных иловых сульфидных грязей: фульвовые, гиматомелановые, гуминовые и гумусовые кислоты.
Определить структурно-функциональные особенности специфических органических компонентов пелоидов физико-химическими методами: ИК-спектро-скопия и резонансная масс-спектрометрия.
Выявить каталитическую активность специфических органических компонентов пелоидов: каталазную, сахаразную, редуктазную и полифенолоксидазную.
Изучить влияние специфических органических компонентов пелоидов на показатели клеточного метаболизма в модельных экспериментах in vitro: на активность митохондриальных и цитоплазматических дегидрогеназ, АТФазную активность и цитотоксический эффект.
Установить влияние специфических органических компонентов пелоидов на показатели метаболизма in vivo в моделях окислительного стресса, гемолитической анемии и диабета.
Научная новизна исследования. Автором получены новые данные о структурно-функциональной организации специфических органических компонентов пелоидов с использованием ИК-спектроскопии и резонансной масс-спектрометрии. Установлено, что супрамолекулярные комплексы гуминовых веществ пелоидов содержат два основных компонента: хинон-бензольное ядро и жирнокислотную периферическую часть. Анализируемые данные полученных масс-спектров с использованием диаграмм ван Кревелена позволяют сделать вывод о наличии во фракциях гуминовых веществ пелоидов белковых и липидных фрагментов. По совокупности
результатов структурного анализа предложена мицеллярная модель строения гуминовых веществ.
Впервые установлено влияние специфических органических компонентов пелоидов на показатели клеточного метаболизма. При проведении модельных экспериментов in vitro показано, что фракции гуминовых веществ пелоидов обладают цитопротекторным и пролиферативным эффектами. Впервые выявлены метаболические изменения при введении отдельных фракций гуминовых веществ пелоидов в моделях окислительного стресса, гемолитической анемии, диабета.
Научно-практическая значимость. Получены новые данные, раскрывающие особенности метаболических процессов при действии специфических органических компонентов пелоидов, которые позволяют объяснить на биохимическом уровне терапевтические эффекты практической пелоидотерапии. Совокупность новых сведений о структурно-функциональной организации гуминовых веществ пелоидов является руководящим материалом при выработке рекомендаций по рациональному санаторно-курортному лечению нативными грязями. Использование результатов работы в медицинской и фармацевтической практике позволит создать новый класс лекарственных средств сочетанного действия на основе экологически чистых природных веществ с доступной сырьевой базой.
Основные положения, выносимые на защиту:
Обоснование принадлежности специфических органических компонентов, выделенных из низкоминерализованных иловых сульфидных грязей, к классу гуминовых веществ, а именно к фульвовым, гиматомелановым, гуминовым и гумусовым кислотам по международным идентификационным признакам: элементному составу, степени окисленности, коэффициенту цветности и характеристическим полосам ИК-спектров.
Результаты изучения структурных компонентов отдельных фракций гуминовых веществ пелоидов физико-химическими методами: ИК-спектроскопии и резонансной масс-спектрометрии.
Совокупность результатов изучения каталитической активности фракций гуминовых веществ пелоидов: каталазной, сахаразной, редуктазной и полифе-нолоксидазной.
Блок данных о влиянии отдельных фракций гуминовых веществ пелоидов на показатели клеточного метаболизма в модельных экспериментах in vitro: на активность митохондриальных и цитоплазматических дегидрогеназ, на АТФазную активность, цитотоксический эффект.
Экспериментальные данные о влиянии отдельных фракций гуминовых веществ пелоидов на метаболические показатели организма в условиях in vivo в модельных системах окислительного стресса, гемолитической анемии, диабета.
Внедрение результатов в практику. Результаты диссертационного исследования внедрены в учебный процесс кафедры общей, бионеорганической и биоорганической химии и кафедры химии фармацевтического факультета ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России (акты внедрения от 19.12.2011г). Наряду с этим, результаты диссертационного исследования внедрены в практическую деятельность санитарно-гигиенической лаборатории и отдела целевой экспертизы и экспериментальных токсикологических исследований ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Самарской области» (акт внедрения от 19.12.20Иг).
Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на первой Международной конференции по гуминовым инновационным технологиям (ГИТ) «Природные и синтетические полифункциональные соединения и наноматериалы в медицине и биомедицинских технологиях» (4-8 ноября 2010 г., МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва); на полуфинале конкурса инновационных проектов «Зворыкинский проект» в номинации «Медицинские и фармацевтические технологии» (25-27 ноября 2010г., Москва); на Всероссийской конференции с международным участием Аспирантские чтения «Молодые учёные медицине» (2010, 2011 гг., СамГМУ, Самара); на Всероссийской научно-практической конференции «Современная фармацевтическая наука и практика: традиции, инновации, приоритеты» (24-26 мая 2011г., СамГМУ, Самара); на XV и XVI Всероссийском Конгрессе «Экология и здоровье человека» (октябрь 2010, 2011 г., Самарский научный центр РАН, Самара); на научной проблемной комиссии «Фундаментальные медицинские и биологические науки» (21 октября 2011 г., при Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения и социального развития РФ, Самара).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 работ, из них 4 работы в ведущих рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ. Получено рационализаторское предложение ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России №122 от 01.02.2011г. «Средство природного происхождения для лечения инфицированных ран на основе хелатокомплекса гуминовых кислот пелоидов с ионами серебра» (Жернов Ю.В., АввакумоваН.П., Жданова А.В.).
Связь задач исследования с планами научных работ. Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России (государственная регистрация №01200809998).
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 165 страницах машинописного текста, содержит 33 таблицы, 50 рисунков. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), описания материалов и методов исследования (глава 2), трёх глав (глава 3, 4, 5), отражающих результаты собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, приложения и списка литературы, включающего 221 источник, из которых 62 на иностранных языках.
