Содержание к диссертации
Введение
Глава I Обзор литературы 10
1.1. Место элементов в организме - условия обмена между организмом и окружающей средой 10
1.1.1. Условия содержания микроэлементов в окружающей среде. Геохимические циклы элементов 10
1.1.2. Гомеостаз элементов в организме - поступление, превращение, выделение 14
1.1.3. Роль микроэлементов в организме человека. Микроэлементозы 19
1.2. Лекарственные средства, содержащие микроэлементы: минеральные воды, гомеопатические лекарственные средства, биологически активные добавки 32
1.2.1. Геохимия минеральных вод 32
1.2.2. Состав и лечебное действие минеральных вод 38
1.2.3. Стандартизация и контроль качества минеральных вод 50
1.2.4. Гомеопатические лекарственные средства, биологически активные добавки 55
1.3. Методы исследования минеральных вод 58
1.3.1. Методы изучения микроэлементного состава 58
1.3.2. Методы определения биологической активности, основанные на термодинамическом и кинетическом подходах 64
Глава II Методы исследования 72
2.1. Объекты исследования 72
2.2. Элементный анализ 73
2.2.1. Пробоподготовка образцов для элементного анализа 73
2.2.2. Определение содержания микроэлементов методом атомно-абсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией 74
2.2.3. Определение содержания микроэлементов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой 75
2.3. Лазерные методы 76
2.3.1. Визуализация динамики движения дисперсной фазы 76
2.3.2. Численное и массовое распределение частиц по размерам 77
2.4. Исследования биологической активности 78
2.4.1. Исследования с использованием клеточного биосенсора 78
2.4.2. Установка для исследования температурной зависимости кинетики гибели 79
2.5. Статистическая обработка результатов измерений 80
Глава III Результаты исследования 82
3.1. Определение микроэлементного состава исследуемых образцов минеральных вод и некоторых других препаратов 82
3.2. Биологическая активность минеральных вод 99
3.3. Пример действия минеральных вод на микроэлементный состав периферической венозной крови человека 110
Глава IV Обсуждение результатов 113
4.1. Выбор методов исследования и пробоподготовки образцов 113
4.2. Биологическая активность многокомпонентных систем 116
4.2.1. Кинетический подход в характеристике биологической активности 116
4.2.2. Неаддитивные эффекты 119
4.3. Микроэлементы в минеральных водах 122
4.3.1. Роль микроэлементов в биологической активности минеральных вод... 122
4.3.2. Действие минеральных вод на микроэлементный состав периферической венозной крови человека 124
4.3.3. Марганец отвечает за биологическую активность природной минеральной воды «Боржоми» 125
4.3.4. Возможные взаимодействия микроэлементов внутри клетки 126
4.3.5. Предположение о содержании микроэлементов в составе субмикронных частиц дисперсной фазы. Сопоставление с наночастицами 127
Выводы 132
Библиографический список 133
- Условия содержания микроэлементов в окружающей среде. Геохимические циклы элементов
- Гомеопатические лекарственные средства, биологически активные добавки
- Определение микроэлементного состава исследуемых образцов минеральных вод и некоторых других препаратов
- Предположение о содержании микроэлементов в составе субмикронных частиц дисперсной фазы. Сопоставление с наночастицами
Введение к работе
Актуальность темы.
Лекарственные средства неорганической природы (индивидуальные и комбинированные) находят широкое применение в современной медицинской практике. Успех терапии микро- и макроэлементами может быть объяснен постоянством относительного содержания элементов металлов в живых организмах, называемых элементными профилями. Элементные профили как способ представления мультиэлементной композиции живого вещества хорошо известны в биогеохимии [37, 41]. Начало этим исследованиям положено В.И. Вернадским: замеченное постоянство содержания в живых организмах всех элементов позволило высказать гипотезу о необходимости для функционирования живого всех элементов периодической системы Д.И. Менделеева [22]. Явление постоянства состава элементных профилей [62, 77] позволяет говорить о таком механизме терапии с использованием микроэлементов, при котором металл действует не на определенную мишень (фермент, рецептор, ионный канал), подобно большинству аллопатических органических препаратов (являющихся либо ингибиторами ферментов, либо соединениями, имеющими высокое сродство к специфическим мембранным рецепторам), а на весь метаболизм в целом [80]. Действительно, изучение интегрального метаболизма металлов оказывается важным средством диагностики и лечения широкого круга заболеваний, вызванного как экологическими факторами и особенностями профессиональной деятельности, так и различными нарушениями гомеостаза металлов самой различной этиологии [2,91]
В настоящее время наблюдается повышение объемов потребления населением минеральных вод и биологических активных добавок (БАД) с использованием микроэлементов, в практическое здравоохранение введены десятки гомеопатических лекарственных средств (ГЛС), 20% из которых представляют неорганические соединения либо их смеси [80]. Все эти средства могут быть классифицированы как комбинированные лекарственные препараты неорганической природы, оказывающие влияние на метаболизм при сложных болезнях обмена веществ. Но так ли они безопасны при длительном применении? Для многих микроэлементов в составе минеральных вод государственное нормирование не предусмотрено ГОСТ 13273-88 или другой нормативной документацией, поэтому производители часто контролируют лишь содержание макроэлементов (кальций, магний, калий, натрий). Для решения этой проблемы необходимо искать новые подходы в стандартизации и контроле качества комбинированных лекарственных препаратов неорганической природы. Цель и задачи исследования.
Мы предположили, что именно микроэлементный состав минеральных вод обуславливает их эффективность при лечении сложных болезней обмена веществ. Для этой цели - установить связь между содержанием микроэлементов металлов и биологической активностью минеральных вод как комбинированных препаратов неорганической природы - нами было проведено как изучение содержания ряда микроэлементов в столовых и лечебно-столовых минеральных водах, так и определение их биологической активности на модельном объекте. Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:
1. По результатам контрольных испытаний выбрать из современных методов аналитической химии оптимальный метод определения Cd, Си, Ni, Pb, Mn, Zn, Cr, Al, Fe, As, V в минеральных пробах.
2. Разработать соответствующую методику пробоподготовки для измерения содержания перечисленных микроэлементов в минеральных пробах.
3. С помощью выбранного метода анализа и разработанной пробоподготовки изучить содержание ряда микроэлементов в минеральных водах.
4. С помощью клеточного биосенсора по данным аррениусовских параметров кинетики гибели провести сравнительный анализ биологической активности ряда минеральных вод естественного происхождения и искусственных минеральных водах.
5. Провести сравнительный анализ биологической активности и микроэлементного состава природных лечебно-столовых и искусственных минеральных вод.
Научная новизна.
Впервые проведено комплексное исследование содержания микроэлементов Cd, Си, Ni, Pb, Mn, Zn, Cr, Al, Fe, As, V и определены характерные микроэлементные профили в природных минеральных водах следующих торговых наименований: «Боржоми», «Боржоми легкий», «Новотерская», «Ессентуки №4», «Ессентуки №17», «Нарзан», «Кисловодская целебная», «Полюстрово», «Славяновская», «Святой источник», «Долина нарзанов», «Аква минерале», «Бон аква», «Перье» и искусственных минеральных водах, составленных из солей s-элементов согласно нормативной документации (ГОСТ и ТУ).
Изучена биологическая активность природных минеральных вод «Боржоми», «Новотерская», «Ессентуки №17», «Нарзан» на клеточном биосенсоре (S. ambigua).
Проанализирована взаимосвязь биологической активности минеральных вод указанных торговых наименований с концентрацией содержащихся в них микроэлементов.
Впервые проведено сравнение биологической активности и микроэлементного состава природных минеральных вод и их искусственных аналогов, составленных из солей s-элементов, выявлена разница по изученным показателям.
Показано снижение биологической активности и изменение микроэлементного состава природных минеральных вод при длительном хранении, нарушении температурного режима и условий хранения.
Выявлено влияние минеральной воды «Боржоми» (скв. 38-Э) при ежедневном приеме на состав периферической венозной крови человека.
Проведена аналогия между природой лечебного эффекта минеральных вод и гомеопатических лекарственных средств.
Получены указания на присутствие в исследуемых минеральных водах субмикронной дисперсной фазы, в составе которой могут находиться микроэлементы. Практическая значимость работы:
Полученные в результате проведенной исследовательской работы результаты могут служить исходным материалом для последующей разработки государственного нормирования концентраций микроэлементов в минеральных водах, так как вследствие природного происхождения минеральных вод содержание в них микроэлементов характеризуется определенной вариабельностью, в том числе для проб одной скважины. Получены характеристические микроэлементные профили минеральных вод 14 торговых наименований, которые могут служить свидетельством подлинности данных минеральных вод.
Разработанный метод анализа микроэлементного состава вошел в проект нового руководящего документа по химическому анализу природных вод в рамках темы I плана НИОКР Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.
Методики определения биологической активности минеральных вод внедрены в учебный процесс (специальность фармацевтическая химия) кафедры фармацевтической и токсикологической химии медицинского факультета РУДН.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Измерение содержания микроэлементов в минеральных водах требует минерализации образцов в жестких условиях в герметичных системах.
2. Содержание ряда микроэлементов в лечебно-столовых минеральных водах может превышать суточную потребность в них организма человека при употреблении минеральных вод в качестве столового напитка.
3. Биологическая активность минеральных вод, охарактеризованная по параметрам взаимодействия клеточного биосенсора с исследуемыми образцами по двухстадийной кинетической схеме клеточных превращений, коррелирует с концентрацией некоторых микроэлементов (например, марганца).
4. Ряд полученных данных по микроэлементному составу с учетом особенностей геохимии минеральных вод указывают на возможное нахождение микроэлементов в составе субмикронных алюмосиликатных частиц дисперсной фазы.
Апробация работы: Основные результаты исследования обсуждались на конференциях: VIII Российский национальный конгресс "Человек и лекарство" (2001, Москва), Научно-педагогическая конференция "Здоровье и образование" (2001, Москва), IX Российский национальный конгресс "Человек и лекарство" (2002, Москва), Международная научно-практическая конференция «Фармацевтическое дело - прошлое, настоящее и будущее» (2002, Москва), XXI международный симпозиум «Эколого-физические проблемы адаптации» (2003, Москва), X Российский национальный конгресс "Человек и лекарство" (2003, Москва), International Conference «The impact of global environmental problems on continental and coastal marine waters» (2004, Geneve), XI Российский национальный конгресс "Человек и лекарство" (2004, Москва), I Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Биоэлементы» (2004, Оренбург).
Условия содержания микроэлементов в окружающей среде. Геохимические циклы элементов
Процессы миграции и массообмена химических элементов между живыми организмами и окружающей средой являются предметом биогеохимии. Основы этой науки, изучающей жизнедеятельность организмов в качестве ведущего фактора миграции и распределения масс химических элементов на Земле, заложил В.И. Вернадский [21].
В 1909 году В.И. Вернадским была высказана гипотеза «всюдности» всех химических элементов, согласно которой обнаружение всех химических элементов в любом образце является лишь вопросом чувствительности применяемого метода измерения пробы, т.е. причиной кажущегося отсутствия каких-либо элементов в пробе является не реальная редкость или частота встречаемости, а низкая концентрация их в изучаемых пробах. Таким образом, все три наружные оболочки Земли - земная кора, гидросфера и атмосфера - оказываются тесно связанными между собой содержащимися в них химическими веществами, проникающими их одной сферы в другую [22].
Основной запас химических элементов находится в земной коре, где преобладающими являются восемь элементов: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, калий и натрий. Эти элементы образуют самостоятельные соединения, основными из которых являются силикаты алюминия, железа, кальция, магния, калия, натрия [37]. Содержание других элементов в земной коре количественно отличается от первой группы более чем на десять порядков. Элементы второй группы, достаточно многочисленной, в общем случае не образуют самостоятельных соединений и распылены в земной коре - это так называемые рассеянные элементы (rare, minor, trace elements). Формы существования рассеянных элементов варьируются в зависимости от уровня дисперсности от акцессорных минералов до изоморфных замещений [104]. Особенностью нахождения редких элементов является их способность концентрироваться или рассеиваться, что объясняет низкое содержание их в рудах по отношению к массам, рассеянным в верхнем километровом слое земной коры континентов. Концентрации химических элементов в земной коре не являются постоянными величинами, для геохимической структуры характерны колебания относительно нормы. Содержание рассеянных химических элементов, способных накапливаться в почве в концентрациях, превышающих диапазон безопасных экспозиций, регламентировано Минздравом РФ [11]. В первую очередь это касается элементов 1-й группы опасности [10], куда включены ртуть, свинец, кадмий, мышьяк, бериллий. Изменения концентраций химических элементов в земной коре влекут за собой изменение уровня их содержания в других компонентах природной среды: воде и атмосферном воздухе, а также в живом веществе планеты [20]. Предельно допустимые концентрации элементов в атмосферном воздухе и водах также строго определены соответствующей нормативной документацией [11, 81] с указанием класса опасности нормируемых микроэлементов.
Под живым веществом планеты понимают совокупность всех организмов, характеризуемую массой и химическим составом. Последний так же, как и в случае инертных оболочек Земли, не является статичным, но находится в непрерывном изменении. Считают [21, 37, 48], что между живым веществом и относительно инертной окружающей средой происходит непрерывный, селективный и направленный массообмен, являющийся условием существования живых организмов. Следствием этого постоянного взаимодействия является размах колебаний концентраций главных и особенно рассеянных элементов не только в различных биохимических объектах, но даже в одних и тех же организмах в зависимости от среды обитания и стадии развития, и, более того, в одном организме концентрация одного и того же элемента в разных тканях и органах неодинакова [90].
И наоборот, живое вещество играет ведущую роль в миграции химических элементов - циклах массообмена. Наиболее яркими примерами подобных циклов могут служить глобальный цикл углерода, кислорода и водорода [37], особо важные для биосферы, поскольку перечисленные элементы являются строительным материалом живого вещества, а кислород является продуктом жизненных процессов и одновременно одним и основных условий ее существования. Важны также циклы серы, азота, хлора и фосфора, наряду с вышеперечисленными элементами формирующие белок. Биогеохимические циклы рассмотренных элементов имеют общие черты, что обусловлено их извлечением из основных пород (минералов) [76], Основные мигрирующие массы элементов соответствуют биологическому круговороту, и лишь ничтожно малая ее часть содержится в живом веществе. Различия в циклах связаны с избирательным удержанием этих элементов в биомассе, свидетельствующим об их относительной необходимости для живого вещества в состоянии равновесия с инертной средой. В общем случае каждый цикл соответствует схеме «суша - океан - атмосфера -суша».
Что касается циклов массообмена тяжелых металлов, то они обусловлены особенностью рассеянных элементов концентрироваться и создавать локальные аккумуляции с аномально высокими концентрациями [2, 21, 35. 166, 170. 214]. Металлы способны взаимодействовать с азот- и серосодержащими группами органических соединений, благодаря чему являются необходимой частью ферментативной системы. Металлы также могут быть рассмотрены как группа опасных загрязнителей среды и одновременно как важные компоненты минерального питания. Все это делает проблематичным выяснение закономерностей массообмена металлов, хотя отмечают [37], что биогеохимические циклы их имеют некоторые общие черты. На примере циклов свинца и цинка было показано, что практически 100% массы металлов сосредоточено в осадочной оболочке, ведущее значение в циклах имеют процессы, связанные с живыми организмами — круговорот химических элементов, фотосинтез.
На протяжении всей геологической истории природные воды характеризовались насыщенностью тяжелыми металлами, постоянный избыток которых удалялся в осадки, соответственно, живые организмы существовали и эволюционировали в условиях насыщения природных вод металлами, концентрации которых в системе вода-осадок поддерживались в равновесии [39]. Полностью структура массообмена тяжелых металлов в настоящее время не выяснена, но связь между содержанием их в инертных средах планеты и в живом веществе очевидна.
Гомеопатические лекарственные средства, биологически активные добавки
Общепринято, [21, 55, 74, 76] что гидросфера Земли сформировалась за счет дегазации планеты в процессе ее эволюции. Процессы дегазации мантии и в настоящее время продолжают играть заметную роль в формировании подземной гидросферы, особенно на молодых платформах [58, 219].
В нашей стране было заложено новое направление гидрогеологических исследований, особенно отмечающих важную роль подвижности подземных вод и участия их в процессе водообмена между пятью глобальными водными оболочками [20]. Этот фактор рассматривается как основной для формирования их ресурсов, режима, химического состава. По степени интенсивности водообмена в земной коре выделяют вертикальные гидрогеологические зоны, в которых вследствие действия термобарического градиента в различных физико-химических и фазовых состояниях осуществляется движение подземных вод. Основными факторами, определяющими это движение, являются как фильтрационные параметры горных пород - пористость, проницаемость, трещиноватость, так и свойства самих флюидов - как вязкость и объемных вес, зависящие от температуры, пластовых давлений и минерализации. Эти две группы факторов выделяют практически во всех перечисленных работах [44, 55, 74, 76]. В зависимости от конкретных гидрогеологеских, гидродинамических и физико-химических условий в формировании химического состава подземных вод могут играть ведущую роль один, два, или одновременно несколько процессов массопереноса, к которым относятся растворение, осаждение, выщелачивание, ионный обмен, сорбция, десорбция, гравитационная дифференциация, плавление, кристаллизация, испарение, конденсация и т.д. В системе «вода-порода-газ» эти процессы имеют место в той или иной степени, вследствие наличия градиентов температур, давлений, концентраций химических элементов и геофизических, особенно электрического полей [207,208].
Так, в зоне аэрации горно-складчатых районов, где, вследствие сильного расчленения рельефа и трещиноватости песчано-глинистых и карбонатных пород, чрезвычайно высоки скорости движения подземных вод (10-100 м-сут), преобладают процессы растворения и ионного обмена. Поэтому здесь подземные воды, как правило, пресные и ультрапресные, а по составу - сульфатные, гидрокарбонатные кальциевые, магниево-кальциевые и натриевые [58, 169]. В зоне активного водообмена преобладают процессы растворения, ионного обмена и выщелачивания. Ведущую роль здесь играют также процессы конвективного тепломассопереноса, и, с ростом глубин, молекулярно-диффузионного массопереноса. Вследствие этого минерализация подземных вод в отдельных районах и водоносных горизонтах увеличивается до 3-5 г/л, и в составе этих вод растет содержание хлоридов натрия. Таким образом, четко прослеживается зональность гидротермических, гидрогеохимических и гидродинамических характеристик, тесно связанных между собой [52] . В общем случае с глубиной растет как температура, так и минерализация вод, причем закономерно меняется их химический состав (обычно от гидрокарбонатных к сульфатным), замедляется скорость их латерального перемещения и возрастают приведенные напоры [55].
Важную роль в формировании химического состава подземных вод играют разнообразные свойства и процессы природной геологической среды, в которой вода оказывается. Так, формирование углекислых вод связывается с погребенными на значительных грубинах неоинтрузивными очагами [59]. Последние, разогревая вмещающие горные породы, продуцируют большое количество углекислого газа, бора, кремнекислоты и других глубинных компонентов. Обладая высокой миграционной способностью, С02 переходит в вышележащие водоносные горизонты, образуя, где это позволяют гидрогеологические условия, месторождения жильных, трещиноватых и пластовых углекислых вод различного химического состава. Вместе с С02 вдоль глубинных разломов мигрируют в вышележащие горизонты соединения бора, кремнезема, мышьяка, фтора, лития, железа, которые придают специфические черты углекислым источникам [55].
Появление сульфатных кальциевых и натриевых вод объясняется с одной стороны растворением гипса, ангидрита и других сульфатных минералов, а с другой - окислением широко распространенных в осадочной толще сульфидных минералов [115]. Кальций- и гидрокарбонат-ионы образуются вследствие растворения карбонатных пород - известняков и доломитов. За счет доломитов в воды привносится некоторое количество магния [151]. Источником натрия являются разлагающиеся полевые шпаты и реликтовые морские соли. Последние представляют также источник хлора [76].
Хлоридные натриевые и кальциевые воды с возрастающей минерализацией вплоть до рассолов формируются по мере погружения водоносных горизонтов и представляют подавляющую часть подземной гидросферы. Они образуются вследствие концентрирования и десульфирования сульфатных и гидрокарбонатных вод в восстановительной среде зоны затрудненного водообмена [58]. Хлоркальциевые воды формируются при метаморфизации седиментационных морских вод под воздействием высоких температур и горного давления в условиях гидрогеологически закрытых структур. Решающими при этом считаются процессы сульфатредукции и катионного обмена кальция [55].
Формирование сульфидных вод объясняется процессами десульфатизации при наличии органического вещества и процессами окисления широко распространенных в осадочной толще сульфидных минералов, чему благоприятствует наличие растворенной С02 в инфильтрационных водах [29, 121].
Формирование йодо-бромных вод происходит в результате перераспределения этих элементов в системе «горная порода - вода - органическое вещество» в процессе седименто-диагенеза. Соединения йода, содержащиеся в значительных количествах в морской флоре и фауне, в процессе диагенеза морских осадков переходят в иловые растворы и поглощаются глинистыми сорбентами. На последующей стадии катагенеза йод мигрирует из горных пород и накапливается в подземных водах. Бром, обладая высокой растворимостью в воде, переходит в воды из нефтегазоносных структур и накапливается за счет выщелачивания галогенных минералов и подземного испарения флюидов под влиянием высоких температур в подземной гидросфере [13].
Кремнистые минеральные воды, ассоциирующие с углекислыми, йодо-бромными и азотно-щелочными, обычно содержат повышенные концентрации ионов железа, мышьяка, фтора, бора. Кремний присутствует в подземных водах обычно в виде метакремниевой и ортокремниевой кислот, их гидросиликатов и в коллоидной форме [54].
Воды, богатые микроэлементами, например, железистые мышьяковистые минеральные воды с повышенным содержанием марганца, меди, алюминия, цинка разгружаются во многих углекислых источниках [1, 214]. Генезис таких вод однозначно не установлен.
Определение микроэлементного состава исследуемых образцов минеральных вод и некоторых других препаратов
В последнее десятилетие в медико-фармацевтической практике заметно возрос интерес к гомеопатии, в обращение введены десятки гомеопатических лекарственных средств (ГЛС). Однако на фоне широкого применения нового класса препаратов (в особенности, препаратов неорганической природы, составляющих приблизительно 20% от общего числа зарегистрированных ГЛС) наблюдается ряд проблем, вызванных спецификой гомеопатии [68]: остро стоит вопрос о химическом составе многих неорганических гомеопатических средств, практически отсутствуют сведения о механизмах действия при различных «разведениях », т.е. неизвестны виды классические кривых «Доза-Ответ», невозможность создания единого подхода в стандартизации гомеопатических препаратов. Эти и другие перечисленные ниже причины являются серьезным препятствием для создания системы управления качеством ГЛС [80].
Специфика гомеопатии такова, что в основе данного вида регулирующей терапии лежит воздействие на процессы саморегуляции организма с помощью лекарств, подобранных строго индивидуально и применяемых в диапазоне крайне малых доз -обычно это крупинка сахара или капля спиртово-водного раствора с нанесенной на нее динамизированной информацией об исходном продукте. В ходе приготовления ГЛС исходное вещество претерпевает несколько степеней разведения или растирания, этот процесс называют потенцией или разведением, причем высоко потенциированные препараты определяются как сильнодействующие и рекомендуются к применению в случаях острых форм заболеваний [14, 31]. Механизм действия гомеопатических лекарств пытались объяснять неоднократно, но на сегодняшний день нет единой общепризнанной теории. Все существующие гипотезы можно объединить в три большие группы [51]: 1. регуляторные, когда влияние гомеопатических лекарственных препаратов на организм человека связывают с регуляторным действием на какую-либо из систем (вегетативную, иммунную и др.); 2. мировоззренческие или философские; 3. информационные, информационно-полевые, информационно-энергетические. Часто результаты гомеопатического метода лечения рассматривались с точки зрения психотерапии (эффект плацебо). Однако данные неонатальной и ветеринарной гомеопатии [136] свидетельствуют об ограниченности такого подхода. Остановимся немного подробнее на регуляторных подходах, имеющих непосредственное отношение к фармацевтической химии. Для обеспечения саморегуляции организма, поддержания его гомеостаза большое значение имеет метаболическая регулирующая система (потенции - 1х, 2х, Зх, 6х). Она представляет собой процессы, основанные на законах физики и химии: диффузию, осмос, регуляцию равновесия химических реакций и т. п. Эта система имеет сродство с гомеопатическими препаратами из минеральной группы, обеспечивая восстановлении гомеостаза всех регулирующих систем через первичное воздействие на метаболизм гомеопатических доз ЛС неорганической природы [92].
В ходе экспериментального изучения микроэлементного баланса в клетках объектов различного иерархического уровня при действии гомеопатических доз ионов металлов было обнаружено [80], что, несмотря на вариабельность содержания металлов, в клетках различных организмов (от прокариот до человека) остаются постоянным их мольные соотношения, известные в биогеохимии как элементные профили. Следовательно, можно ожидать воздействие не на избранное звено метаболизма (подобно большинству аллопатических органических препаратов, являющихся либо ингибиторами ферментов, либо имеющих высокое сродство к специфическим мембранным рецепторам), но на весь метаболизм металлов.
К ЛС неорганической природы, содержащие гомеопатические дозы металлов, могут быть отнесены минеральные воды [73, 199, 200], а также некоторые биологические активные добавки [42, 183, 226].
Согласно определению Минздрава РФ «БАД, или так называемые нутрицевтики и парафармацевтики, - это концентраты биологически активных веществ, предназначенных для непосредственного приема или введения в состав пищевых продуктов с целью обогащения рациона питания человека отдельными биологически активными веществами или их комплексами» [71]. Однако в настоящее время это понятие существенно расширилось, и на российском фармацевтическом рынке признана следующая условная классификация: витаминно-минеральные комплексы, нутрицевтики, парафармацевтики, космецевтики [42, 64].
Интересным примером современных БАД является добавка, ("Ширлайн", ООО Биолит) [84], представляющая собой гранулированный концентрат лечебной минеральной воды (Шира). Форма выпуска соли позволяет приготовить минеральную воду любой концентрации и, соответственно, подбирать ее индивидуально. Концентрат получают путем вакуумного выпаривания минеральной воды при температуре 40-45С, данный температурный режим позволяет сохранить органические компоненты. Исходная минеральная вода относится к группе сульфатно-хлоридных натриево-магниевых вод, содержит соли магния, калия, натрия, кальция в виде хлоридов, сульфатов, гидрокарбонатов, а также ряд микроэлементов (медь, алюминий, марганец, бром, серебро, фосфор). Очевидно, что назначение данной БАД, - скорректировать нарушения всех видов обмена, улучшить работу печени, поджелудочной железы, желудочно-кишечного тракта, а также оказывать слабительное и мочегонное действие, либо служить источником минералов - соответствует основным показаниям к применению собственно минеральных вод [66].
Таким образом, литературные данные [14, 31, 42, 136, 183] свидетельствуют о близких механизмах биологической активности гомеопатических средств, минеральных вод и БАД, основанных, по-видимому, на действии содержащихся в них микроэлементов.
Предположение о содержании микроэлементов в составе субмикронных частиц дисперсной фазы. Сопоставление с наночастицами
Значение величины (Еа) обсуждалось в печатных работах [16, 102, 106], и было показано, что энергия активации второй стадии кинетической схемы - стадии медленного перехода C-L„— DC - является инвариантным (по отношению к состоянию клеток) параметром, находящимся во взаимно однозначном соответствии с природой химического соединения или фармацевтического препарата и может служить строгой характеристикой действующего соединения.
Для природной минеральной воды «Ессентуки №17» были получены зависимости «Время жизни - температура» в прямых и аррениусовских координатах при разных концентрациях образцов, полученных разбавлением исходной минеральной воды. Наблюдаемая величина энергии активации (Еа) практически не зависела от концентрации в пределах ошибки (7%). Это может быть объяснено высоким «сродством» и кооперативностью к «естественному» лиганду, принимающему участие в метаболических процессах. Это положение установлено для ряда аминокислот, их комбинаций [15], экспериментальные данные показывают, что оно является верным для малотоксичных микроэлементов (Zn), а также минеральных вод. При этом токсичные неприродные (например, бихромат калия, диметилсульфоксид [53] соединения демонстрируют сильную зависимость кажущейся энергии активации от концентрации токсиканта.
Данные, представленные в таблице 11, свидетельствуют о том, что для минеральных вод величина энергии активации не коррелирует явным образом с нормативным показателем минерализации, под которой формально подразумевают общее содержание в воде растворенных минеральных солей, а фактически - сумму макроэлементов. Отсутствие прямой зависимости можно связать со смысловой нагрузкой параметра Еа - характеризовать не непосредственную токсичность химического соединения, а специфический ответ живой клетки, а именно медленный переход OLH — DC. Кроме того, для некоторых микроэлементов, можно предполагать несколько сайтов связывания и различные пути попадания в клетку, как это показано для цинка в работе [15].
Для изучения биологической активности микроэлементов в составе комплексного соединения с веществами, являющимися естественными компонентами клетки, было исследовано действие на биосенсор смеси «Боржоми» и 0,1М глицина (1:1 по объему) {рис. 11). Полученная величина энергии активации (табл. 11) не являлось суммой значений Еа для каждой отдельной среды, но и значение Еа, при действии комплекса, и абсолютное время жизни тест-культуры совпадало с параметрами, определенными при инкубации тест-объекта в среде 0,125 М глицина. Это может указывать на полное подавление биологической активности минеральной воды в данном случае действием аминокислоты и являться проявлением резонансных эффектов, нередко реализующихся при действии комбинированных препаратов [15].
Исследования биологической активности искусственных минеральных вод также в некоторых случаях показали возможность построения диаграмм «Доза-Ответ» с последующей линеаризацией в аррениусовских координатах (рис. 12) и, соответственно, получением величины энергии активации (табл.11). Полученное значение Еа свидетельствует о значительном различии в биологической активности природной минеральной воды и ее искусственного заместителя. Более того, для искусственного аналога (по составу макроэлементов) «Новотерской целебной» оказалось невозможным получить зависимость времени жизни модельного тест-объекта от температуры, поскольку при культивировании тест-культуры в данной среде не наблюдали ни угнетения активности штамма, ни морфометрических изменений, свидетельствующих о гибели клеток вплоть до экстремально высоких температур.
Была изучена биологическая активность природной минеральной воды «Боржоми» при разной продолжительности тепловой обработки образцов, поскольку исследование содержания микроэлементов в случае такой обработки выявили резкое изменение микроэлементного состава минеральных вод. Для всех образцов проводился контроль рН (для минеральной воды «Боржоми» без дополнительной обработки рН=6,7) во избежание влияния на результат кислотности/щелочности среды. Проведенные исследования показали, что параметры, характеризующие биологическую активность - абсолютное время жизни тест-культуры при заданной температуре - претерпевают значительные изменения в зависимости от времени нагревания (рис. J ЗА), причем резкое уменьшение времени жизни проявляется уже на 5 минуте кипячения, и при дальнейшем нагревании эффект сохраняется. Мы связываем изменение характера биологической активности с изменением содержания растворенных микроэлементов, что аналогично показанному на рис.7. При нагревании минеральных вод (t=50C) увеличивается концентрация частиц дисперсной фазы (рис. 13В), что, как известно, обусловлено, в первую очередь, кристаллизацией карбонатов макроэлементов [55] и образованием взвешенного вещества. Следует ожидать, что при этом может произойти окклюзия микроэлементов.
Действительно, после ультрацентрифугирования прогретой воды «Боржоми» концентрация марганца в супернатанте снизилась до уровня 0,08 мг/л (табл.11) Кроме изменения времени жизни (рис.13), изменилась и энергия активации (табл.11) до величин, характерных для искусственного аналога «Боржоми».
