
Создание эффективных функционально-корригирующих препаратов, предназначенных для коррекции химического состава пищи и выступающих как лечебно-профилактические средства для вспомогательной терапии, весьма актуально для Республики Беларусь, где неблагоприятная экологическая ситуация, вызвала у населения ослабление иммунитета и всплеск экологозависимых заболеваний.
Основой таких препаратов становятся мицелиальные лекарственные грибы, синтезирующие комплекс биологически активных веществ, в том числе и липофильной природы.
Наиболее ценные липофильные веще¬ства — липиды и биоактивные липидные соединения: эссенциальные жирные кислоты, фосфолипиды, стероиды, жирорастворимые витамины и др. Являясь важнейшими структурными элементами клеток, соединения липидной природы принимают активное участие в различных метаболических, регуляторных и обменных процессах.
В настоящее время заметно возрос интерес к липидам со стороны медико-биологической науки, что связано с теми функциями, которые они выполняют в организме растений, животных и человека. По мнению специалистов, липиды представляют собой очень перспективный и далеко не полностью исчерпанный потенциальный источник лекарственных и диагностических препаратов. Это маслянистые или жироподобные вещества, содержащие в качестве общего элемента структуры высшие алкильные цепи, ограниченно растворимые в воде и полярных растворителях и извлекаемые из клеток экстракцией малополярными органическими растворителями (бензол, эфир, хлороформ). В организме липиды — основные компоненты биологических мембран, служат главной формой запасания энергии и углерода, могут быть предшественниками других важных соединений (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены). Обладают свойствами специфических регуляторов внутриклеточных метаболических превращений, участвуют в осуществлении межклеточных взаимодействий, проведении нервного импульса, мышечном сокращении. Эти соединения обеспечивают энергетические потребности клетки, создавая резерв энергии, накапливающейся в ходе биохимических реакций. Они также выполняют важную роль водо- и термозащитного барьера, отвечают за механическую плотность клеток. Ряд липидных соединений являются витаминами и гормонами [1].
Препараты, действующим началом которых выступают эссенциальные полиненасыщенные жирные кислоты, с успехом используются при атеросклерозе, гипертонии, остром и хроническом гепатите, патологиях желудочно-кишечного тракта.
Фосфолипидсодержащие препараты оказались средством с многогранной клинической эффективностью, определяемой, прежде всего, выраженным положительным влиянием на липидный обмен. Включение их в питание спортсменов в комплексе с протеинами и энергетическими добавками стимулирует процесс восстановления мышц и обмена веществ в организме после тяжелой физической нагрузки [2, 3]. Помимо этого, при использовании во время физической нагрузки различных анаболических и других активизирующих препаратов необходима защита клеток печени, которая «инактивирует» эти вещества и токсичные продукты их метаболизма. И в этом случае полезным оказывается широко известное в настоящее время гепатопротекторное действие фосфолипидов, в частности фосфатидилхолина [4]. Фосфолипиды, благотворно влияя на биосинтетическую активность печени, способствуют нормализации экзо- и эндокринной функций поджелудочной железы, что важно при лечении и профилактике обострений язвенной болезни желудка и некоторых заболеваний печени и желчевыводящих путей [5, 6].
В последние годы роль одного из эссенциальных фосфолипидов — фосфатидилэтаноламина (лецитина) — как лекарственного средства особенно возросла в связи с увеличением численности алкоголезависимых людей. Показано, что он участвует в адаптации биомембран к действию спирта, активизируя клеточную фосфолипазу Д и препятствуя разрушению липидного бислоя [7].
Липидсодержащие соединения используются в косметике, медицине, пищевой промышленности и кормопроизводстве. Препараты «Гаммалин-К», «Липар», «Пентарол», «Флоравит Э», созданные на основе низших мицелиальных грибов, понижают уровень холестерина и триацилглицеринов в плазме крови, оказывают антисклеротическое и другие лечебные действия [8—10].
Особый интерес представляет поиск новых продуцентов соединений липидной природы, которыми могут стать лекарственные грибы. В современной народной и официальной медицине хорошо известны и находят практическое применение лечебные свойства плодовых тел базидиальных грибов Ganoderma lucidum, Laetiporus sulphureus, Cordyceps militaris (рис. 1—3). Данные по изучению липидов глубинного мицелия этих грибов практически отсутствуют.
Нами проведен скрининг грибов — продуцентов липидов, изучены физиолого-биохимические аспекты образования ими соединений липидной природы в условиях глубинного культивирования. Отобраны грибы, синтезирующие до 18—26% липидов, оптимизированы условия их культивирования. Качественный состав липидов исследованных грибов сходен. Присутствуют жирные кислоты с длиной цепи от 14 до 18 атомов углерода, до 80—87% от суммы жирных кислот составляют ненасыщенные. Количество линолевой кислоты достигает 75—76%, линоленовой — 1%. Линолевая и линоленовая кислоты не синтезируются в организме человека, но являются необходимыми для образования других полиненасыщенных кислот: арахидоновой, эйкозо- и докозогексаеновых (табл.).
Получены новые данные по фракционному и жирнокислотному составу липидов G. lucidum, L. sulphureus и C. militaris. В липидах глубинного мицелия нейтральные составляют 62—73%, полярные — 27—38%. В составе нейтральных липидов количественно преобладают триацилглицерины, полярных — фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин и кардиолипин. Установлена высокая антиоксидантная активность липидов исследуемых грибов, что связано с присутствием в них низко- и высокомолекулярных липофильных соединений, но самое главное — в липидах большинства изученных грибов содержится до 30—40% фосфолипидов [11].
Наряду с длинноцепочечными жирными кислотами в липидах грибов обнаружены и низкомолекулярные короткоцепочечные, то есть кислоты с числом углеродных атомов в молекуле до 10 (муравьиная, масляная, уксусная, пропионовая, изовалериановая, капроновая, каприловая, каприновая и т.д.). Значение этих кислот велико: они способствуют устранению дисбиотических процессов, нормализуют метаболическую активность микрофлоры кишечника и во многом определяют колонизационную резистентность его слизистой, участвуют в регуляции двигательной активности толстого кишечника, улучшают абсорбцию ряда микроэлементов, в частности кальция, магния, железа, а также воды, усиливают экспрессию генов, определяющих синтез ферментов, обеспечивающих защиту клетки от свободнорадикального повреждения. Продукты, содержащие короткоцепочечные жирные кислоты, с успехом используются в функциональном питании практически здоровых людей и пациентов с различными вариантами интоксикации, воспалительной патологией кожи и внутренних органов, патологией сердечно-сосудистой системы, ожирением, сахарным диабетом 2-го типа, нарушениями функций иммунной системы, дисбактериозом, аллергической патологией, в акушерско-гинекологической практике.
Среди липидных соединений, редко встречающихся в грибах, выделяют алкильные и алкенильные эфиры. У некоторых видов грибов отмечают присутствие ряда необычных нейтральных липидов — диэфиры или 1-алкенил-эфиры двухатомных спиртов (например, этандиол, бутан-1-4-диол). Минорными, но широко распространенными компонентами грибов, являются сфинголипиды, в частности цереброзиды и церамиды.
Сравнивая состав жирных кислот липидов грибов и растительных масел (табл.), следует отметить их сходство, хотя в липидах грибов превалируют С18:2, в липидах масел — С18:1-кислоты. Но, что самое главное, сумма ненасыщенных жирных кислот в растительных маслах и грибных липидах практически одинакова. Это еще раз подтверждает высокую биологическую ценность как самих грибов, так и их липидной компоненты и определяет перспективность разрабатываемых функционально-корригирующих препаратов на их основе [12—14].
Ценными веществами, синтезируемыми грибами, являются пигменты липофильной природы: каротиноиды и хиноидные соединения.
Каротиноиды относятся к группе пигментов, синтезируемых в основном высшими растениями, водорослями и микроорганизмами. Каротиноиды — высоконенасыщенные полиеновые углеводороды терпенового ряда, подразделяющиеся на собственно каротины и ксантофиллы — кислородсодержащие производные каротина. Одним из числа представителей базидиальных грибов, пригодных в пищу и способных к синтезу каротиноидных пигментов, является серно-желтый трутовик (L. sulphureus). Растет он преимущественно на лиственных породах деревьев и образует плодовые тела, окрашенные в оттенки желтого, оранжевого и розового цветов. Молодые плодовые тела съедобны. Есть сведения об антимикробных, противоопухолевых, антивирусных цитотоксических свойствах гриба. Установлена положительная корреляционная зависимость между антимикробной активностью и пигментацией плодовых тел и мицелия, то есть интенсивностью синтеза каротиноидов. Определенный интерес представляет изучение антисептических свойств культуральной жидкости, что явится основой разработки безотходной технологии. В лаборатории экспериментальной микологии Института микробиологии НАН Беларуси имеется ряд штаммов, выделенных из плодовых тел серно-желтого трутовика, которые в определенных условиях глубинного культивирования накапливают в мицелии свыше 10—13 мг/г каротиноидов [15]. Способность к активному синтезу каротиноидных пигментов у данного гриба является уникальной, поскольку среди ксилотрофных базидиомицетов, как и среди базидиальных грибов в целом, активные их продуценты неизвестны.
Данные о каротиноидной природе пигментов гриба подтвердили факт наличия в его структуре кето-групп, что согласуется с результатами, полученными ранее другими исследователями, которые ярко-оранжевый пигмент из глубинного мицелия L. sulphureus идентифицировали как лэтипороксантин. Следует отметить, что результаты исследований немецко-итальянской группы ученых с использованием методов масс-спектрометрии и ЯМР дали основание выделить пигменты L. sulphureus — «лэтипоровые кислоты» в новый класс полиеновых соединений. Российские ученые подтверждают принадлежность пигментов гриба L. sulphureus к группе ксантофиллов.
В природе выявлено и идентифицировано свыше 500 каротиноидных пигментов, и лишь несколько десятков имеют важное биохимическое и коммерческое значение. Мировым лидером в этой области выступает швейцарская фирма Hoffmann La-Roche, препараты и пищевые добавки которой имеются и на отечественном рынке. В то же время каротиноиды в чистом виде характеризуются высокой лабильностью — весьма чувствительны к солнечному свету, кислороду воздуха, нагреванию. Под воздействием этих неблагоприятных факторов они подвергаются окислению и разрушению, но, входя в состав различных комплексов (например, протеиновых), проявляют намного большую стабильность.
Для предупреждения окисления каротиноидов используют антиоксиданты, которые блокируют свободные радикалы, образующиеся при реакции кислорода с лабильными двойными связями молекул каротиноидов. Примером синтетических антиоксидантов могут служить ионол, бутилоксианизол, бутилокситолуол и др. Однако применение последних ограничивается ввиду токсичности для человека. Поэтому чаще в качестве антиоксидантов используют аскорбиновую кислоту. Нами показано, что обработка сырого мицелия гриба перед сушкой аскорбиновой кислотой в концентрации 10-1 М позволяет сохранить количество каротиноидов в липокаротиноидном комплексе при хранении его в течение 24 месяцев на 50—60%. Несмотря на значительные потери каротиноидов в процессе сушки и окислительной деструкции во время хранения, их минимальное количественное содержание (3—5 мг/г АСБ) в мицелии через два года хранения по сравнению с растительным сырьем, а также с каротин- и ксантофиллобразующими микроорганизмами достаточно высоко (морковь — 0,2 мг/г, облепиховое масло — 1,7 мг/г, масло шиповника — 1 мг/г, препарат каротолин — 1,8 мг/г свежей массы, красные дрожжи Rhodotorula — 0,1—0,6 мг/г, красные дрожжи Phaffia — до 1 мг/г АСБ). Следовательно, гриб L. sulphureus — уникальный продуцент липофильных соединений. Используемый нами штамм L. sulphureus БИМ F-361 Д обладает антиоксидантным и радиозащитным действием. Выявлена антивирусная активность липокаротиноидного мицелия в отношении вируса герпеса первого типа. Экстракты гриба обладают ростстимулирующими свойствами (прирост у крыс составил 8—9%, у цыплят — 12,5—40%). По результатам гематологических и биохимических исследований крови лабораторных животных установлено его гепатопротекторное действие. Глубинный мицелий гриба явился основой создания биологически активной добавки к пище «Летипорин», оказывающей противовоспалительное, противовирусное, антиоксидантное, гепато-, хемо- и радиопротекторное воздействия на организм человека, и лечебно-профилактического препарата иммуностимулирующего и антиоксидантного действия для промышленного птицеводства «Липокар», который содержит комплекс биологически активных веществ (каротиноиды, липиды, фосфолипиды, эссенциальные жирные кислоты, провитамин Д, белок и др.) и рекомендован для профилактики инфекционных заболеваний, нормализации иммунного статуса, повышения плодовитости и улучшения роста молодняка, а также для достижения высоких товарных качеств яиц и птицы. Проведенные производственные испытания препарата на экспериментальном поголовье птицы (25 тыс. голов — контроль и 25 тыс. голов — опыт) в условиях РУСПП «Смолевичская бройлерная птицефабрика» показали, что применение «Липокара» в рационе кормления способствовало росту сохранности поголовья на 1,5%, среднесуточному приросту живой массы — на 3%, увеличению выхода мяса 1-й категории — на 1%. Экономический эффект только за счет сохранности поголовья за один цикл в одном птичнике составил 4,6 млн руб.
Большой интерес для биотехнологии представляет энтомопатогенный гриб C. militaris, относящийся к классу аскомицетов. Он может произрастать как в обычных климатических условиях, так и в высокогорных районах — на высоте до 6000 м. Гриб содержит белки, незаменимые аминокислоты, липиды, ненасыщенные жирные кислоты, эргостерол, витамины B1, B2, B12, E и K, углеводы (моно-, ди-, олиго- и полисахариды), стеролы, нуклеозиды, макро- и микроэлементы (K, Na, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn, Zn, Se, Al, Ni и др.). Соединения, входящие в состав этого лекарственного гриба, улучшают состояние иммунной системы, повышают адаптационные возможности организма, обладают антиоксидантной активностью, препятствуют процессам старения, гармонизируют обменные процессы, благотворно влияют на нервную, эндокринную, дыхательную и половую системы.
Действие кордицепса определяют, в первую очередь, липиды, пигменты и иммуномодулирующие полисахариды, активирующие иммунные клетки, увеличивающие продукцию цитокинов и интерферона, а также другие производные сахаров, такие как кордицепсовая кислота (D-маннитол).
По данным совместных исследований с ГУ НИИ по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе РАМН и Российским онкологическим центром им. Н.Н. Блохина РАМН водные экстракты глубинного мицелия C. militaris обладают противоопухолевой и иммуномодулирующей активностями in vivo и in vitro.
Учитывая значимость комплекса биологически активных соединений (липидов, фосфолипидов, эссенциальных полиеновых кислот, полисахаридов, белка и др.) в жизнедеятельности человека, возможно создание на основе С. militaris препаратов антиоксидантного и иммуномодулирующего действия для различных категорий населения, в том числе спортсменов, лиц, подвергающихся физическим нагрузкам, жителей, проживающих на экологически загрязненных территориях, а также новых лекарственных средств для лечения и профилактики онкологических заболеваний и повышения неспецифической резистентности организма. Препараты на основе глубинной биомассы грибов рода Cordyceps, а также растительные и зерновые субстраты, обогащенные их мицелием, могут найти применение в ветеринарии и животноводстве.
Широкий спектр биологической активности лекарственных грибов показывает необходимость дальнейшего изучения их метаболитов с возможной перспективой практического использования.