Изучение биологически активных веществ лишайников

ИЗУЧЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ЛИШАЙНИКОВ ПРИМОРСКОГО КРАЯ Химическое изучение фенольных соединений лишайников Приморья     Фенольные вещества лишайников, так называемые лишайниковые кислоты, являются многочисленной группой ароматических соединений, это депсиды и депсидоны, дипензофураны и полигидроксиноны. Все они являются специфическими метаболитами лишайников и их традиционно используют при таксономических исследованиях, указывая в дополнение к морфологическим, экологическим и географическим характеристикам изучаемых таксонов.
    Занимаясь исследованиями лихенофлоры Дальнего Востока России в течение 20 лет, мы создали коллекцию из 50 лишайниковых веществ, выделенных из дальневосточных видов. 30 образцов составляют вещества, выделенные из лишайников Приморского края.
Изучение антиоксидантной активности фенольных соединений лишайников     Все организмы вынуждены создавать многоступенчатые защитные системы от губительного действия кислорода, находящегося в атмосфере и растворенного в воде, где он находится в молекулярной форме. Эта защита особенно необходима против активных форм кислорода - перекиси водорода, синглетного кислорода, супераксидного, гидроксильного и иных свободных радикалов кислорода. Можно уверенно утверждать, что большинство патологических состояний человека вызывается нарушением естественного уровня активных форм кислорода в клетках и тканях. Здесь в первую очередь следует назвать сердечно-сосудистые заболевания, естественный процесс старения, воспалительные явления и ожоги, нарушения работы печени и, прямо или косвенно, онкологические заболевания.Антиоксидантотерапия за последнее десятилетие стала одним изведущих направлений в фармакологических и клинических разработках. При этом использование синтетических антиоксидантов: ионола, будилгидроксианизола показало их токсичность, и возникла необходимось замены синтетических антиоксидантов ав пищевой промышленности и медичине природными соединениями.
    Лаборатория химии природных хиноидных соединений и лаборатория хемотаксонамии Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН в течение почти двух десятилетий проводят поиск природных эффективных антиоксидантов и достигли в этом направлении определенных успехов. Был разработан простой метод обнаружения антиоксидантов в экстрактах из различных природных объектов. С его помощью более 800 видов дальневосточной флоры (Максимов, 1985), а также многочисленных образцов лишайников и морских беспозвоночных. Полученные результаты позволили выявить и идентифицировать содержащиеся в образцах активные компоненты.
    Мы провели широкое опробование лишайников гольцовых зон Приморского и Хабаровского краев, Магаданской области. Антиоксидантной активностью обладают орселлиновая, леканоровая, гирофоровая, хиастовая кислоты, а также хиноны: пигменты кукулохинон, исландохинон и близкие по строению гидроксинафтохиноны из цетрарий.
    Подробно изучены депсидоны лишайников рода Асахинеа и пигмнты, которые оказались гидроксиантрахинонами, и следует указать, что совместное нахождение целого набора ароматических структур в лишайнике создает сплошной экран для ультрафиолетовой части солнечного света. Абсорбционные максммумы ультрафиолетовой области спектров найденных депсидонов, атранорина и усниновой кислоты, а также пигментов накладываются друг на друга и обуславливают этот экран.
    Основываясь на известных антимикробных свойствах распостраненной в лишайниках усниновой кислоты и собственных данных по антиоксидантной активности фенольных соединений лишайников, мы сочли целесообразным предложить образцы лишайниковых кислот для исследования их противолучевого свойства. Изучение в эксперименте на крысах провел доктор медицинских наук В.А.Барабой (Киевский научно-исследовательский рентгено-радиологический и онкологический институт Министерства здравохранения).
    В качестве модели локального лучевого поражения использовали рентгеновское облучение участка кожи крысы однократно 5000 Р. Наиболее выраженный противолучевой эффект (сокращение периода эпитализации на 25-40%) наблюдали при нанесении 1% мазей на ланолине с орселлиновой, гифоровой, леканоровой кислотами. Максимальное ускорение пострадиоционного восстановления поврежденного участка кожи крыс - с 56 до 24 (на 57%) - наблюдали при использовании мази со смесью гирофоровой и хиастовой кислот. Достоверный лечебный эффект получен также при использовании гематоммовой, умбиликариевой, усниновой кислот, теньюорина.
    Препарат гирофоровой и хиастовой кислот был испытан после исследования его токсичности доктором В.А.Барабоем в предварительном порядке для лечения осложнений лучевой и комбинированной терапии рака языка и дна полости рта. В результате курса гамматерапии в суммарной дозе 30-40 гр. при местном применении препарата лучевые реакции у больных развивались существенно медленнее и были клинически слабо выражены, а в конце курса облучения гиперимия и отечность слизистых оболочек не сопровождались появлением эпителиита и эрозий, что позволяло больным нормально питаться. Лучевая реакция проходила через 2-2.5 недели.
    Предварительное исследование фенольного препарата лишайников показало его эффективность снижением тяжести осложнений при лучевой терапии слизистых оболочек.
Антимикробная активность усниновой кислоты     Антибиотическая активность лишайников была впервые описана в 1944 г. Самым известным лишайниковым антибиотиком является усниновая кислота, которая одновременно является и очень распостраненным в лишайниках веществом. Усниновая кислота имеет строение бензофурана, ее относят к фенольным соединениям, она легко кристаллизуется в виде красивых бледно-желтых игл, плохо растворима в воде, слабо растворима в спирте. Встречается это соединение в двух оптически изомерных формах: D(+) - правовращающийся изомер и L(-) - левовращающийся изомер, а также в рацемической смеси этих изомеров. Антибиотическая активность усниновой кислоты очень зависит от характера оптического вращения, причем D(+) изомер как правило более активен. Все три формы усниновой кислоты были в прошлом широко изучены на антимикробную активность, была найдена их преобладающая активность против граммоположительных и кислотостойких микроорганизмов. С середины нашего века препараты усниновой кислоты находят клиническое применение в ряде стран. В нашей стране был разработан препарат бинан. Это натриевая соль усниновой кислоты. 1% раствор в масле или на пихтовом бальзаме, а также раствор в спирте. Бинан в спирте (несколько капель) прекрасно лечит воспаленное горло и предотвращает ангину; бинан на пихтовом масле хорошо лечит ожоги.
    Исследования антимикробной активности усниновой кислоты продолжаются до настоящего времени. Так в 80-е годы итальянские ученые перепроверили минимальные ингибирующие концентрации усниновой кислоты по отношению к фунгальным и грамоотрицательным ввидам, подтвердив прежние данные. Свои находки авторы удачно применили для лечения и профилактики орального кариеса, в то время как использование в оральной терапии известных сильных антибиотиков (эритромицин, цкфалоридин, цефуроксим и др.) нарушало баланс микрофлоры полости рта и вызывало стойкие стоматиты.
   Полученные характеристики делают D(+) -усниновую кислоту вполне подходящим лекарством в современной стоматологической терапии.
    Источником (+) - усниновой кислоты, очевидно, должны быыть уснеи, которые, к сожалению, до сих пор являются ненужным отходом ввместе с корой и ветками деревьев при лесозаготовках. Техника снятия растений и их первичная обработка просты. Извлечение вещества и очистка являются стандартными операциями и не связаны с применением опасных химикатов. По нашему мнению, производство усниновой кислоты на базе утилизации отходов при лесоповалах, должно быть экономически выгодно и оправданно для осуществления медицинского применения.
    В добавление к сказанному, эпифитные лишайники разных видов с лесоповалов можно использовать в парфюмерной промышленности для получения так называемых резиноидов, фиксаторов запахов духов, одеколонов и туалетного мыла. Образцы полутора десятка резиноидов имеются в ТИБОХ ДВО РАН.
    Одним из результатов научно-исследовательской работы по ароматическим лишайниковым соединениям стало создание коллекции этих веществ, о чем было упомянуто выше. В России такие коллекции имеются лишь в Ботаническом институте РАН и, вероятно, в центральном ботаническом саду СО РАН. Благодаря названной коллекции веществ мы проводим хемотаксономическое изучение лишайников всего дальневосточного региона РФ.
    До сих пор понимание биологической роли ароматических лишайниковых соединений во многом не достигнуто. Большинство лихенологов допускают, что они выполняют нечто, что трудно себе вообразить. Очевидно, требуется лучшее понимание их адаптивной роли, так как происходит не угасанние продуцирования лишайниковых кислот в эволюционном процессе, а совершествование этих уникальных метаболитов.
Изучение химического строения и физиологической активности полисахаридов лишайников     В настоящее время внимание биологов и медиков привлекают полисахариды из бактериального и растительного сырья, так как выяснилось, что они оказывают модулирующее влияние на клеточные компоненты иммунной системы, т.е. повышают иммунитет организма при различных заболеваниях.
    Ранее было установлено, что лишайники обладают выраженными противоопухолевыми свойствами, и эта активность связана с наличием в них полисахарида лихенана.
    Усилиями научных сотрудников Тихоокеанского института биоорганической химии и Тихоокеанского института географии ДВО РАН были найдены на территории региона нужные виды лишайников, а в научном центре по безопастности биологически активных веществ изучены их физиологические и фармакологические свойства. При этом исследовании найдены не только лихенан-подобные глюканы, но и пустулан-подобные глюканы. Последние также известны как протиопухолевые глюканы. Помимо противоопухолевого эффекта выявлено также анальгезиирующее действие этих полисахаридов, не уступающее амидопирину и ибупрофену.

Изложенные направления изучения лишайников региона позволяют сделать положительные выводы о перспективности предпринятых исследований.
Безусловно, лишайники - трудный объект для изучения вследствие их биологических особенностей - медленного роста, трудности содержания в исскуственных условиях и необычной физиологии. Крайняя выносливость к пересыханию и переувлажнению, крайняя чувсвительность к атмосферному загрязнению изумляет и специалистов. Наборы неповторимых химических соединений ставят в тупик исследователя своей странностью. И столетние научные изучения лишайников оставляют еще много серьезных вопросов.

КРИВОЩЕКОВА О.В., к.х.н., Тихоокеанский институт Биоорганической химии