Новые фармацевтические препараты из дождевых червей

 

Титов И.Н., Конин С.С.

 

Препараты из сырья животного происхождения (плацента, змеиный и пчелиный яды, панты, морские и речные гидробионты) широко применялись в народной и современной медицине для лечения многих заболеваний человека. Не менее велико значение этих продуктов и сегодня, хотя некоторые из них в современной медицине практически не применяются из-за истощения природных ресурсов. За возобновляемыми природным лекарственным сырьем животного происхождения и созданными на их основе фармацевтическими препаратами и биологически активными пищевыми добавками большое будущее. Этот сектор деятельности человека и экономики необходимо всемерно развивать и совершенствовать.

Дождевые черви – древнейшие на Земле беспозвоночные животные. Они играют существенную роль не только в пищевой цепи в экосистеме, но и оказывают воздействие на физико-химические свойства почвы и усиливают микробиологические процессы в самой почве. Известно более 3100 видов дождевых червей, но в настоящее время только 10-12 видов используется человеком в различных странах как вермикультура. Навозный (компостный) червь Eisenia fetida (Savingy, 1826) особенно подходит для «многоцелевой» эксплуатации. Выращивание дождевых червей осуществляется с двумя целями - для максимального преобразования органических отходов в органическое удобрение (вермикомпост, биогумус) и наращивания биомассы самих дождевых червей как ценнейшего источника белков, пептидов, ферментов и физиологически активных веществ. Таким образом, вермикультура это современная биотехнология, с помощью которой возможно органические отходы растительного происхождения превращать эффективно в полноценные животные белки. Более того, сама биомасса дождевых червей является уникальным и возобновляемым природным сырьем для получения всевозможных препаратов биологически активных веществ. Время удвоения биомассы дождевых червей составляет от 30 до 60 дней.

В Китае, Корее, Вьетнаме и большинстве стран Юго-восточной Азии дождевые черви или «Люмбрикус» используются, по крайней мере, 2 300 лет для лечения различных заболеваний человека в свежем или высушенном виде. В китайском учебном пособии по медицине дождевой червь описывается следующим образом: «соленый на вкус, холодный по свойствам, эффективно очищающий сердце, усиливающий циркуляцию крови, устраняющий застой, открывающий каналы, лечащий травмы, параличи и детские конвульсии». Во Вьетнаме сухой порошок из дождевых червей, который получают с помощью специальных методов, гарантирующих их чистоту, являются обязательным ингредиентом лекарственных средств, или «волшебной медицины, спасающей жизнь в течение 60 минут». Эти лекарственные средства «волшебной медицины» часто используются при множестве нарушений нормальной деятельности органов, которые являются следствием бактериальных и вирусных инфекций. Эти препараты также используются при лечении болезней крови, геморрагических лихорадок, тяжелых ожогов и травм. Такое название поистине оправдывается, так как медицинский эффект от применения препаратов из дождевых червей наблюдается действительно в течение одного часа.

Дождевые черви играют существенную роль не только в пищевой цепи и почвенном плодородии, но постоянно влияют на ландшафт. Экономически они важны, так как они важнейшие участники в большинстве крупно-масштабных программ по рециклингу органических отходов и во много миллионодолларовом бизнесе для рыбаков (Тоmlin, 1983). К сожалению, эта значимость, видимо, не представляет интереса для молекулярных биологов. Фактически геномные свойства олигохет практически не исследовались.

Еще в 1883 году Ч. Дарвин в своей книге, описывая свойства дождевых червей, наблюдал, что жидкость из дождевого червя может растворять фибрин. Спустя 100 лет в 1980-х годах японские исследователи выделили фермент, растворяющий фибрин, из дождевого червя L. rubellus. Они выявили, что он состоит, по крайней мере, из шести ферментов под общим названием люмброкиназа. Начиная с 1992 года, этот комплекс ферментов стал широко изучаться и использоваться в Китае. Исследованиями было показано, что люмброкиназа поддерживает расщепление и растворение ненормально коагулирующей крови и усиливает фибринолитическую активность, подобно бактериальному ферменту наттокиназе. Люмброкиназа содержит в себе группу протеолитических ферментов, включающих в себя активатор плазминогена и плазмин. Механизм действия люмброкиназы включает участие в активации плазминогена и прямого действия на сам фибрин. Люмброкиназа преимущественно подвергает протеолизу белки фибриногена и фибрина, но с трудом гидролизует другие протеины плазмы крови, включая плазминоген и альбумин. Ферменты люмброкиназы обладают очень сильной фибринолитической активностью, они стабильны в широком диапазоне значений рН среды и обладают очень высокой стабильностью при термоинактивации и деградации.

Ишии Йечи с сотр. в 1993 году запантетовал в США способ терапевтического лечения тромбозов (US186944) с помощью препаратов, полученных из дождевых червей. Рассмотрены недостатки лечения тромбозов с помощью урокиназы и стрептококкокиназы. Сообщается о преимуществах применения препаратов из дождевых червей. Бельгийский ученый De Baetselier запатентовал способ получения пептидов и нуклеиновых кислот из компостного червя и препараты на их основе для лечения рака, трипаносомных инфекций, микробных инфекций, а также заболеваний иммунной системы и воспалений. Представлена первичная структура полипептида и гена, кодирующего его структуру (WO99/31229).

В 1983 году японские исследователи Sumi Hiroyuki и Mihara Hisaahi запатентовали в Великобритании (GB2116565), а в 1986 году в США способ получения тромболитического вещества (US4568545). В качестве фибринолитических и тромболитических ингредиентов, экстрагируемых и очищенных из ткани дождевых червей, предложен препарат, содержащий шесть протеолитических ферментов. Описаны методы получения этих протеаз, свойства и характеристики. Представлены различные медикаментозные формы препаратов и описаны результаты применения в клинических испытаниях при оральном введении новых протеаз.

Cho с соавт. (1998) выделил в чистом виде и исследовал новый антимикробный пептид из дождевых червей L. rubellus, названный Люмбрицином 1. Показано, что данный пептид обладал антимикробной активностью in vitro против широкого спектра микроорганизмов при отсутствии гемолитической активности.

Лизенин (также называется эйсенияпор) является белком с мол. массой 33 Кд, состоящий из 297 остатков аминокислот. Он был очищен из целомической жидкости навозного червя E. fetida (Naoshi Ochta c соавт., 2000). Этот фермент специфически связывает сфингомиелин. Показано, что лизенин продуцируется в свободных хлорагоцитах в просветах тифлозоля. Также сообщалось, что лизенин обладает антибактериальной активностью.

Grdisa с сотр. (1998) изучали фибринолитические и антикоагуаляционные активности у компостного червя. Ими был выделен белок, подобный γ-фактору некроза опухоли TNF-α. Обнаружено, что этот белок обладал 100%-ной эффективностью против трипаносомы Т. brucei, убивая их в течение 1 часа. α-фактор некроза опухоли (TNF-α) является многофункциональным цитокином, продуцируемым позвоночными животными, главным образом с помощью активированных макрофагов. In vitro он обладает несколькими биологическими эффектами, вызывая гибель трансформированных клеток и паразитов. Кроме того, у него имеется лектинподобные свойства, что проявляется в трипанолитической активности против таких трипаносом, как Tripanosoma brucei. Удивительно, что ранее описанный у червей Е. foetida цитолитический белок с массой 42 Кд, именуемый как CCF-1 (целомический цитолитический фактор 1), связывал ЛПС и β-1,3-гликан и что некоторые белки были ответственны за трипанолитическую активность целомической жидкости (Bilej с сотр., 1995). Еще более удивительным оказалось, что цитолитическая, трипанолитическая и гликансвязывающая активности белка являлись аттрибутом небольшого домена из 13 аминокислотных остатков, проявляющих биологическую активность. Последовательность этого пептида полностью отличалась от таковой TIP-участка TNF-α, хотя они и обладают схожими функциональными свойствами.

Ukena c сотр. (1995) впервые выделил из компостных червей вида E. fetida окситоцинродственный пептид, названный аннетоцином. Показано, что аннетоцин стимулирует спонтанное сокращение пищеварительного канала дождевого червя. Аннетоцин по сравнению с окситоцином и вазотоцином был в 10 раз более эффективным. Показано, что аминокислотный остаток в третьей позиции в пептиде играет важную роль в усилении возбуждающего действия на гладкие мышцы. Fujino c сотр. (1999) исследовал роль пептида аннетоцина и физиологические функции в репродукции и осморегуляции. Показано, что у E. fetida аннетоцин участвует не только в осморегуляции через нефридиальные функции, но и этот пептид стимулирует откладывание яиц. Аннетоцин индуцирует ряд изменений в поведении дождевого червя. Так, например, при введении дождевому червю аннетоцина (5 нмол) происходило откладывание яиц. Эти результаты показывают, что аннетоцин играет ключевую роль в запуске стереотипного поведения откладывания яиц у аннелид, имеющих клителлум. Matsushima Osami запатентовал способ химического синтеза пептида аннетоцина в 1995 году (патент JP7138288). Так как этот пептид имеет дисульфидный мостик между первым и шестым остатками цистина, то данный пептид возможно химически синтезировать, используя приборы для автоматического синтеза пептидов.

Zhong с сотр. (2002, патент WO02053590) расшифровал нуклеотидную последовательность гена, кодирующего фибринолитический фермент Z. Описана технология рекомбинантных молекул, позволяющая получать этот фермент генно-инженерным способом для лечения различных заболеваний (тромбозы, эмболии). Ген содержит 720 нуклеотидных остатков, кодирующих белок из 240 аминокислотных остатков. Сконструирована плазмидная рекомбинантная ДНК рЕТ28а.

Японские исследователи Moffa Makaajii и сотр. (2002) запатентовали способ получения белка из целомической жидкости индийского вида дождевого червя Pheretima postuma, который обладает свойством обездвиживать сперматозоиды, что может быть использовано для создания контрацептивных средств. Показано, что данный белок совершенно не токсичен (патент JP2002308897).

В обзоре “Нейроэндокринная система аннелид” М. Salzet (2001) описывает свойства некоторых пептидов, специфичных для рода Annelidae, (структура, биологические функции, осморегуляция, репродукция и нейроиммунная защита). Рассмотрены факторы осморегуляции, диуретические пептиды, антидиуретические пептиды, пептиды, влияющие на репродукцию. Считается, что большинство молекулярных и клеточных стратегий появились у организмов, по крайней мере, 500 млн лет тому назад или даже раньше. По всей вероятности, эти нейроиммунные системы имеют происхождение от «простых» животных (пиявки, черви, моллюски и т.п.).

В патенте Благиных с соавт. (1998) «Препарат для обработки долгонезаживающих ран» получен экстракт из дождевых червей Е. fetida. Препарат высокоэффективен и не вызывает аллергических реакций.

Петров В.Ф. с сотр. из Пермского НПО «Биомед» разработал энтеральный препарат, содержащий экстракт биомассы красного калифорнийского червя Е. fetida, в виде таблеток «ВЕРМИН» (патент RU2177784). Препарат - представляет собой экстракт биомассы дождевых червей белковой природы, содержащий комплекс водорастворимых полипептидов с молекулярной массой ниже 6500 D, в котором имеются ферменты, иммуномодуляторы и антибактериальные факторы. Петров В.Ф. с сотр. (патент России RU2180574, 1999) запатентовал «Мазь для лечения инфицированных ран». Препарат содержит экстракт дождевых червей с полиэтиленоксидом 400 и 1500 в соотношении 7:3.

Анохин с сотр. (1996) проводил клиническое исследование в течение 4-х лет препарата из дождевого червя в онкологической клинике г. Москвы на пациентах-добровольцах. Препарат представляет собой вводно-спиртовый экстракт из тканей дождевого червя E. fetida (Владимирский гибрид-«Старатель»), прошедшего специальную обработку. Данный препарат оказался эффективным средством при лечении мастопатии.

В качестве новых и неожиданных продуктов вермикультуры является получение ферментных препаратов из тканей дождевых червей, так называемых биодеградируемых детергентов. Gerben F. De Boyer и Otto Sova получили из тканей дождевого червя пять ферментов, а также их смеси, которые являются основными ингредиентами для производства препаратов биодеградируемых детергентов. Разработан рентабельный метод очистки ферментов дождевого червя, позволяющий выделить дополнительные высокоценные продукты после процесса вермикомпостирования. Пять новых ферментов: эйзеназа, феллюлаза, фетилаза, фетипаза и вормаза выделяются довольно просто из гомогената тканей дождевых червей. Метод непрерывного изоэлектрофокусирования обеспечивает рентабельную очистку ферментов дождевого червя в масштабе среднего производства. В нем используется статическое электрическое поле, и не требуется постоянного внимания оператора. Ферменты из тканей и жидкостей червей E. fetida очищаются и концентрируются на основе изоэлектрических точек в зоне значений рН от 2.8 до 8.3.

Китайские ученые открыли новый тип макромолекул, способных проходить через внутренние стенки кишечника млекопитающих в нативном виде. Они полагают, что это открытие обеспечит возможность создания новых носителей при разработке новых лекарственных средств и теоретически может помочь изменить традиционные знания об адсорбции белков в пищеварительном тракте живых существ. С 1998 года эта исследовательская группа, возглавляемая д-ром Ронгквао Хе в институте биофизики (Пекин), начала исследовать новые механизмы адсорбции протеаз и сделала прорыв в последние годы. Каким образом действует тромборастворяющий энзим в крови пациента, принявшего орально медицинский препарат? Известно, что некоторые виды макромолекул белков, такие как бромелин и лактальбумин способны транспортироваться прямо через стенки кишечника в целом виде без расщепления на аминокислоты. Согласно мнению экспертов в данной области исследований это открытие объясняет механизмы действия экстрактов из дождевых червей как фармацевтического сырья для традиционной китайской медицины. Используя такие биомакромолекулы как носители, фармакологи могут разрабатывать в будущем множество новых видов лекарственных средств.