Крохмалёва Елена
к. б. н., геронтолог,
нутрициолог, Москва
В данный период времени химия высокомолекулярных соединений наблюдает активность к биополимерам с целью изучения их практического применения. Особое место среди природных полимеров занимают меланины — представители класса конденсированных полифенолов.
Меланины — нерастворимые полимеры, продукты окислительных превращений аминокислоты тирозина [1]. Наличие высокостабильных парамагнитных центров, разнообразие функциональных групп, а также система сопряженных связей в молекулах определяют их полифункциональность. Особым свойством меланинов является устойчивое свободно- радикальное состояние.
Функции меланинов
Меланины представляют собой группу пигментов, которые синтезируются во всех крупных таксонах как про-, так и эукариот. Их функция считается адаптивной, они обеспечивают приспособление живых организмов к условиям окружающей среды, стресса. Синтез меланина в коже происходит в меланоцитах, расположенных в мальпигиевом слое эпидермиса. Этот процесс активируют меланоцитстимулирующие гормоны гипофиза (МСГ) — α-МСГ и β-МСГ, под влиянием которых возрастает активность тирозиназы. Также синтез меланина активируется ультрафиолетовым излучением. После синтеза меланин взаимодействует с белком и формирует меланосомы (0,1 — 2 мкм), что по отросткам меланоцитов достигают межклеточного пространства, а далее в те слои тканей, что расположены выше. Один меланоцит обеспечивает пигментом 36 кератиноцитов, образуя с ними эпидермальную меланиновую единицу. В кератиноцитах меланин функционирует подобно фильтру с нейтральной оптической плотностью и поглощает ультрафиолетовое излучение. Под действием солнечного излучения синтез меланина увеличивается, и появляется загар. Меланины поглощают ультрафиолетовые лучи, что способствует защите тканей глубоких слоев кожи от лучевого повреждения [3]. Это происходит за счет активации тирозиназы в меланоцитах, что в свою очередь обусловлено высвобождением эйкозаноидов и эндотелина-1 [4]. От эффективности работы этого механизма зависит устойчивость кожи к действию солнечного излучения. При нарушении синтеза меланина в организме возникает целый ряд заболеваний, например, витилиго, фенилкетонурия, болезни Паркинсона, Аддисона и др. Отмечена необычно высокая восприимчивость альбиносов (у них отсутствует меланин) к болезням [5]. В течение длительного времени стоял вопрос, можно ли такой пигмент у растений отнести к меланинам, так как, в отличие от животных, у растений не наблюдается содержание азота в исследуемом веществе. В последнее время ученые пришли к общему решению, что это все-таки является одним из видов меланина.
Меланин представляет собой полимер, который имеет способность задерживать и стабилизировать свободные радикалы и ксенобиотики как экзо-, так и эндогенного происхождения. В коже меланин не только защищает от ультрафиолетового излучения, но и от ионизирующего. Доказательством этого является то, что некоторые виды грибов, бактерий, имеющих бурые и черные меланиновые пигменты, живут в местах активного электромагнитного, ультрафиолетового, космического излучения, являются устойчивыми к рентгеновскому излучению.
Различают меланины микробного, животного и растительного происхождения [1]. Они имеют такие физиологические свойства, как:
· Антивоспалительные
· Антитоксичные
· Антиопухолевые
· Фотопротекторные
· Фитостимулирующие
Этим обусловлено их применение в медицине, фармацевтике, косметологии и других областях [2].
Меланин, поглощая свет, выполняет несколько биологических функций, включая защиту фоторецепторов, терморегуляцию, фотозащиту, маскировку и отображение. Однако он эффективен и в защите организма от ряда других внешних факторов. Пигмент также является потенциальной мишенью для лечения меланомы [9]. Меланин выполняет функцию защиты генетической информации от действия ультрафиолетовых лучей и радиоволн. Данные виды излучения вызывают генные, хромосомные и геномные мутации. Также меланины блокируют действие свободных радикалов, запускают биохимические реакции, замедляют процесс разрушения в железах внутренней секреции, обеспечивают адаптогенный эффект на уровне организма [11]. Примером действия адаптогенного эффекта является опыт, проведенный Бушмановой А. Ю и Ивановой А. А. «Противолучевые свойства меланина». В рассмотренном опыте, авторы получили следующие опытные данные: Мыши, получившие однократное облучение рентгеновскими или гамма-лучами в дозах 5,6−7,5 Гр., были поделены исследователями на две группы [12].
1. Первая подопытная группа подвергалась облучению и не получала меланин.
2. У второй подопытной группы, получавшей водорастворимый меланин, проявилось увеличение выживаемости по сравнению с первой группой при костномозговой форме облучения. Были получены следующие результаты [12].
Показано, что меланин обладает лечебным и защитно-лечебным действием при костномозговой форме острой лучевой болезни. Прием меланина с питьевой водой в свободном доступе с 1‑х по 30‑е сутки после однократного воздействия рентгеновскими или гамма-лучами 60Со в дозах 6,5−7,5 Гр (СД80‑СД100) повышал общий показатель выживаемости до 14,4 % (в контроле 1,9 %). При фракционированном облучении по 1 Гр в сутки в суммарной дозе 10 Гр положительный эффект достигнут у 100 % леченых животных (в контроле выжило 43,7 %). Меланин способствовал стабилизации кроветворения и ускорению восстановления изменений, вызванных облучением в сублетальной дозе 5 Гр. Исходя из результатов исследования, можно сделать вывод о противолучевых свойствах меланина.
Во время длительного радиационного воздействия активируется свободно-радикальное окисление, развивается дефицит антиоксидантов, нарушается работа нервной, эндокринной, иммунной систем. Это коррелирует с изменениями, что развиваются во время действия других стрессорных факторов, в том числе и психологических и социальных. Меланин тормозит свободно-радикальные процессы в белках во время облучения в результате ингибирования реакций перекисного окислении липидов путем связывания ионов двухвалентного железа и экзогенных фотосенсибилизаторов в неактивные комплексы, а также в результате гашения активных форм кислорода. При нарушении образования меланина увеличивается чувствительность клеток к облучению [13]. Таким образом, меланин обладает антистрессорными свойствами, поскольку поглощает свободные радикалы. Так, Л. А. Горчакова и соавт. доказали, что при сочетании действия облучения и стресса достоверно возрастает концентрация адреналина в крови крыс, а также снижается содержание тироксина. При употреблении фитомеланина содержание гормонов в крови достоверно не менялось по сравнению с интактными животными, кроме инсулина. Его уровень значительно снизился, что может быть объяснено снижением синтеза и увеличением утилизации, поскольку уровень глюкозы в крови снизился. При электронно микроскопическом изучении печени выявлено улучшение морфофункционального ее состояния, достаточный синтез гликогена. Итак, фитомеланин снижает в крови уровень адреналина и инсулина, что может говорить о нормализации работы надпочечников и поджелудочной железы, а также уменьшается негативное стрессорное влияние. [14] Также в этой работе продемонстрирована нормализация уровня тироксина, аминотрансфераз, снижение концентрации продуктов перекисного окисления липидов в крови по сравнению с облученными животными. На основании полученных данных авторы сделали вывод, что меланин обладает противострессорными свойствами, оказывает антиоксидантное действие. Это доказывают и другие исследования. Стресспротекторное действие меланина также обусловлено уменьшением содержания окисномодифицированных белков, ТБК-реактантов, а также увеличение показателей антиоксидантной защиты, снижением уровня кортизола в крови в условиях иммобилизационного стресса.
Меланин может быть нейромодулятором, поскольку меланин присутствующий в нервных волокнах различных отделов головного мозга, также защищает от действия пероксинитриты, что считается медиатором нейротоксических процессов. В черной субстанции головного мозга человека во многих дофаминергических нейронах содержится меланин, он имеет общее происхождение с катехоламинами, а при болезнях, сопровождающихся демиелинизацией нервных волокон выявлено нарушение синтеза меланина. Меланин проявляет мембранотропную активность, повышает проводимость и уменьшает электрическую емкость билипидного слоя.
Меланин: растения и грибы
Наибольшее содержание меланина наблюдается в растительных и животных тканях. Известная учёным информация в настоящее время вызывает значительный интерес к грибному и растительному меланину как сырью для различных отраслей, включая биомедицинскую. Большой интерес и результаты достигнуты по применению грибного меланина, в частности меланина чаги.
Inonotus obliquus (Pers.) Pil., Fungus betulinus L. -это многолетний гриб из семейства трутовых, паразитирующий на стволах взрослых берез. Плодовое тело состоит из крупных, твердых желвакообразных наростов, внутри коричневых, твердых, ближе к древесине — более мягких и светлых. Гифы гриба разрушают древесину и вызывают загнивание дерева. Встречается в лесной зоне России, Украины, Белоруссии, преимущественно в районах с влажным климатом.
Химический состав. Плодовое тело гриба содержит хромогенный полифенол-карбоновый комплекс, гуминоподобную чаговую и агарициновую кислоты, красящие и смолистые вещества, тритерпиноид, инотодиол, полисахариды, стерины, органические кислоты, небольшое количество алкалоидов, натрий, калий и значительное количество марганца — [15]. В водных экстрактах чаги определяются разные комплексы меланина — [16]. В наростах чаги содержится зола (до 12,3%), в состав которой входят окиси Al, Fe, Si, K, Mg, Cu, Mn, Zn и Na — [17].
Обнаружены органические кислоты: щавелевая, муравьиная, уксусная, масляная, ванилиновая, параоксибензойная, две тритерпеновые кислоты из группы тетрациклических тритерпенов, обликвиновая, инонотовая, а также свободные фенолы, полисахариды — [18].
Отмечено присутствие птеринов, лигнина, клетчатки, стеринов — эртостерола, ланестерола, инотодиола — [19].
Основными биологически активными веществами чаги считаются водорастворимые окрашенные хромогены, образовавшиеся из комплекса химически активных фенольных альдегидов, полифенолов, оксифенолкарбоновых кислот и их хининов.
В составе меланина чаги определены насыщенные углеводороды нормального и изостроения, а также пристан, фитан, стераны и терпаны; моно-, ди- и триглицериды, О-диалкиловые эфиры глицерина, высших жирных кислот и алифатических спиртов, углеводороды и воски, стерины и их эфиры.
В чаге открыты новый класс соединений — пигменты стирилпироны, играющие такую же роль как флавоноиды в растениях. Из хромогенного комплекса выделяются также гуминоподобные вещества, продуктами разложения которых являются глюкоза, галактоза и ксилоза.
Эргостерол, эргостерола пероксид и траметенолическая кислота основные компоненты чаги с противовоспалительными свойствами — [20]. Экстракты чаги могут служить функциональным средством с противоаллергическим действием — [21].
Водорастворимый меланин чаги проявляет антидиабетическую активность — [22].
Терпеноиды чаги обладают анти α-гликозидазной активностью — [23]. Определены также гипохолестеринемические свойства экстрактов чаги — [24]. Экспериментальные исследования показали, что полисахариды чаги предупреждают развитие физической усталости при наличии большой нагрузке — [25].
Меланин чаги обладает выраженными антиоксидантными и генопротективными свойствами — [26].
Особенности меланина на основе и сока пихты сибирской
На Российском рынке появился препарат — Меланин растворенный не в воде, а в активном веществе- клеточном соке пихты сибирской. Уникальное сочетание меланина и клеточного сока пихты сибирской способствует повышению защитных сил организма и его способности противостоять стрессам, позволяет сохранить красоту кожи и волос.
Процесс многоступенчатой очистки гарантирует его высокую чистоту (99%) и отсутствие примесей, а также максимальную биологическую активность.
Щадящая углекислотная экстракция (докритическая CO2) позволяет нам получать натуральный клеточный сок пихты и меланин из чаги с сохранением
их природной химической структуры и биологически активных компонентов и обеспечивает при этом экологическую чистоту сока и меланина.
Основные свойства Меланина с клеточным соком пихты сибирской:
1. Экзопротектор - защита от ультрафиолетового облучения, радиации, 5G:
естественный фильтр от агрессивного ультрафиолета солнца, обуславливает появление ровного и красивого загара
сдерживает агрессивное действие радиоактивных частиц, предотвращает лучевую болезнь и другие нарушения, связанные с ионизирующим излучением.
способствует нормализации уровня сахара в крови.
2. Увеличивает регенерацию во всех органах и тканях:
быстро заживляет раны, гнойные раны, ожоги, обморожения.
ускоряет сращение костей при переломах, ускоряет процесс заживления и адаптации при протезировании в стоматологии.
прием меланина в послеоперационном периоде сокращает число осложнений послеоперационных швов в 7-10 раз!
3. Анти-эйдж -замедляет старение и улучшает качество жизни:
улучшается структура и качество кожи, уменьшаются морщины, уменьшаются пигментные пятна (вплоть до полного исчезновения)
увеличивает возраст половой активности
проходят проблемы с пищеварением, сердцем и опорно-двигательным аппаратом
нормализуются функции нервной системы (память, эмоциональный фон), уровень энергии и сил
4. Иммуномодулятор:
повышает активность белков-ферментов иммунных клеток, что позволяет быстро блокировать патогенные процессы
уменьшает уровень заболеваемости ОРВИ, простудами и гриппом практически до нуля.
Свойства меланина, такие как низкая токсичность, простота получения, возможность его применения для профилактики и защиты от радиации и УФ лучей расширяют доступность и условия использования меланина в ситуациях, связанных с воздействием ионизирующего излучения.Как показывают исследования, меланин может быть использован при терапии онкологических заболеваний.
Таким образом, включая данный пигмент в наш рацион питания, мы можем наладить и поддерживать концентрацию меланина, что обеспечивает защиту и безопасность гомеостаза клетки от влияния негативных факторов среды.
Список литературы
1. Азарян К.Г., Попов Ю.Г., Петросян М.Т., Овсепян А.С., Агаджанян А.Е. Бактериальный меланин – универсальный биостимулятор. Межд. конф. “Соврем. сост. биотехн. в Армении и роль МНТЦ в ее развитии”. 2008, с. 203.
2. Барабой, В.А. Структура, биосинтез меланинов, их биологическая роль и перспективы применения / В.А. Барабой // Успехи совр. биол. 2001. Т. 12. С. 1–12.
3. Барабой В.А. Укр. биох. ж., 1999, т. 71, No 4, с. 5–14.
4. Барабой В.А. Успехи совр. биол., 2001, т. 121, No 1, с. 36–46.
5. Бутенко Р.Г. Культура изолированных тканей и физиология морфогенеза растений. М.: Наука, 1964, 272 с.
6. Винаров, А.Ю. Биотехнология пигмента меланина / А.Ю. Винаров, З.Н. Робышева, Е.Н. Дирина // Моск. межд. конгресс: Биотехнология: состояние и перспективы развития. М., 2004. С. 96.
7. Влияния бактериального меланина (Btm) на культуру огурца в условиях invitro и invivo, Л. Е. Тоноян, М. Т. Петросян, К. Г. Азарян, Ю. Г. Попов.
8. Меланоциты: строение, функции, методы выявления, роль в кожной патологии. Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки». Кичигина Т.Н., Грушин В.Н., Беликова И.С., Мяделец О.Д.
9. Противолучевые свойства меланина Бушманов А.Ю., Иванов А.А., Андрианова И.Е., Ставракова Н.М, Булынина Т.М., Дорожкина О.В.
10. Прутенская, Е.А. Перспективные методы получения меланинов различного происхождения / Е.А. Прутенская, Э.М. Сульман // Биотехнология: реальность и перспективы: материалы международной научно-практической конференции (Саратов). 2014. С. 68–70.
11. Фотозащитная функция меланина в коже человека при солнечном УФ-облучении, Фрайкинг Г.Я.
12. Aghajanyan A.E., Hambardzumyan A.A., Hovsepyan A.S. Asaturyan R.A., Vardanyan A.A. and Saghyan A.S. Pigm. CellResearch, 2005, v. 18, p. 130– 135
13. Perone, S. A., Bavarel, M., Suzic, D., & Chappuis, F. (2020). Mental health and stress in humanitarian expatriates [Santé mentale et stress chez les humanitaires expatriés]. Revue Medicale Suisse, 16(693), 993–997.
14. Steigerwald, S., Cohen, B. E., Vali, M., Hasin, D., Cerda, M., & Keyhani, S. (2020). Differences in Opinions About Marijuana Use and Prevalence of Use by State Legalization Status. Journal of Addiction Medicine, 14(4), 337–344.
15. Хабибрахманова В.Р., Никитина С.А., Сысоева М.А. Исследование золя водных извлечений чаги. XIV. Количественный и качественный состав липидных веществ водного извлечения чаги - Вестник Казанского Технологического Университета 2012, 15, 18, 217- 219.
16. Mazurkiewicz W. Analysis of aqueous extract of Inonotus obliquus - Acta Pol. Pharm. 2006, Nov-Dec., 63(6), 497-501
17. Ловкова М.Я., Рабинович А.М. и др. Почему растения лечат М., Наука 1990.
18. Бурмасова М.А., Сысоева М.А. Состав веществ бутанольного экстракта из меланина чаги - Химия растительного сырья 2012, 1, 149- 152
19. Жукович Е.Н., Семенова М.Ю., Шарикова Л.А., Прибыткова Т.Ф. Тетрациклические тритерпены чаги, Inonotus obliquus (pers.) Pil., произрастающей в России - Химико-фармацевтический журнал 2010, 44, 9, 28-29
20. Баландайкин М.Э. Химическая структура и лечебные свойства чаги Фармация 2013, 5, 52-55.
21. Harikrishnan R., Balasundaram C., Heo M.S. Inonotus obliquus containing diet enhances the innate immune mechanism and disease resistance in olive flounder Paralichythys olivaceus against Uronema marinum - Fish. Shellfish. Immunol. 2012, Jun., 32(6), 1148-115
22. Lee J.H., Hyun C.K. Insulin-sensitizing and beneficial lipidmetabolic effects of the water-soluble melanin complex extracted from Inonotus obliquus - Phytother. Res. 2014, Sep., 28(9), 1320-1328
23. Ying Y.M., Zhang L.Y., Zhang X., Bai H.B., Liang D.E., Ma L.F., Shan W.G., Zhan Z.J. Terpenoids with alpha-glucosidase inhibitory activity from the submerged culture of Inonotus obliquus – Phytochemistry 2014, Dec., 108, 171-176.
24. Lu X., Chen H., Dong P., Fu L., Zhang X. Phytochemical characteristics and hypoglycaemic activity of fraction from mushroom Inonotus obliquus - J. Sci. Food Agric. 2010, Jan 30, 90(2), 276-280
25. Yue Z., Xiuhong Z., Shuyan Y., Zhonghua Z. Effect of Inonotus Obliquu Polysaccharides on physical fatigue in mice - J. Tradit. Chin. Med. 2015, Aug., 35(4), 468-472.
26. Бабицкая В.Г., Щерба В.В., Иконникова Н.В. Меланиновые комплексы гриба Inonotus obliquus - Прикл. биохим. микробиол. 2000 июль-август, 439-444
ПОДРОБНЕЕ