Глава 15. антимикробная активность
Интернациональный характер развития ароматерапии во все периоды истории человечества имеет богатейший опыт. Все народы мира внесли определенный вклад в развитие этого направления. Знания о лечебных свойствах благовоний накапливались медленно, веками и передавались из одного тысячелетия в другое, хотя и с малым грузом новых данных. Появление экспериментальных подходов в науке способствовало более быстрому накоплению новых данных и объективной их оценке.
Рождение экспериментального периода в науке связано с Уильямом Гарвеем (1578—1657).
Новатором классических экспериментальных исследований был Иван Петрович Павлов (1849—1936). Метод хронического эксперимента, разработанный И.П.Павловым, позволил ему обосновать принцип нервизма. Мы не упоминаем имена других великих экспериментаторов, которые также определили новые направления в различных разделах медицины.
В ароматерапии экспериментальные исследования появились позднее. Однако и в наше время они не в особом почете. Такое положение дел тормозит изучение биологической активности эфирных масел и развитие ароматерапии.
«Научная медицина теснейшим образом связана с научным экспериментом, в ходе которого проверяются эмпирические знания и философские идеи, создаются стройные научно (в смысле экспериментально) обоснованные концепции, гипотезы, теории» [Сорокина С.С., 1994].
Нами был разработан и введен в повседневную практику исследований метод хронического трехмесячного эксперимента в условиях гермообъема с системой жизнеобеспечения. Животные в ходе эксперимента одновременно находились в трех различных изолированных камерах с атмосферой, отличающейся по наличию или отсутствию в них эфирных масел.
Эти эксперименты были направлены в основном на изучение биологической активности эфирных масел и выявление среди них наиболее активных для практического использования.
Некоторые эксперименты могли быть выполнены только в условиях гермообъемов.
Анализ полученной нами информации позволил обосновать новое представление об эфирных маслах как о природных биорегуляторах.
На животных проводились и другие экспериментальные исследования (вне гермообъема), но лишь в тех случаях, когда они не могли быть выполнены на людях. Так, были проведены исследования с эфирными маслами, меченными 14С в процессе фотосинтеза, для определения скорости их распределения при различных путях введения в организм: ингаляционном, при массаже, водных процедурах, методом фонофореза, при сочетании с лечебной грязью.
Полученная информация имела важное практическое значение для ароматерапии. Эксперименты позволили выявить пути распределения эфирных масел при различных способах их введения, уточнить дозировку эфирных масел для различных видов аромапроцедур.
В связи с все более широким использованием эфирных масел встает вопрос об их возможной мутагенной активности. Это, как предполагают, может быть связано с резким ухудшением экологической обстановки. Ведь некоторые плантации эфироносов расположены вдоль магистральных автострад, на которых с каждым годом поток машин увеличивается. Другие плантации располагаются вблизи химических комбинатов или предприятий, выбрасывающих в атмосферу вредные газы.
Мы считаем, что проверка мутагенности эфирных масел в наше время должна проводиться. Эти исследования были проведены нами в экспериментальных условиях.
Микоплазменная инфекция получила широкое распространение, особенно в коллективах в период вспышек ОРЗ и гриппа, когда микоплазмы выявляются в 90—95% случаев. В экспериментах была изучена возможность повышения защиты организма от этой инфекции с помощью массовой аэрозольной вакцины против микоплазм при ее сочетании с эфирными маслами. Уровень защиты кур бройлеров при микоплазменной инфекции в опытной группе (при сочетанном введении вакцины против микоплазм с эфирным маслом) повышался более чем в 2 раза по сравнению с контрольной (вакцинация без эфирных масел).
Дальнейшая работа в этом направлении несомненно позволит определить меры профилактики микоплазменной инфекции.
В экспериментах установлено, что эфирные масла с успехом можно использовать в начальной стадии канцерогенеза — иммунометаболической, т.е. в стадии онкориска, когда клетка еще не поражена. Эфирные масла тормозят появление в организме как экзогенных, так и эндогенных канцерогенов и блокируют взаимодействие канцерогенов с клетками. При этом повышаются показатели иммунологической реактивности. Эти эксперименты впоследствии позволили подтвердить данные, полученные при обследовании рабочих, связанных с профессиональной вредностью, и получить хороший профилактический антиканцерогенный эффект при использовании отобранных в эксперименте эфирных масел. Это открывает широкие перспективы для практического использования эфирных масел в качестве естественных антимутагенов, при разработке новых методов снижения повышенного онкологического риска.
В наших многочисленных экспериментальных исследованиях установлена достаточно высокая радиопротекторная активность эфирных масел при малых радиационных воздействиях. Так, эфирные масла повышают сниженную радиацией иммунологическую реактивность, оказывают выраженное бактерицидное действие широкого спектра, подавляют активную аутофлору, активируют кроветворение, повышают уровень антиоксидантной активности липидов. Однако не все эфирные масла обладают одинаковой активностью.
Предварительные исследования позволили использовать отобранные нами в ходе эксперимента наиболее активные эфирные масла с более высокой радиопротекторной активностью с целью проведения профилактических мероприятий у лиц, проживающих в зонах радиации.
На основании экспериментов были объяснены некоторые механизмы защитного действия эфирных масел при укусах определенных видов змей, хотя мы этим вопросом конкретно не занимались. Известно, что яд гадюки обладает геморрагическим действием. Он разрушает оболочки эритроцитов и гемолизирует их, что вызывает смерть человека. Нами установлена способность некоторых эфирных масел, особенно монарды, снижать гемолиз эритроцитов в 2 раза.
Для яда кобры характерны нейротоксические свойства, он нарушает передачу нервных импульсов и блокирует ферментные системы. Введение эфирных масел восстанавливает нарушенную передачу информации и способствует, как установлено нами, нормализации функции ферментных систем.
Кроме того, при укусах змей яд, поступающий в организм, достаточно быстро связывается эфирными маслами, если их вводят в организм. Они образуют с ядом комплексы, которые выводятся из организма, что спасает жизнь человека.
Возврат к ароматерапии, начавшийся в середине XX в., связанный с резким и глобальным ухудшением экологической обстановки и нередкими отрицательными последствиями химиотерапии, должен сочетаться с дальнейшим изучением механизма действия эфирных масел на организм человека. Для этого необходимы клинические и особенно экспериментальные исследования, которые могли бы дальше развивать научную основу современной ароматерапии.
Нами были исследованы антимикробная активность 21 вида различных ЭМ и некоторые их фракции: фенольная, тимоловая (ЭМ монарды), линалилацетатная (компоненты ЭМ лаванды), эвгеноловая (компонент базилика) и др. Наибольшим противомикробным действием обладали фенольная и тимоловая фракции. Наиболее высокой бактерицидной активностью обладало ЭМ монарды, базилика эвгенольного, лофанта, фенхеля обыкновенного. Они действовали в пределах 125—250—400 мкг/мл в зависимости от вида микробов (табл. 2).
ЭМ обладают выраженным бактерицидным действием на различных представителей микроорганизмов. В целом на кокковые микробы ЭМ влияют активнее, чем на палочковидные. По отношению к грамположительным бактериям ЭМ проявляют большую активность, чем к грамотрицательным. Более чувствительными к ЭМ оказались стафилококки. Наибольшая резистентность к ЭМ установлена у палочки сине-зеленого гноя и вульгарного протея.
ЭМ котовника и монарды губительно действуют на грибы (Candida albicans) в дозе 100 мкг/мл; ЭМ фенхеля, петрушки и тмина — в дозе 200—250 мкг/мл, т.е. для всех этих масел характерен хороший противокандидозный эффект.
ЭМ обладают высокой антивирусной активностью, обусловленной непосредственным действием ЭМ на вирус и индуцированием образования интерферона.
Нами установлено, что ЭМ монарды, базилика, ажгона, эвкалипта проявляют высокую активность в отношении микоплазмы пневмонии, FH- и L-форм стрептококка-406, не уступая по бактерицидности известному противомикробному антибиотику окситетрациклину. Эти бактерицидные свойства ЭМ могут быть использованы в практическом здравоохранении.
Механизм действия низких доз ЭМ на микроорганизмы заключается в снижении проницаемости цитоплазматических мембран, интенсивности метаболизма и уменьшении активности аэробного дыхания микроорганизмов, деструкцию цитоплазматических мембран которых вызывают бактерицидные дозы ЭМ.
Устойчивость микроорганизмов к эфирным маслам. Одна из актуальных задач здравоохранения — борьба с развитием лекарственной устойчивости у бактерий.
С каждым годом количество устойчивых и малочувствительных различных форм бактерий существенно возрастает. В этой связи возникает необходимость изыскания новых антибактериальных средств, не вызывающих развитие резистентности бактерий.
Нами проведены исследования с целью изучения динамики формирования устойчивости бактерий к ЭМ. При этом было обнаружено, что через 15 пассажей антибактериальная доза стрептомицина возросла в 18 раз и составила 11 000 мкг/мл, в то время как противомикробная концентрация ЭМ монарды увеличилась только в 2 раза (390 мкг/мл). Следовательно, после 15 пассажей масло монарды действовало на St. aureus в 28 раз эффективнее, чем стрептомицин.
В подавляющем числе случаев максимально переносимая бактериями доза антибиотиков через 20—30 пассажей значительно повышалась и становилась практически равной максимально переносимой концентрации ЭМ. Так, конечная максимально переносимая доза масла монарды для E.coli через 20 пассажей составляла 0,85 мг/мл, а пенициллина за тот же период времени для этого же штамма — 3,24 мг/мл, стрептомицина — 2,66 мг/мл. Индекс резистентности был равен соответственно 4,6; 2969 и 120 833 (Р<0,0001).
Итак, к пенициллину и стрептомицину чувствительность микроорганизмов при пассировании их на питательных средах к антибиотикам резко снижается. Микроорганизмы при длительном контакте с ЭМ практически не вырабатывают к ним устойчивости, что является их существенным преимуществом перед антибиотиками и представляет интерес для медицины.
Таблица 2. Антимикробная активность (мкг/мл) эфирных масел, их фракций, компонентов и отходов вторичного сырья при производстве эфирных масел
| Растения | Вид микроорганизмов | |||||
| Staphylococcus aureus 209 | Streptococcus pyogenes | Neisseria catarralis | Escheriehia coli 0-111 | Proteus vulgaris | Klebsiella pneumoniae | |
| Monarda fistulosa L. (монарда дудчатая) | ||||||
| Ocimum gratissimum L. (базилик эвгенольный) | >400 | >400 | >400 | |||
| Lophantus L. (лофанг) | >400 | >400 | >400 | |||
| Foemiculum vulgare Miller (фенхель обыкновенный) | >400 | >400 | >400 | >400 | ||
| Nepeta catoria L. (котовник лимонный) | ** | >400 | >400 | >400 | ||
| Pelargonium roseum L. (герань розовая) | >400 | >400 | >400 | >400 | ||
| Salvia officinalis L. (шалфей лекарственный) | >400 | >400 | — | >400 | >400 | >400 |
| Artemisia pontica L. (полынь крымская) | >400 | — | >400 | >400 | >400 | |
| Coriandrum sativum L. (кориандр посевной) | >400 | >400 | >400 | >400 | ||
| Abethum graveolus L. (укроп пахучий) | >400 | >400 | — | >400 | >400 | |
| Mentha piperita L. (мята перечная) | >400 | >400 | >400 | >400 | ||
| Petroselinum sativum L. (петрушка посевная) | >400 | >400 | >400 | >400 | ||
| Zasepritium hispidum L. (гладыш щетинисто-волокнистый) | >400 | — | >400 | >400 | ||
| Carum Ajowan L. (ажгон душистый) | >400 | >400 | >400 | >400 | ||
| Pogostamon patchouli (пачули) | — | — | >400 | — | — | |
| Satureja montana (чабер горный) | — | — | >400 | — | — | |
| Acorus calamus L. (аир болотный) | — | — | >400 | — | — | |
| Mentha piperita L. (мята-сырец) | — | — | >400 | — | — | |
| Cistus ladaniferus (ладанника экстракт) | — | — | >400 | — | — | |
| Elsholtcia stauntonii (эльшольция Стаунтона) | — | — | >400 | — | — | |
| Laurus nobilis L. (вторичное масло лавра благородного) | — | — | >400 | — | — | |
| Фенольная фракция эфирного масла монарды дудчатой | — | — | ||||
| Тимол | — | — |
.
| Растения | Вид микроорганизмов | ||||
| Pseudomonas aeruginosa | Bordetella bronchoseptica | Citrobacter OA | Enterobacter cloacae | Serratla marcescens | |
| Monarda fistulosa L. (монарда дудчатая) | > 400** | >400 | >400 | ||
| Ocimum gratissimum L. (базилик эвгенольный) | >400 | >400 | >400 | >400 | |
| Lophantus L. (лофанг) | >400 | >400 | >400 | >400 | |
| Foemiculum vulgare Miller (фенхель обыкновенный) | >400 | >400 | >400 | ||
| Nepeta catoria L. (котовник лимонный) | >400 | >400 | >400 | >400 | |
| Pelargonium roseum L. (герань розовая) | >400 | >400 | >400 | >400 | >400 |
| Salvia officinalis L. (шалфей лекарственный) | >400 | — | >400 | ||
| Artemisia pontica L . (полынь крымская) | >400 | >400 | >400 | >400 | >400 |
| Coriandrum sativum L . (кориандр посевной) | >400 | >400 | >400 | >400 | >400 |
| Abethum graveolus L . (укроп пахучий) | >400 | >400 | >400 | — | >400 |
| Mentha piperita L. (мята перечная) | >400 | >400 | >400 | >400 | >400 |
| Petroselinum sativum L. (петрушка посевная) | >400 | >400 | >400 | >400 | |
| Zasepritium hispidum L. (гладыш щетинисто-волокнистый) | >400 | >400 | >400 | >400 | >400 |
| Carum Ajowan L. (ажгон душистый) | >400 | >400 | >400 | >400 | >400 |
| Pogostamon patchouli (пачули) | >400 | — | — | — | — |
| Satureja montana (чабер горный) | >400 | — | — | — | — |
| Acorus calamus L. (аир болотный) | >400 | — | — | — | — |
| Mentha piperita L. (мята-сырец) | >400 | — | — | — | — |
| Cistus ladaniferus (ладанника экстракт) | >400 | — | — | — | — |
| Elsholtcia stauntonii (эльшольция Стаунтона) | >400 | — | — | — | — |
| Laurus nobilis L. (вторичное масло лавра благородного) | >400 | — | — | — | — |
| Фенольная фракция эфирного масла монарды дудчатой | >400 | ||||
| Тимол | >400 | >400 | >400 |
Примечание. Перечень названий растений, из которых получены эфирные масла, приведен в соответствии с их бактерицидной активностью.
** >400 — действие эфирных масел на микроорганизмы малоэффективное. Исследование не проводилось.
Влияние белков крови на бектерицидную активность ЭМ.Антибиотики, обладающие высокой бактерицидной активностью, снижают ее при введении в организм на 10—36%. Причина этого заключается в блокировании действия антибиотиков белками сыворотки крови [Кашкин П.И., 1970].
Бактерицидная активность ЭМ в питательной среде с повышенным содержанием белка практически не снижалась. Так, St. aureus в опытных и контрольных пробах погибали при одинаковой концентрации масел: монарды — 250 мкг/мл и базилика — 200 мкг/мл, а при использовании ЭМ лавра и эвкалипта возрастала в 1,5— 2 раза, т.е. введение ЭМ в среду с повышенным содержанием белка незначительно отражалось на их бактерицидной активности, что выгодно отличает их от антибиотиков!
Синергизм ЭМ в их бактерицидном действии на микроорганизмы. Сочетание ЭМ эвкалипта с монардой или базиликом повышает их бактерицидную активность в 20 раз, ЭМ базилика с кориандром или линалилацетатом — в 30 раз, ЭМ монарды с полынью лимонной — в 20 раз. Смешивание же масла монарды и базилика снижает их антибактериальную эффективность в 2 раза.
Установлено, что пенициллин и стрептомицин индуцировали образование мутантных колоний достоверно чаще, чем при спонтанном росте или под действием ЭМ (соответственно 2,5 и 2,8, Р<0,05); 5-бромурацил вызывал мутации чаще (51,2), чем антибиотики (Р<0,01). Анализируя эти данные, можно считать, что ЭМ индуцируют мутации у микроорганизмов с такой же частотой, как и при спонтанных мутациях, т.е. не вызывают изменений в генетическом аппарате микробных клеток, не обладают мутагенным действием, каким обладают антибиотики и известный мутаген 5-бромурацил.
Сочетанное действие ЭМ и антибиотиков. Этот вопрос имеет практическое значение, поскольку такое действие при положительном результате может повысить эффективность влияния антибиотиков на микроорганизмы.
Нами установлено, что сочетанное применение ЭМ монарды и стрептомицина повышало эффективность действия стрептомицина в 4 раза. Аналогичным образом возрастала активность при сочетании ЭМ базилика с тетраолеаном и эритромицином. Наиболее выраженным действием на L-форму стрептококка обладала комбинация масла базилика с эритромицином. В этом случае бактерицидная активность ЭМ базилика повышалась в 2 раза, а эритромицина — в 10 раз. Бактерицидное действие базилика и тетраолеана в композиции повысилось соответственно в 2 и 4 раза (рис. 3).
Таким образом, антибиотики проявляют синергизм в виде потенцирования эффектов противомикробного действия. Это явление имеет существенное значение для клинической практики, поскольку дает возможность не только повысить активность антибиотиков, но и снизить их дозу.
Действие эфирных масел на культуры соматических клеток. Исследования на клеточных объектах позволяют выявлять наиболее активные эфирные масла и определять примерный диапазон их действующих концентраций.
Рис. 3. Повышение бактерицидной активности эфирных масел при их сочетании с антибиотиками.
1 — ЭМ монарды; 2 — ЭМ монарды+стрептомицин (в 4 раза); 3 — ЭМ базилика; 4 — ЭМ базилика+стрептомицин (в 10 раз); 5 — ЭМ базилика; 6 — ЭМ базилика+тетраолеан (в 4 раза).
В наших исследованиях было установлено, что 24- или 72-часовое культивирование лейкоцитов периферической крови человека в отсутствие каких-либо стимуляторов сопровождалось спонтанным включением меченых предшественников ДНК и РНК: 3Н-тимидина, 3Н-уридина, 3Н-лейцина, а также 14С-глюкозы.
Добавление в культуры лейкоцитов водно-масляной эмульсии эфирных масел монарды, кориандра или розы в дозах 500 мкг/мл — 2,5 мг/мл в течение 24—72 ч приводит к почти полному подавлению включения. Однако эффект эфирных масел зависит от концентрации предшественников в среде. Так, при конечной концентрации в среде монарды 500 мкг/мл включение 3Н-тимидина ингибировалось на 76—93% при 24—72-часовой инкубации; при уменьшении конечной концентрации масла до 100 мкг/мл изучаемый показатель снижался до 53,4%, а при конечной концентрации 20 мкг/мл — до 23,8%. Эти концентрации были высокие. В концентрации менее 10 мкг/мл ЭМ розы дает выраженную реакцию бласттрансформации, т.е. изучаемые масла дозозависимо ингибировали проницаемость цитоплазматических мембран лейкоцитов. Выраженность этого процесса зависела от дозы масла и времени контакта с клетками.
Действие ЭМ на фагоцитарную активность макрофагов. При 30-минутной инкубации монослоя с эфирными маслами базилика, монарды, лаванды и ажгона клетки стимулировались при исходно сниженном уровне и подавлялись при высоком уровне фагоцитоза в контроле. Предварительное трехразовое введение в брюшную полость мышей ЭМ монарды или базилика влияло на перитонеальные макрофаги так, что в последующих опытах in vitro их фагоцитарная активность была значительно выше, чем перитонеальных макрофагов интактных мышей, т.е. изученные нами масла нормализовали фагоцитарную активность перитонеальных макрофагов мышей.
Действие на пролиферативную активность фибробластов . Добавление эфирного масла монарды в дозе 2,5 мкг/мл в культуру фибробластов легкого человека сопровождалось увеличением синтеза ДНК — возрастало включение 3Н-тимидина в клетки (стимуляция включения в 4,9—5,1 раза). Добавление эфирного масла базилика (2,5 мкг/мл) сопровождалось стимуляцией включения радиоактивной метки в 7,3 раза. Иначе говоря, монарда и базилик проявляют способность значительно стимулировать синтез ДНК и пролиферацию в культуре фибробластов.
Таким образом, установлено, что эфирные масла активно влияют на культуры соматических клеток: проницаемость мембран, функциональную активность иммунокомпетентных клеток, пролиферативные реакции. Выраженность этих свойств у различных эфирных масел значительно различается. В высоких концентрациях (более 50 мкг/мл) они обладают преимущественно ингибирующим действием на состояние клеток и их функциональную активность, концентрации ниже 25 нг/мл оказывают уже стимулирующее действие. Особенно эффективны в этом отношении низкие концентрации монарды (250—500 нг/мл), обладающие наиболее высокой стимулирующей активностью в испытанных культурах. На втором месте по эффективности стоит базилик.
Переносить свойства ЭМ, выявленных в опытах in vitro, в условия целостного организма вряд ли возможно. Однако такого рода эксперименты позволяют выявлять наиболее активные масла и направленность их действия.
Глава 16. ОБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Свободнорадикальное окисление липидов. РАВ являются антиоксидантами, которые препятствуют накоплению в организме свободных радикалов и противодействуют их неблагоприятному влиянию на организм человека. Полученные в нашей лаборатории данные свидетельствуют о том, что РАВ как in vitro, так и in vivo проявляют высокую антиоксидантную активность и по эффекту действия не уступают такому известному антиоксиданту, как бетаионол.
РАВ способны защищать наследственный аппарат клетки от свободных радикалов, которые могут разрушать клетки, нуклеиновые кислоты, мембраны клеток. Они защищают наследственный аппарат клетки от воздействия на него мутагенов, активно влияя на синтез ДНК, чем способствуют ее регенерации при повреждении [Абрамова Ж.И. и др., 1985].
Перекисное окисление липидов — универсальный процесс; он постоянно протекает в каждой клетке и в мембранных структурах. В тканях организма постоянно образуются свободные радикалы и перекисные соединения, которые участвуют в биохимических реакциях. Активация ПОЛ сопровождается повреждением белков, липидов, биомембран, инактивированием ферментов внутриклеточных органелл, вследствие чего нарушаются обменные процессы и физиологические функции в клетках, тканях, в целом организме, что в свою очередь может способствовать развитию патологических состояний. Цепной каскадный характер ПОЛ многократно усиливает первичное повреждающее действие. Продукты ПОЛ являются универсальными клеточными и субклеточными ядами.
Свободные радикалы (СР) — это обрывки молекул, имеющие неспаренный электрон. Их образование происходит при участии кислорода. Свободные радикалы могут вызывать цепные реакции, нарушать метаболические процессы и повреждать различные биоструктуры: белки, ДНК, нуклеиновые кислоты, т.е. повреждать генетический аппарат клетки.
В настоящее время накоплен материал, доказывающий большую роль радикалов в жизненно важных процессах. Общепризнано участие радикалов и среди них особенно активных форм кислорода в развитии старения, опухолей, воспалительных процессов, ИБС, атеросклероза, и это далеко не полный перечень.
Антиокислительная система (АОС) регулирует уровень свободнорадикальных реакций окисления, препятствуя накоплению токсичных продуктов окисления. В ее состав входят ферменты и природные антиоксиданты, встроенные в структуру мембран, тормозящие процессы ПОЛ и уменьшающие доступ кислорода к липидам. На функционирование АОС оказывают влияние экологические, сезонные, климатические и другие факторы. При чрезмерных окислительных свободнорадикальных реакциях АОС может истощиться. Эта система поддерживает на постоянном уровне процессы свободнорадикального окисления. Избыточное СРО и истощение АОС сопровождается накоплением продуктов ПОЛ, оказывающих отрицательное действие на различные биосубстраты. В подобных случаях возникает необходимость введения в организм природных антиоксидантов [Абрамова Ж.И., 1967; Калмыкова В.И., 1978]. Антиоксиданты — антиокислительные вещества, выполняющие в организме роль универсальных регуляторов и стабилизаторов окислительного гомеостаза; они связывают и обезжиривают свободные радикалы, регулируют и поддерживают низкий уровень свободнорадикальных процессов. Антиоксиданты обладают широким спектром физиологического действия, способностью изменять активность регулирующих систем организма. Антиоксиданты участвуют в формировании структурных элементов клетки. К антиоксидантам относятся витамины Е, А, К, С, В6, Р и другие природные вещества [БарабойВ.А., 1976,1984].
Рис. 4. Влияние РАВ на показатели перекисного окисления липидов и концентрацию кислорода в тканях животных, длительно содержащихся в гермообъемах с разным составом газовых сред.
1 — показатели перекисного окисления липидов (ед/мл); 2 — показатели хемолюминесценции; 3 — концентрация кислорода в тканях (нг/атом/мл); а — естественная атмосфера; б — искусственная атмосфера; в — биогенезированная атмосфера.
Антиоксиданты вводят не только с целью снижения концентрации окислительных свободных радикалов за счет их связывания, но и для мобилизации резерва АОС.
Нами исследовано влияние РАВ на перекисное окисление липидов крыс (линии Wistar), находящихся в течение 3 мес в различных газовых средах. Установлена выраженная связь ПОЛ с РАВ. Так, в ЕА показатели ПОЛ равнялись 0,92 ед/мл; ИА — 0,4 ед/мл; БИА — 1,4 ед/мл; показатели хемилюминесценции сыворотки крови — соответственно 381; 442 и 310 (рис. 4).
Таким образом, у животных в ИА наблюдались достоверные изменения ПОЛ. В БИА процессы ПОЛ нормализовались, приближаясь к показателям, зарегистрированным в ЕА.
АТФ в эритроцитах. Первичным источником энергии в организме животных и человека является химическая энергия пищевых веществ: белков, жиров, углеводов, выделяющаяся при их окислении. Первичным источником энергии для растений служат лучи солнца, энергия которых накапливается в процессе фотосинтеза. Эта энергия поступает человеку через растительную пищу. Энергию, поступающую от сжигания питательных веществ (дыхания) или в процессе фотосинтеза, клетки запасают в АТФ. Клетка благодаря АТФ может накапливать большое количество энергии и расходовать ее по мере необходимости: на синтез молекул белков, жиров, углеводов, на деление клеток, сокращение мышц, на перенос ионов натрия и калия через мембраны и др. Все эти процессы потребляют энергию, аккумулированную в АТФ. При необходимости под влиянием АТФазы — фермента, который содержится в мембранах всех организмов, одна фосфатная группа отщепляется от АТФ, и образуется АДФ.
Освобождающаяся энергия используется клетками для совершения различных работ. Когда молекула АДФ вновь заряжается энергией, она превращается в АТФ—клеточный аккумулятор, хранитель энергии.
Макроэнергетические соединения могут накапливаться не только в виде АТФ, но и в виде креатинфосфата [Сойфер В.Н., 1975].
Таким образом, АТФ является основным источником энергии, аккумулированной в клетках организма.
Исследовано влияние РАВ на содержание АТФ в эритроцитах крыс линии Wistar, находящихся в различных газовых средах. Установлена четкая зависимость содержания АТФ от РАВ. Так, в ЕА АТФ была на уровне 30,1 мкг/мл. В ИА содержание АТФ снизилось до 23,8 мкг/мл.
У крыс в БИА уровень АТФ превысил норму и составил 34,2 мкг/мл.
Иначе говоря, РАВ способствуют восстановлению аккумуляции энергии АТФ в клетках до нормы.
Свободная энергия в эритроцитах. В организме постоянно протекают процессы обмена веществ, сопровождающиеся выделением энергии, которая используется для синтеза белков и нуклеиновых кислот, липидов, углеводов. Энергия необходима клеткам для совершения работы, выделения продуктов обмена и т.д. Если химический процесс протекает за счет энергии извне (эндотермически), он обозначается знаком «плюс» (+), если процесс сопровождается выделением тепла (экзотермически), такая реакция обозначается знаком «минус» (-).
Мы в течение 3 мес исследовали характер изменения свободной энергии в эритроцитах 3 групп крыс, находящихся в различных газовых средах: ЕА, ИА, БИА.
Рис. 5.Интегральные показатели биоэнергетики клеток крови крыс, содержащихся в условиях различных газовых сред.
а — естественная атмосфера; б — зависимость показателей биоэнергетики клеток крови животных, содержащихся в искусственной атмосфере, по отношению к клеткам крови животных, находящихся в естественной атмосфере; в — зависимость показателей биоэнергетики клеток крови у животных, содержащихся в искусственной, но биогенезированной атмосфере, по отношению к клеткам животных, находящихся в естественной атмосфере.
Исследования, проведенные на мониторе биологической активности ЛКТБ 2277 фирмы «LKB—Producted AB Stockholm» (Sweden), показали зависимость биоэнергетики эритроцитов от РАВ.
ВИА резко нарушились химические процессы, что сопровождалось выделением тепла: 556 усл.ед. (рис. 5). В БИА химические процессы практически протекали на том же уровне, что и в ЕА (исследования проведены на мониторинге биологической активности ЛКТБ 2277 фирмы «IKB-Producted AB»).
Таким образом, у животных в ИА наблюдалось резкое снижение свободной энергии. В БИА уровень свободной энергии приблизился к таковому в контрольной группе (ЕА) и даже незначительно превысил его (+ 32,8 усл.ед.).
Мембраны клеток. Значение мембран в жизни человека разнообразно. Они передают различную информацию, регулируют многие внутриклеточные процессы, узнают себе подобные клетки, способны генерировать электрические импульсы. Мембраны регулируют поступление молекул и ионов в клетку и их обратный выход из клетки. В мембраны клетки включены рецепторы гормонов, пептидов и др., что обеспечивает точность регуляции и специфичность белков-рецепторов.
Не исключено также присутствие на клетках организма рецепторов для некоторых компонентов РАВ. Это подтверждается тем, что в состав ЭМ входят лейкины. Известно, что некоторые растительные лейкины (фитогемагглютинин, конковалин А и др.) обладают митогенной активностью, что позволяет предполагать наличие на мембранах лимфоцитов рецепторов по отношению к их компонентам.
Если это будет доказано, то расшифруется еще одна из сторон механизма действия РАВ.
В мембранах находятся различные ферменты, биооксиданты, возможно, и некоторые компоненты РАВ. Специальные мембраны органов чувств преобразуют энергию звука, света в электрические импульсы. Мембраны рецепторных клеток воспринимают и передают центральной нервной системе информацию о запахах [Бергельсон Л.Д., 1975; Сим Э., 1985; Райт Р.Х., 1966].
Проведены экспериментальные исследования влияния РАВ на проницаемость цитоплазматических мембран дрожжей аэробного типа метаболизма. Дрожжи культивировали в атмосфере, лишенной РАВ, и в такой же атмосфере с введением в ее состав РАВ розмарина в концентрации 0,001 мг/м.куб. атмосферы.
В контрольном варианте дрожжи выращивали в естественной атмосфере.
При оценке действия атмосферы на метаболизм дрожжей была использована активность терминального фермента спиртового брожения — алкогольдегидрогеназы (АДГ) и арилэстеразы — фермента, участвующего в транспорте сильно диссоциированных органических кислот через цитоплазматическую мембрану. С целью изучения состояния цитоплазматических мембран определяли содержание эфиров высших жирных кислот в культуральной жидкости.
Установлено, что культивирование тест-объектов в атмосфере с отсутствием РАВ отражается на их метаболизме. Зарегистрировано достоверное снижение активности АДГ от 90,4 до 0,3 ед/г (Р<0,001) и арилэстеразы от 1200 до 850 ед/г (Р<0,05). Последнее, вероятно, связано с нарушением барьерной функции цитоплазматической мембраны.
Введение в атмосферу РАВ розмарина оказывает нормализующее действие на измененный метаболизм тест-объектов, снижая концентрацию эфиров высших жирных кислот и интенсифицируя активность АДГ и арилэстеразы, приближая ее к показателям контрольной группы.
Проведенные исследования указывают на перспективность дальнейшего изучения РАВ в качестве стабилизаторов мембранных структур.
Стабилизация цитоплазматических мембран наблюдалась нами в определенном интервале концентрации ЭМ от 0,05 до 0,0005%. При этом стабилизация мембран микробных клеток отмечена при значительно меньшей концентрации ЭМ, чем стабилизация мембран лимфоцитов. В ИА резистентность мембран практически не отличалась от ЕА (соответственно 0,55 и 0,53) и достоверно отличалась от резистентности мембран клеток в ИА (0,53 и 0,25 соответственно).
Приведенные данные свидетельствуют о том, что длительное (до 3 мес) отсутствие в атмосфере РАВ сопряжено с достоверным снижением резистентности мембран эритроцитов. Постоянная биогенизация атмосферы сопровождается восстановлением резистентности мембран до нормы.
Ионы калия и состояние трансмембранного потенциала. Большинство энергетических и электрофизиологических процессов в организме протекают с изменением концентрации электролита внутри и вне клеток. Калий является важнейшим внутриклеточным катионом. Наблюдаемый сдвиг в балансе калия обусловлен изменением его содержания в клетках. Калий принимает участие в аккумуляции и в освобождении энергии в организме.
Натрий — главный ион внеклеточной жидкости. Содержание К + в клетках в 20 раз выше, чем концентрация Na + (Na/K — 1:20), а содержание внеклеточного К + в 28 раз меньше концентрации внеклеточного Na + (Na/K — 28:1). Ионы натрия и калия стремятся уйти туда, где их концентрация меньше: ионы калия — из клетки, ионы натрия — в клетку.
Функцию по транспортировке ионов калия и натрия через биологические мембраны выполняет Na-K-зависимая АТФаза-фермент. Ка +-АТФаза восстанавливает исходные градиенты, откачивая наружу и закачивая К + внутрь нейрона. При снижении мембранного потенциала открываются Na-каналы. При этом в нейрон-клетку поступают положительные ионы, что приводит к п