От тьмы к свету. Обрастания в фармацевтике и косметологии
Курс «Подводный лес: исследование морских обрастаний»
Лекция 7
На пути от темной к светлой стороне обрастания люди не только научились использовать многих обрастателей в кулинарии, но и активно изучают их лечебные свойства.
«За годы исследований выяснилось, что водоросли, губки, кораллы и моллюски представляют собой настоящие сокровища для медицины. Благодаря своему уникальному химическому составу и необычному метаболизму, они производят множество полезных веществ, которые можно использовать для создания новых лекарств или косметических средств».
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Фармацевтическими гигантами от мира обрастателей можно назвать губок (тип Porifera). Впервые серьезный интерес к лекарственным свойствам губок возник в начале 1950-х гг.
Из губки Cryptotethya crypta выделили нуклеозиды спонгуридин и спонготимидин, которые послужили основой для синтеза противовирусного препарата Ara-A и первого противоракового средства морского происхождения Ara-C. В настоящее время Ara-C используется для лечения лимфомы и лейкемии, а его производные также сертифицированы для лечения рака легких, поджелудочной железы, молочной железы и мочевого пузыря.
С тех пор были открыты десятки веществ, полученных из губок и обладающих антибактериальными, противовирусными, противогрибковыми, противомалярийными, антигельминтными, иммуносупрессивными и противовоспалительными свойствами.
Губка Tectitethya crypta
К сожалению, во многих случаях разработка лекарств сильно затруднена, так как нужного вещества в тканях губки содержится очень мало. Если добывать нужное соединение только из губок, есть риск истребить всех представителей ценного вида, ведь скорость роста губок не очень велика, а для производства лекарства требуется довольно много природного биоматериала.
Тут на помощь приходит разработка синтетических аналогов природных веществ, а живые организмы, скорее, превращаются в источник новых идей для промышленного химического синтеза.
Губки активно используют не только в фармацевтике, но и в бьюти-индустрии. Во-первых, некоторые виды буквально используют в качестве банной губки. Также экстракты из разных видов добавляют в увлажняющие маски для лица, отшелушивающие скрабы и успокаивающие или заживляющие средства для кожи.
Многие асцидии (мешкообразные прикрепленные организмы с несколькими отверстиями для всасывания и выплевывания воды), как и губки, под водой выглядят необычайно чисто и аккуратно. Почему на этих плотных прикрепленных мешочках никто не растет, особенно в условиях сильной конкуренции за субстрат?
«Асцидии вырабатывают множество веществ, защищающих их от обрастания. А эти вещества, в свою очередь, обладают полезными свойствами для человеческого организма, ведь если они могут убить или отпугнуть личинок или бактериальные клетки от асцидии, то почему не сделать то же самое в теле человека, только уже с его патогенами или раковыми клетками?»
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Например, одно из таких веществ, алкалоид трабектедин, получают из карибской асцидии Ecteinascidia turbinata и используют для лечения саркомы и рецидивирующего рака яичников.
Скелет многих шести- и восьмилучевых кораллов чем-то похож на скелет человека: как по своей пористой структуре, так и по составу. Гидроксиапатит, который добывают из шестилучевых кораллов рода Porites и Goniopora, используется для создания костных имплантов и протезов благодаря своей биосовместимости и способности стимулировать рост костной ткани. Эти «коралловые кости» применяются в ортопедии для ускорения регенерации собственных костей человека.
Но не только карбонатный скелет кораллов приносит пользу. В 1990-х гг. было обнаружено, что редкий вид мягких кораллов, живущих у берегов Австралии, содержит химическое вещество элеутеробин, обладающее противораковыми свойствами. Это соединение приводит к разрушению цитоскелета в клетках, и мягкие кораллы используют его для защиты от хищников. Но исследования показали, что это соединение также является мощным ингибитором роста раковых клеток.
«В настоящее время ученые пытаются наладить лабораторный синтез элеутеробина, чтобы сделать возможным его дальнейшую сертификацию в качестве противоопухолевого препарата».
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
В косметологии некоторое время использовали «коралловую пудру» — перемолотые в пыль карбонатные скелеты кораллов. Пудру добавляли в скрабы в качестве отшелушивающего агента, а иногда даже рекламировали как источник микроэлементов для кожи. Однако в последнее время использование коралловой пудры в косметических средствах сократилось, в основном из-за тренда на отказ от ингредиентов животного происхождения в косметике.
В медицинских разработках, как и в кулинарии, активно участвуют сидячие двустворчатые моллюски из семейства митилид (лат. Mytilidae; в него входят все мидии и их родственники).
Мидии производят биссус — быстрозастывающий природный суперклей, который в воде почти мгновенно превращается в прочные нити и позволяет моллюскам прикрепляться к твердым поверхностям в океане.
«Основу биссуса — специальный белок (mussels adhesive protein) — изучают на предмет возможного использования в медицинских клеях. На основе этого белка исследователи разрабатывают адгезивные составы для заживления ран и послеоперационного восстановления тканей, которые могут стать менее травматичной альтернативой традиционным швам и скобам».
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
А еще экстракт из Perna canaliculus, новозеландской митилиды, обладает противовоспалительными свойствами. Он используется в добавках для лечения артрита (воспаления суставов).
Водоросли
Это еще одни морские рекордсмены в мире фармацевтики. Если начать перечислять все виды, которые используют для изготовления лекарственных препаратов и косметики, то хватит на целый курс. Поэтому я расскажу только про основные направления использования.
Из красных водорослей, помимо кулинарного агар-агара, получают вещество каррагинан. Оно широко используется в фармацевтике в качестве стабилизирующего, желирующего и загущающего агента в таких продуктах, как, например, зубная паста или сиропы от кашля. В косметике он используется в лосьонах и кремах благодаря своим эмульгирующим свойствам.
«Альгинат, получаемый из бурых водорослей, благодаря своим увлажняющим свойствам и способности превращать окружающую жидкость в гель, активно используют в масках и кремах. Альгинат также применяют в стоматологии: на его основе изготавливают стоматологические материалы с высоким показателем эластичности, которые, в свою очередь, помогают делать очень точные слепки твердых тканей зубов».
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Еще один известный лечебный продукт из бурых водорослей — это палочки из ламинарии. Они используются для расширения шейки матки в родах и при гинекологических операциях. Высушенные стерильные палочки вводятся в шейку матки, где они впитывают влагу и постепенно разбухают. Этот процесс мягко расширяет шейку матки.
Полисахарид фукоидан, который тоже получают из бурых водорослей, обладает свойствами природного антикоагулянта, то есть замедляет свертывание крови. Антикоагулянты помогают людям бороться с тромбообразованием и предотвращать закупорку сосудов.
«Морские организмы-обрастатели становятся важными источниками новых идей для разработок новых продуктов в медицине и косметологии, благодаря своим уникальным химическим и физическим свойствам».
Александра Чава
Младший научный сотрудник Лаборатории экологии прибрежных донных сообществ Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН
Эти природные биореакторы порой преподносят неожиданные и изобретательные решения для лечения различных заболеваний и ухода за кожей. Иногда эти решения открывают абсолютно новые горизонты в биомедицине, демонстрируя потенциал для разработки эффективных и безопасных продуктов, способных улучшить качество жизни и здоровье людей.
Добро пожаловать в игру «Съедобное/несъедобное»!
В морях и океанах встречаются самые разные организмы, и определить, какие из них съедобны, бывает непросто. Некоторые выглядят совершенно неаппетитно, но на самом деле являются деликатесами, а другие кажутся безобидными, но скрывают в себе яды.
Ваша задача — правильно соотнести изображения с их статусом. Проверьте свою интуицию и знания о морских обитателях!
Дополнительные материалы
- Ученые из Университета штата Юта обнаружили, что мягкие морские кораллы, напоминающие подводные растения, являются источником редкого химического соединения с противораковыми свойствами. Это открытие может привести к созданию новых методов лечения рака
- Статья „Marine Sponges as a Drug Treasure” (Anjum et al., 2016) опубликована в журнале Biomolecules & Therapeutics и представляет собой обзор биоактивных соединений, получаемых из морских губок, с акцентом на их противоопухолевую активность
- Статья „Coralline Hydroxyapatite Bone Graft Substitute: A Review of Its Properties and Applications” опубликована в журнале Journal of Biomaterials Applications и представляет собой обзор использования кораллового гидроксиапатита (CHA) в качестве заместителя костных трансплантатов в биомедицинских приложениях
- Статья „Green-lipped (greenshell™) mussel (Perna canaliculus) extract supplementation in treatment of osteoarthritis: a systematic review” опубликована в журнале Inflammopharmacology и представляет собой систематический обзор эффективности добавок экстракта моллюска Perna canaliculus при лечении артрита
Запишитесь на курс, чтобы выполнять задания и получить сертификат!
Школьникам, абитуриентам и учителям
Подводный лес: исследование морских обрастаний
Онлайн-курс про сложные подводные экосистемы, способы изучения и их роль в биоразнообразии планеты и деятельности человека.
- Что вы получите
- 8 уроков
- Уникальные фотографии и видео из экспедиций
- Авторская подача: живая и грамотная речь
- Свободное расписание: нет дедлайнов и сроков сдачи заданий
- Все материалы доступны сразу, можно начать обучение в удобное время
- Профессиональное видео и современная графика
- Быстрая связь с техподдержкой и чат с однокурсниками
- Сертификат о прохождении курса
- Наш курс позволит вам
- Узнать больше о современных исследованиях и профессиях в биологии
- Расширить кругозор и открыть для себя много необычного
- Хорошо провести время, изучая короткие лекции, рассматривая уникальные фото и видео, играя в мини-игры и проходя квизы курса
Находясь на сайте, вы даете согласие на обработку файлов cookie. Это необходимо для более стабильной работы сайта
OK