Изобретение относится к биологически активным веществам и, в частности, к протеогликанам растительного происхождения, пригодным для использования в медицине, фармакологии, ветеринарии и биологии в качестве активного компонента лекарственных веществ.
Известен дрожжевой глюкан, который повышает резистентность экспериментальных животных к индуцированным бактериальным, грибковым, вирусным и паразитарным инфекциям. Так, Browder W. и др. в журнале Int.J.Immunopharm., 1984, 6, N 1, 19 - 26 описали, что введение дрожжевого глюкана до внутривенного заражения мышей Staphilococcus aureus приводило почти к двукратному увеличению продолжительности жизни зараженных животных. На модели сепсиса грамотрицательных бактерий перитонеальное введение дрожжевого глюкана значительно снижало системную бактериемию и повышало выживаемость животных, как было показано Williams D.L. и др. J. Reticuloendothelial Soc., 1978, v. 23, p. 479- 490. Там же Williams D.L. и др. описана эффективность использования глюкана при вирусном гепатите мышей. Введение глюкана поддерживало фагоцитарную активность купферовских клеток, что способствовало регенерации гепатоцитов.
Однако при использовании дрожжевого глюкана наблюдается образование гранулем в печени и развитие аллергических заболеваний.
Известен также биологически активный полисахарид γ-PL (гамма-плант), выделенный из растительных клеток, например, кукурузы, картофеля, чайного гриба, имеющий молекулярную массу 2 • 106 ± 9 • 105 Д и элементный состав (в мас. %): азот (1,7 - 1,98), углерод (40,12 - 40,39), водород (5,81 - 6,07), остальное - зольный компонент, содержащий полисахаридную цепь, которая состоит из (в мас.%) остатков нейтральных сахаров (35,0 - 41,0), глюкозы (27,0 - 33,0), галактуроновой кислоты (19,0 - 25,0), арабинозы (1,7 - 2,3), уроновых кислот (12,0 - 18,0) и не менее 0,5% белка, состоящего из остатков аминокислот в следующих количествах на 0,1 мг γ-PL (в нг): аспарагин (126,0 - 146,0), серин (139,0 - 159,0), глутамин (263,0 - 283,0), глицин (117,0 - 131,0), аланин (80,0 - 100,0), валин (76,0 - 96,0), лейцин (85,0 - 105,0), лизин (65,0 - 85,0), аргинин (42,0 - 62,0) и в следовых количествах - цистеин, изолейцин, гистидин, фенилаланин, тирозин, треонин. В качестве противоинфекционного вещества γ-PL был изучен при лечении вирусных и бактериальных инфекций на лабораторных и промышленных животных. При искусственном заражении мышей вирусами простого герпеса типов 1 и 2 на модели герпетического менингоэнцефалита при использовании дозы вируса 10 LD50 защитный эффект γ-PL достигал 60%. Недостатками использования γ-PL являются недостаточно широкий диапазон противоинфекционной активности и развитие местной воспалительной реакции при подкожном применении / RU 2028303, C 08 В 37/00, 91/.
Задачей данного изобретения является устранение указанных недостатков путем создания нового вещества, обладающего широким спектром противоинфекционных активностей и не имеющего побочных действий. Таким веществом является новый биологически активный протеогликан растительного происхождения, полученный посредством дезинтеграции делящихся растительных клеток, например, из проростков Solanum tuberosum семейства Solanaseae, из водного раствора и фракционируемый в соответствии с молекулярным весом. Вещество имеет молекулярную массу 8,0 • 105 - 2,5 • 106 и элементный состав (в мас.%): азот (1,12 - 2,48), водород (5,15 - 7,21), углерод (39,93 - 44,42), остальное - зольный компонент, содержащий полисахаридную цепь, состоящую из (в мас.%) остатков нейтральных сахаров (34,0 - 85,3), глюкозы (26,4 - 33,1), галактуроновой кислоты (19,0 - 25,1), арабинозы (1,7 - 4,4), уроновых кислот (12,0 - 18,0), рамнозы (1,2 - 10,0), ксилозы (0,1 - 3,0), маннозы (0,1 - 5,0), галактозы (2,5 - 27,0) и до 15% белка, состоящего из остатков аминокислот в следующих количествах, нг в 0,1 мг протеогликана: аспарагин (126,0 - 146,0), серин (139,0 - 159,0), глутамин (263,0 - 283,0), глицин (117,0 - 131,0), аланин (80,0 - 100,0), валин (76,0 - 96,0), лейцин (85,0 - 105,0), лизин (65,0 - 85,0), аргинин (42,0 - 62,0) и в следовых количествах - цистеин, изолейцин, гистидин, фенилаланин, тирозин, треонин. Протеогликан характеризуется следующими максимумами ИК-спектра (таблетка KBr): 3350, 2920, 1720, 1655, 1620, 1610, 1560, 1510, 1405, 1378, 1296, 1145, 1080, 1040, 920, 842, 763 см-1; при этом заявляемое вещество нерастворимо в органических растворителях и растворимо в водных и солевых растворителях, обладает противовирусной активностью к ДНК- и РНК- содержащим вирусам, антибактериальным (включая особую группу Mycoplasma и Chlamydia) и противогрибковым действиями и не обладает гемагглютинирующей активностью.
Карбогидратный состав протеогликана отличен от состава γ-PL, так как помимо моносахаров, имеющихся в γ-PL, протеогликан содержит рамнозу, ксилозу, маннозу и галактозу, и обладает широким спектром противоинфекционной активности.
Разработан также способ получения протеогликана.
Наиболее предпочтительный способ получения Gs
Способ включает в себя измельчение сырьевого материала, экстрагирование водой, затем выдерживание при температуре 20oC в течение 24 ч, разделение экстракта, а затем концентрирование и получение сухого вещества. В соответствии с данным изобретением в качестве сырьевого материала используются молодые корневые проростки клубней Solanum tuberosum семейства Solanaseae, экстрагирование осуществляется кипящей водой или водой с pH в пределах от 4,5 до 6,5. Полученный материал фракционируется по молекулярно-весовым характеристикам с тем, чтобы исключить фракции с малой молекулярной массой, содержащие соединения, вес которых не превышает 8,0 • 105 Д.
Способ реализуется следующим образом. В качестве сырьевого материала используются прорастающие картофельные клубни. Таким образом, конечный продукт получается из "пробуждающегося растения", т.е. из наиболее активно развивающейся части растения, богатой биологически активными веществами, чтобы он проявлял наивысшие противоинфекционные свойства. Сырьевой материал, предпочтительно, должен быть в измельченном состоянии; для оптимизации процесса экстрагирования и максимального раскрытия активности растительного источника он должен быть измельчен до кашицеобразного состояния. Для этой цели в качестве гомогенизатора может быть использован любой диспергатор. Измельченный материал экстрагируется кипящей водой при соотношении вода:растительный гомогенат от 1:1 до 1:2 и выдерживается (вымачивается) в течение 24 ч при температуре 20oC.
Экстракт, полученный в соответствии с патентуемым методом, разделяется фильтрацией на жидкую и твердую фазы. Для каждого из этапов фильтрации может быть использован пресс, подобный тем, что используется в производстве экстрактов.
При последующей инкубации экстракт фракционируется в соответствии с молекулярной массой фракций; первоочередная цель - исключение фракций с низкой молекулярной массой (менее 8,0 • 105 Д), т.е. посредством гель-хроматографии или фильтрации. Используются такие носители, как Sephadex G-200 или выше, типа Сефароз (коммерческие продукты, выпускаемые компанией Pharmacia Fine Chemicals AB, Швеция) или иные с аналогичными характеристиками; носитель должен разделять экстракт на два компонента: один, содержащий фракции с молекулярными массами менее 8,0 • 105 Д и другой - с молекулярными массами свыше 8,0 • 105 Д. Первый из них удаляется.
Ультрафильтрование осуществляется при помощи мембран, например, РМ-10 (коммерческий продукт, выпускаемый компанией American Corp. (США)) или картриджами для гемодиализа, такими как Н120 (коммерческий продукт, выпускаемый компанией В. Brown Melsungen AG, Германия), Fresenius F-40, -60, -80 и др. (коммерческий продукт, выпускаемый компанией MTS Medizine Technische Systeme GmbH, Германия) или модель 23-08 (коммерческий продукт, выпускаемый компанией Baxter Healthcare Corp. (США), которые также обеспечивают разделение.
После этого продукт с заданными молекулярно-весовыми характеристиками доводится до необходимой концентрации (например, испарением в вакууме, ультрафильтрованием или другим доступным способом).
Конечный этап патентуемого метода состоит в получении сухого вещества, например, путем лиофилизации, т.е. испарения в вакууме при низкой температуре, осаждением в присутствии этанола или другим доступным методом.
Выделенный аморфный светло-серый порошок, не имеющий запаха, является высокомолекулярным протеогликаном растительного происхождения, легко растворяющимся в воде и водных растворах (например, физиологический 9%-ный раствор NaCl или раствор глюкозы) и нерастворимый в этиловом и метиловом спиртах, хлороформе, эфире или ацетоне. Активное начало содержит следующие моносахара (в процентах):
остатки нейтральных сахаров (34,0 - 85,3), глюкоза (26,4 - 33,1), галактуроновая кислота (19,0 - 25,1), арабиноза (1,7 - 4,4), уроновые кислоты (12,0 - 18,0), рамноза (1,2 - 10,0), ксилоза (0,1 - 3,0), манноза (0,1 - 5,0), галактоза (2,5 - 27,0) и до 15% белка, состоящего из остатков аминокислот (нг в 0,1 мг протеогликана): аспарагин (126,0 - 146,0), серин (139,0 - 159,0), глутамин (263,0 - 283,0), глицин (117,0 - 131,0), аланин (80,0 - 100,0), валин (76,0 - 96,0), лейцин (85,0 - 105,0), лизин (65,0 - 85,0), аргинин (42,0 - 62,0) и в следовых количествах: цистеин, изолейцин, гистидин, фенилаланин, тирозин, треонин и характеризуется следующими максимумами ИК-спектра (таблетка KBr): 3350, 2920, 1720, 1655, 1620, 1610, 1560, 1510, 1405, 1378, 1296, 1145, 1080, 1040, 920, 842, 763 см-1; при этом заявляемое вещество нерастворимо в органических растворителях и растворимо в водных и солевых растворителях, обладает противовирусной, антибактериальной и противогрибковой активностями и не обладает гемагглютинирующей активностью. Молекулярная масса предлагаемого протеогликана составляет 8,0 • 105 - 2,5 • 106 и имеет элементный состав (в мас.%): азот: (1,12 - 2,48), водород (5,15 - 7,21), углерод (39,93 - 44,42), остальное - зольный компонент. Определить точку плавления не удалось, поскольку при температуре выше 273oC вещество разлагается. Коэффициент дифракции 5%-ного раствора равен 1,338±0,005.
Ниже приведены примеры экспериментов по исследованию биологической активности протеогликана.
Примеры.
Биологическая активность протеогликана как протективная, так и терапевтическая оценивалась на различных моделях у искусственно зараженных животных, животных, заболевших естественным путем и больных людях-добровольцах. Во всех перечисленных случаях проводилось сравнение с известными фармакопейными препаратами, используемыми в каждом конкретном случае по назначению.
Эксперимент 1.
Эффективность протеогликана оценивалась на модели герпетического менингоэнцефалита мышей. Использовали ВПГ-1, штамм Клейман. Инфекционный титр вируса в культуре клеток Vero составил 6,5 - 7,0 lg ТЦД50/0,1 мл, а при внутримозговом (в/м) или внутрибрюшинном (в/бр) его введении белым мышам массой 7-8 г равнялся 5,5 - 6,0 lg ЛД50/0,03 мл. Штамм характеризуется повышенной нейровирулентностью. Максимальное поражение монослоя клеток фибробластов эмбрионов кур (ФЭК) или Vero (75 - 100%) наблюдалось уже через 18 - 20 ч после инфицирования. Для воспроизведения герпетического менингоэнцефалита мышей последних инфицировали вирусом Клейман в/бр в объеме 0,2 мл с содержанием в дозе 10 и 100 ЛД50. Результаты лечения оценивали по средней продолжительности жизни (СПЖ) и защитному эффекту (разница между показателями выживаемости в опытной и контрольной группах). Эффективность протеогликана на модели герпетического менингоэнцефалита мышей (в группе по 30 животных) представлена в табл. 1.
Применение протеогликана в модели герпетического менингоэнцефалита у мышей приводило к выраженному профилактическому или терапевтическому действию как в сравнении с контролем, так и в сравнении с фармакопейным препаратом - ацикловиром. При дозе вируса 10ЛД50 защитный эффект протеогликана достигал 63-53% в сравнении с ацикловиром -15%; а при дозе 100 ЛД50 - 57-63% при отсутствии такового у ацикловира.
Эксперимент 2.
При воспроизведении модели парвовирусной инфекции были использованы собаки породы английский бигль. В контрольной и опытной группах было по 8 животных. Парвовирусный энтерит был подтвержден клиническими и лабораторными исследованиями. В мазках крови больных животных наблюдалась выраженная лейкопения - количество лейкоцитов было снижено до 50% от нормального при нормальном содержании эритроцитов. Контрольная группа животных была подвергнута лечению по традиционной схеме, направленной в первую очередь на устранение рвоты, обезвоживания организма, ацидоза и вторичных инфекций. Опытной группе собак, отобранных из того же помета, что и контрольная группа, вводили только протеогликан: 6 собакам - подкожно, ежедневно 1 раз в сутки в течение 2 дней и 2 собакам внутривенно, однократно. В контрольной группе погибли все животные, причем патологоанатомическое вскрытие собак данной группы явилось подтверждением правильности установленного диагноза. В опытной группе все животные, леченные протеогликаном, выздоровели, причем явные признаки улучшения клинического состояния больных собак наблюдались уже на следующий день после начала терапии.
Эксперимент 3.
Протеогликан был использован для лечения цитомегаловирусной инфекции (ЦМВИ) у кошачьих лемуров (Lemur catta) на базе зоопарка. Наличие ЦМВИ у кошачьих лемуров было диагностировано высокоспецифичными методами иммуноферментного и иммунофлуоресцентного анализов, которые позволяют идентифицировать взаимодействие между специфичными моноклональными антителами и групоспецифичными антигенами вируса цитомегалии. Для диагностики наличия антител ЦМВИ использовали штамм Ad 169 - вакцинный штамм, наиболее широко реагирующий штамм. Заболевание кошачьих лемуров сопровождалось массовым падежом животных. Смерть наступала от острой сердечно-легочной недостаточности. Из клинических проявлений заболевания следует отметить общую вялость и потерю аппетита. Такое состояние продолжалось около двух недель и завершалось летальным исходом. Для диагностики заболевания использовали трупный материал павших животных и кровь из периферической (локтевой) вены живых лемуров. Диагностика наличия антигенов ЦМВИ проводилась до и после лечения протеогликаном. Препарат вводили 11 лемурам двукратно с интервалом в две недели (см. табл. 2).
Из представленных данных видно, что лечение протеогликаном привело к полному выздоровлению всех заболевших животных.
Эксперимент 4.
Проводили искусственное заражение мышей (C57В1/6 х CBA)F1 массой 18-20 г микробной массой Salmonella typhimurium, штамм 415. Каждая группа содержала по 10 животных. Протеогликан вводили за 5 суток до заражения. Эффективность действия препарата оценивали по % выживших животных. Выживаемость животных оценивалась в течение 1 - 24 суток после заражения (см. табл. 3).
При дозе заражения 2,0 ЛД50 массовая гибель животных контрольной группы наблюдалась в течение первых 5-6 дней после заражения; при введении препарата массовой гибели не отмечено, гибель отдельных животных была распределена равномерно в течение всего срока наблюдения. В данном случае защитный эффект препарата достигал 70% при дозе 0,5 ЛД50 и 90% при дозе 2,0 ЛД50.
Было проведено изучение острой и хронической токсичности нового растительного протеогликана в соответствии со следующими официальными российскими документами:
1. Требования к клиническим испытаниям на общую токсичность для новых фармакологических соединений Государственного Фармакологического Комитета МЗ РФ. Москва, Россия, 1985;
2. Оценка мутагенности новых медицинских средств. Москва, Россия, 1992;
3. Руководящие методические материалы по экспериментальному и клиническому изучению новых лекарственных средств. Москва, Россия, 1985.
В результате исчерпывающего изучения параметров острой и количественной хронической токсичности протеогликана при различных видах введения (внутривенное, подкожное и др.) на разных видах животных (собаки, кролики, морские свинки, крысы, мыши) была установлена малая токсичность патентуемого протеогликана. По данным интегральных показателей организма и количественной характеристике токсичности максимально переносимая доза для подкожного введения составила для мышей 4350 мг/кг, крыс 5980 мг/кг, ЛД50 2650 мг/кг и 2940 мг/кг соответственно; для внутривенного ведения ЛД50 у крыс составила 2750 мг/кг, а максимально переносимая доза - 4580 мг/кг.
В условиях опытов острой и хронической токсичности протеогликан не угнетал кроветворения и не оказывал существенных изменений в показателях периферической крови, не влиял на большинство метаболических процессов сыворотки крови животных (обмен белков, обмен углеводов, минеральный обмен, активность аминотрансфераз и т.д.). Терапевтическая и средняя дозы препарата не оказывали токсического действия на печень. Не обладает мутагенным, эмбриотоксическим и тератогенным действиями. Оценка токсигенной и аллергенной активностей показала отрицательный результат.
Протеогликан в высушенном виде стабилен, хорошо хранится в закрытом виде при температуре +4oC, не гигроскопичен. Препарат хорошо растворим в водных растворителях. Биологическая активность протеогликана в виде стерильного раствора сохраняется в течение 7 лет. Препарат как лекарственное средство может использоваться в виде раствора для инъекций при любом пути введения - эндолимфатическое, внутривенное, подкожное, внутрибрюшинное и т.д.; также в виде суппозиторий для вагинального и ректального применения; также в виде аэрозолей и капель и в различных других медицинских формах.
Эксперимент 5.
Проводилась оценка терапевтической эффективности протеогликана в сравнении с базисной терапией у больных острыми и хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), ассоциированными с Helicobacter pylori. В исследованиях участвовало 116 больных-добровольцев обоего пола с клиническими проявлениями соответствующего заболевания. Оценка терапевтической эффективности протеогликана проводилась согласно протоколу клинических испытаний. Возраст больных колебался от 23 до 57 лет. Длительность заболевания варьировала от нескольких недель до нескольких лет. Группа сравнения составляла 39 человек. Препарат использовался в стерильном 0,9% растворе хлорида натрия. В данном случае объектом исследования являлись биоптаты слизистой оболочки разных отделов желудочно-кишечного тракта, полученные от больных с язвенной болезнью желудка и хроническим гастритом. Из биоптатов готовили гистологические, гистохимические и бактериоскопические препараты для объективизации морфологических и бактериоскопических исследований. Для лечения протеогликаном отбирались больные с подтвержденным наличием H.pylori на слизистой ЖКТ. После применения препарата протеогликана проводили исследование повторно взятых биоптатов. Был обнаружен антигеликобактерный эффект у 95% больных. Наряду с ликвидацией H.pylori наблюдался положительный клинический эффект, который проявлялся в уменьшении болевого синдрома, усилении репаративных процессов слизистой желудка. При применении протеогликана побочных действий выявлено не было.
Наблюдалась группа больных с острыми и хроническими заболеваниями ЖКТ, осложненных явлениями дисбактериоза и грибковыми заболеваниями. При изучении кишечной микрофлоры установлено, что у всех больных с гепатитом (21 человек) имеет место нарушение в микробиоценозе кишечника: в 100% снижено количество лактобактерий, в 82% случаев снижены бифидобактерии и в меньшей степени - 71,4% - кишечной палочки. На фоне уменьшения облигатной микрофлоры у 75% больных высевался энтерококк, а у 50% обследованных больных - дрожжеподобные грибы. Вирусологическое исследование фекалий больных показало наличие ротавирусного антигена у трех (13,6%) и аденовирусного антигена у шести (27,2%) больных. В динамике заболевания (14-21 дни и более) происходило улучшение микробиоценоза кишечника у больных, леченных протеогликаном, в сравнении с группой сравнения. У 15% пациентов увеличивалось количество лактобактерий, у 11% - бифидобактерий. Дрожжеподобные грибы выделялись только у 28% больных. У двух пациентов после лечения наблюдалось полное исчезновение грибов Candida albicans. Обследование на вирусные антигены после лечения протеогликаном показало исчезновение рота- и аденовирусных антигенов в нативном материале.
Проведенные эксперименты являются всего лишь яркими примерами проявления противоинфекционной активности патентуемого протеогликана и не ограничивают всего широкого спектра инфекционных антигенов, которые это вещество способно элиминировать. Очевидно, что малая токсичность и высокая биологическая активность протеогликана позволяют предполагать перспективность использования этого вещества в медицине, фармакологии, ветеринарии и биологии в качестве активного компонента лекарственных веществ.
Изобретение относится к медицине, фармакологии, ветеринарии и биологии. Протеогликан получен посредством дезинтеграции делящихся растительных клеток, например проростков Solanum tuberosum семейства Solanaseae. Их экстрагируют из водного раствора, фракционируют в соответствии с молекулярной массой, концентрируют с получением в результате сухого вещества. Оно имеет молекулярную массу 8,0 • 105-2,5 • 106 и элементный состав, мас.%: азот 1,12-2,48, водород 5,15-7,21, углерод 39,93-44,42, остальное - зольный компонент, содержащий полисахаридную цепь. Она состоит из, мас.%, остатков нейтральных сахаров 34,0-85,3, глюкозы 26,4-33,1, галактуроновой кислоты 19,0-25,1, арабинозы 1,7-4,4, уроновых кислот 12,0-18,0, рамнозы 1,2-10,0, ксилозы 0,1-3,0, маннозы 0,1-5,0, галактозы 2,5-27,0 и до 15% белка. Белок состоит из остатков аминокислот в следующих количествах, нг в 0,1 мг протеогликана: аспарагин 126,0-146,0, серин 139,0-159,0, глутамин 263,0-283,0, глицин 117,0-131,0, аланин 80,0-100,0, валин 76,0-96,0, лейцин 85,0-105,0, лизин 65,0-85,0, аргинин 42,0-62,0 и в следовых количествах - цистеин, изолейцин, гистидин, фенилаланин, тирозин, треонин. Протеогликан характеризуется следующими максимумами ИК-спектра (таблетка КВr): 3350, 2920, 1720, 1655, 1620, 1610, 1560, 1510, 1405, 1378, 1296, 1145, 1080, 1040, 920, 842, 763 см-1. Протеогликан получают измельчением сырья до кашицеобразного состояния. Экстрагируют кипящей водой при соотношении вода: материал 1:1 - 1:2 и выдерживают в течение 23-25 ч при 20°С. Отделяют жидкую фазу фильтрацией и фракционируют ее посредством гель-хроматографии или фильтрации для удаления фракций с молекулярной массой менее 8,0•105 Д. Полученный экстракт концентрируют досуха. Изобретение позволяет получать продукт с широким спектром противоинфекционной активности, не имеющим побочных действий. 2 с.п.ф-лы, 3 табл.
| ПОЛИСАХАРИД ГАММА-ПЛАНТ (γ-PL), ОБЛАДАЮЩИЙ ПРОТИВОИНФЕКЦИОННЫМ ДЕЙСТВИЕМ И НЕ ОБЛАДАЮЩИЙ ГЕММАГЛЮТИНИРУЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ | 1991 |
|
RU2028303C1 |
| RU 95107681 A1, 27.01.97 | |||
| RU 95101449 A1, 27.02.97. | |||
