VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

За последние десятилетие человек усиленно занимался проблемами ядерной физики. Он создал сотни искусственных радионуклидов, научился использовать возможности атома в самых различных отраслях - в медицине, при производстве электро- и тепловой энергии, изготовления светящихся циферблатов часов, множества приборов, при поиске полезных ископаемых и в военном деле. Все это, естественно, приводит к дополнительному облучению людей. В большинстве случаев дозы невелики, но иногда техногенные источники оказываются во много тысяч раз интенсивнее, чем естественные.

Поэтому в связи с такой ситуацией всё большую популярность приобретают продукты радиозащитного действия, так называемые радиопротекторы.

Радиопротекторы [радио…+ лат. protector - страж, защитник] – это химические вещества, повышающие стойкость организма к облучению, т. е. его радиорезистентность. Радиозащитный эффект обнаружен у целого ряда веществ различной химической структуры. Поскольку эти разнородные соединения обладают самыми различными, подчас противоположными свойствами, их трудно разделить по фармакологическому действию. Для проявления радиозащитного эффекта в организме млекопитающего в большинстве случаев достаточно однократного введения радиопротекторов. Однако имеются и такие вещества, которые повышают радиорезистентность лишь после повторного введения. Различаются радиопротекторы и по эффективности создаваемой ими защиты. Существует, таким образом, множество критериев, по которым их можно классифицировать.

С практической точки зрения радиопротекторы целесообразно разделить по длительности их действия, выделив вещества кратковременного и длительного действия:

1. радиопротекторы или комбинация радиопротекторов, обладающих кратковременным действием (в пределах нескольких минут или часов),предназначены для однократной защиты от острого внешнего облучения.

Такие вещества или их комбинации можно вводить тем же особям и повторно. В качестве средств индивидуальной защиты эти вещества могут найти применение перед предполагаемым взрывом ядерного оружия, вхождением в зону радиоактивного загрязнения или перед каждым радиотерапевтическим местным облучением. В космическом пространстве они могут быть использованы для защиты космонавтов от облучения, вызванного солнечными вспышками.

1. радиозащитные вещества длительного воздействия предназначены для более продолжительного повышения радиорезистентности организма. Для получения защитного эффекта, как правило, необходимо увеличение интервала после введения таких веществ примерно до 24 ч.Иногда требуется повторное введение. Практическое применение этих протекторов возможно у профессионалов, работающих с ионизирующим излучением, у космонавтов при долговременных космических полетах, а также при длительной радиотерапии.

Поскольку протекторы кратковременного защитного действия чаще всего относятся к веществам химической природы, говорят о химической радиозащите.

С другой стороны, длительное защитное действие возникает после введения веществ в основном биологического происхождения; это обозначают как биологическую радиозащиту.

Требования к радиопротекторам зависят от места применения препаратов; в условиях больницы способ введения не имеет особого значения. В большинстве случаев требования должны отвечать задачам использования радиопротекторов в качестве индивидуальных средств защиты. Согласно Саксоновуэти требования должны быть как минимум следующими:

— препарат должен быть достаточно эффективным и не вызывать выраженных побочных реакций;

— действовать быстро (в пределах первых 30 мин) и сравнительно продолжительно (не менее 2 ч);

— должен быть нетоксичным с терапевтическим коэффициентом не менее 3;

— не должен оказывать даже кратковременного отрицательного влияния на трудоспособность человека или ослаблять приобретенные им навыки;

— иметь удобную лекарственную форму: для перорального введения или инъекции шприц-тюбиком объемом не более 2 мл;

— не должен оказывать вредного воздействия на организм при повторных приемах или обладать кумулятивными свойствами;

— не должен снижать резистентность организма к другим неблагоприятным факторам внешней среды;

— препарат должен быть устойчивым при хранении, сохранять свои защитные и фармакологические свойства не менее 3 лет.

Представления о механизме защитного действия сосредоточены вокруг двухосновных групп.

1. Радиохимические механизмы. По этим представлениям, радиозащитные вещества либо их метаболиты непосредственно вмешиваются в первичные пострадиационные радиохимические реакции. К ним относятся:

— химическая модификация биологически чувствительных молекул-мишеней созданием смешанных дисульфидов между SH-группой аминокислоты белковой молекулы и SH-группой протектора;

— передача водорода протектора пораженной молекуле-мишени;

— инактивация окислительных радикалов, возникающих преимущественно при взаимодействии ионизирующего излучения с водой пораженной ткани.

Биохимико-физиологические механизмы. Эти представления объясняют действие радиозащитных веществ их влиянием на клеточный и тканевый метаболизм. Не участвуя в самой защите, они косвенно способствуют созданию состояния повышенной радиорезистентности, мобилизуя собственные резервы организма. К этой группе можно отнести:

— высвобождение собственных эндогенных, способствующих защите веществ, таких как эндогенные SH-вещества, в особенности восстановленный глутатион или эндогенные амины (например, гистамин);

— подавление ферментативных процессов при окислительном фосфорилировании, синтезе нуклеиновых кислот, белков и др., ведущих к снижению общего потребления кислорода, а в пролиферативных тканях—к отсрочке или торможению деления клеток. Этот эффект объясняется взаимодействием протектора с группами ферментов в митохондриях и эндоплазматическом ретикулуме или с белками клеточных мембран. Он носит также название «биохимический шок»;

— влияние на центральную нервную систему, систему гипофиз — надпочечники, на сердечно-сосудистую систему с созданием общей или избирательной тканевой гипоксии. Сама по себе гипоксия снижает образование пострадиационных окислительных радикалов и радиотоксинов, восстанавливает тканевый метаболизм. Затем она может привести к высвобождению эндогенных SH-веществ.

В последнее десятилетие в связи с опасностями радиоэкологического кризиса особое внимание уделяется поиску путей защиты от действия хронического облучения ионизирующими излучениями низкой интенсивности в природных условиях. Традиционные радиопротекторы с их кратковременным действием и высокой токсичностью оказались непригодными при хроническом облучении. Как показали исследования, проводившиеся в различных странах, в том числе и в России, для этой цели наиболее целесообразно использовать биологически активные вещества природного происхождения. Некоторые пищевые вещества обладают профилактическими радиозащитным действием и способны связывать и выводить из организма радионуклиды. К таким веществам относятся пектин – студенистое вещество, которое хорошо заметно в варенье или желе. Наиболее популярными источниками пектина являются яблоки. Кроме пектина радиозащитным действием обладают липополисахариды, находящиеся в листьях винограда и чая, меланин, содержащийся преимущественно в тёмных сортах винограда, биофлаваноиды, содержащиеся в красных и жёлтых овощах и фруктах (помидорах, мандаринах, черноплодной рябине, облепихе, боярышнике). В то время как радиоактивные элементы приводят к разрушению стенок кровеносных сосудов, "витамины противодействия" группы В, С и Р восстанавливают их нормальную эластичность и проницаемость, такое же действие оказывают фенольные соединения растений, которые в большом количестве содержаться в прополисе. Выводят радионуклиды, соли тяжелых металлов, токсины и шлаки, улучшают аппетит, являются источником Са и полноценного белка кисломолочные продукты. Скорлупа куриных яиц способствует выведению стронция из организма.

Совершенно не накапливает радиоактивные элементы топинамбур, который употребляется как в сыром, так и жареном, тушеном, печеном, соленом и сушеном видах. Мало радиоактивных веществ поступает в рацион с морепродуктами, так как из-за высокой минерализации морской воды они слабо загрязнены стронцием и цезием. Свободны от загрязнения радионуклидами глобальных выпадений артезианские воды благодаря изоляции от поверхности земли.

Протекторный эффект от применения пищевых ингредиентов, включающих комплексные вещества, (как правило, это БАД природного происхождения), проявляется на различных уровнях метаболизма и осуществляется на уровне системы пищеварения, где связываются радионуклиды и другие яды. Применение белково-минерального обогатителя, который производится на основе микро водоросли Спирулинаплатенсис, создает более благоприятную защитную реакцию организма и укрепляет нашу внутреннюю способность сопротивляться неблагоприятным влияниям производственной и бытовой среды, то есть способствуют оптимизации здоровья человека всевозможными путями. Японскими физиологами еще в конце XX века было установлено, что применение в пищу микро водоросли Спирулинаплатенсис приводит к оптимальной коррекции состояния органов и систем человека на клеточном, генетическом и тканевом уровне.

Сегодня активно изучается возможность использования данного белково-минерального обогатителя при производстве функциональных продуктов питания отечественными производителями. В последние годы специалистами проведено исчерпывающее исследование химического состава микроскопической водоросли Спирулинаплатенсис, которая предлагается потребителю на нашей рынке БАД и трудности, с которыми сталкиваются отечественные производители функциональных продуктов питания. Исследования функционально-технологических и структурно-механических свойств теста с обогатителем на основе спирулины показывают более высокие качественные характеристики чем традиционной сырье.

На основе анализа этих фактов, сегодня разработана и научно обоснована технология использования белково-минерального обогатителя на основе микроскопической водоросли Спирулинаплатенсис в технологии мучных изделий (пельменей, вареников) с направленным физиологическим действием; кулинарных изделий с повышенной медико-гигиенической ценностью, в том числе – для питания больных с различными формами патологий и питания в специализированных клиниках и медицинских учреждениях.

Людям, которые по состоянию здоровья подвергались лучевой терапии, не следует забывать, что надежными источниками белков являются говядина, нежирные свинина и творог, морская рыба, яйца. Рыбий жир или жирные сорта рыб содержат вещества, "реставрирующие" клеточные оболочки; курага, изюм содержат много калия, усиливающего выделительную функцию почек; морская капуста – рекордсмен по содержанию микроэлементов.

Не обладая высокой противолучевой активностью в условиях острого облучения, эти вещества в отличие от классических радиопротекторов могут применяться при хроническом облучении. Благодаря отсутствию (или низкой) токсичности и хорошей переносимости они могут быть использованы в качестве пищевых добавок, которые повышают общую неспецифическую устойчивость организма, стимулируя защитные, антиокислительные резервы организма.

Природные вещества активизируют защитные ресурсы организма, воздействуя в основном на нейрогуморальную и иммунно-гематопоэтическую (кроветворную) регуляторные системы. В результате повышается общая неспецифическая резистентность организма, стимулируется эндогенный фон радиорезистентности (сложный комплекс эндогенных биологически активных соединений: аминов, тиолов и других антиокислителей, осуществляющих защитные функции и подавляющих накопление губительного для живых клеток избытка продуктов лучевого перекисного окисления).

Особое внимание, как радиопротектору природного происхождения, уделяется пектину и пектиносодержащим продуктам. Ухудшение экологических условий во многих регионах СНГ (особенно после Чернобыльской катастрофы), сопровождающееся загрязнением окружающей среды и пищевых продуктов токсическими веществами и радионуклидами, требует, помимо обеспечения безопасности продуктов питания, также проведения профилактических мероприятий, что, в свою очередь, обуславливает необходимость расширения производства пектина как природного детоксиканта. Пектин называют иногда даром растительного царства, основным благотворителем и санитаром человеческого организма.

Пектин – один из самых распространенных полисахаридов, содержащийся в достаточном количестве в растительном сырье – плодах, овощах, корне- и клубнеплодах, яблочных и цитрусовых выжимках и других вторичных ресурсах. Ценным сырьем для получения пектина наряду с яблочными выжимками явился свекловичный жом.

Пектины имеют многие полезные свойства: они нормализуют количество холестерина (много его – выводят из организма, мало – задерживают), повышают устойчивость организма к аллергии, помогают восстановиться слизистой оболочке дыхательных и пищеварительных путей после раздражений и воспалительных процессов, благотворно влияют на внутриклеточное дыхание тканей и общий обмен веществ. Но механизм лечебного действия пектинов в составе пищевых продуктов до конца не изучен и вызывает много разногласий у исследователей. Некоторые авторы указывают на связь между лечебным действием пектина и его коллоидными свойствами. Другие придерживаются мнения, что не сам пектин, а продукты его распада в сочетании с другими соединениями обладают терапевтическими свойствами. Так, большое значение придается полигалактуроновой кислоте. Считают, что эта кислота уничтожает вредное воздействие токсичных веществ, подобно галактуроновой кислоте.

Наконец, по мнению третьих, терапевтическое действие «пектиновых» диет зависит от комбинированного действия механических и химических факторов.

Попадая в желудочно-кишечный тракт, пектин образует гели. При разбухании масса пектина обезвоживает пищеварительный канал, и, продвигаясь по кишечнику, захватывает токсичные вещества. Освобожденный в процессе деметоксилизации метанол всасывается через стенки ободочной кишки и метаболизируется в муравьиную кислоту, которая выделяется из организма с мочой. Пектин не подвергается деметилированию до тех пор, пока не попадает в ободочную кишку, дальнейшие его превращения зависят от собственных микроорганизмов флоры кишечника (ее состава, функциональной активности), а также от скорости прохождения пищи через этот участок кишечника. Оставшаяся часть деметоксилированного пектина выводится из организма с калом вместе с небольшим количеством соединений галактуроновой кислоты.

В процессе усвоения пищи деметоксилирование пектина способствует превращению его в полигалактуроновую кислоту, которая соединяясь с тяжелыми металлами и радионуклидами, образует нерастворимые комплексы, не всасывающиеся через слизистую оболочку желудочно-кишечного канала и выделяющиеся из организма. Защитное действие пектинов объясняется также их способностью вместе с другими пищевыми волокнами улучшать перистальтику кишечника; способствуя более быстрому выводу всех токсичных веществ.

Кроме того, попадая в кишечник, пектиновые вещества сдвигают рН среды в более кислую сторону, оказывая тем самым бактерицидное действие на болезнетворные бактерии.

Применению пектина как лечебно-профилактическому средству противотоксического действия на катионы тяжелых и радиоактивных металлов посвящено значительное количество научных исследований.

Установлено, что пектин является эффективным комплексообразователем для профилактики отравлений свинцом, ртутью, кадмием, молибденом, марганцем. Показано, что пектины оказывают благоприятное действие не только в условиях острого и подострого воздействия металлов, но и при длительном поступлении их в организм.

В настоящее время, согласно рекомендациям МЗ РФ, лицам, занятым на работах, связанных с воздействием тяжелых металлов, рекомендуется выдавать 2 г пектина в виде обогащенных им консервированных растительных пищевых продуктов, фруктовых соков, напитков и других изделий.

Рекомендуется использовать в питании следующие пектиносодержащие продукты: свеклу столовую, печеные яблоки, абрикосы, сливы, редис, баклажаны, тыкву, морковь, капусту, как в натуральном виде, так и в виде различных салатов и закусок.

Пектин обладает активной комплексообразующей способностью по отношению к радиоактивным металлам – кобальту, стронцию, цезию, цирконию, рутению и другим металлам. Наиболее благоприятные условия для комплексообразования пектинов с металлами создаются в кишечнике при рН среды от 7,1 до 7,6. Объясняется это тем, что при увеличении рН пектины деэтерифицируют и происходит более интенсивное взаимодействие между кислотными радикалами пектиновой кислоты и ионами металлов. Кислая среда рН (1,8…2,0) желудочного содержимого снижает способность высокометаксилированного пектина связывать радионуклиды [9]. В этих условиях более активным является низкометоксилированный пектин. Комплексообразование пектинов с радионуклидами происходит в течение 1…2 ч.

Трехвалентные катионы лантаноидов и иттрия образуют нерастворимые в воде комплексные соединения с низкометоксилированными пектинами особенно активно при рН 3,5…4,5 (степень связывания достигает 70%).

Высокометоксилированные пектины связывают ионы свинца, катионы лантаноидов, иттрия в 2,5…3 раза слабее (20…30%), особенно в кислой области рН. Ионы Sr²⁺и Co³⁺ образуют нерастворимые в воде соединения с пектинами в области рН 2…6. Степень их связывания достигает 70…90%, причем слабо зависит от степени метоксилирования пектина. Таким образом, исследования сравнительных способностей пектинов образовывать малорастворимые соединения с ионами металлов – свидетельствуют о целесообразности использования с лечебно-профилактической целью низкометоксилированных пектинов.

Анализ клинического материала, накопленного медиками, свидетельствует о том, что у пациентов, пострадавших от чернобыльской аварии, после приема пектиновых веществ улучшилось общее состояние здоровья; уменьшилось количество жалоб, относящихся к нарушениям со стороны нервной, сердечно-сосудистой систем и органов пищеварения.

Анализ накопленного материала позволил установить дозы пектина в сутки: низкометаксилированного – 4…6, высокометаксилированного – 8…15 г. Имеет значение и время принятия комплексообразователей. При работе в зонах с повышенной радиацией необходимо применять пектиновые вещества и продукты на их основе перед работой, во время еды и на ночь.

Таким образом, установлено, что обогащение рациона неусвояемыми углеводами, а именно пектинами и пектинопродуктами, способствует снижению риска онкологических заболеваний, играет большую роль в профилактике радиоактивного воздействия.

Код для цитирования: Скопировать