ЭКДИСТЕРОИДЫ - ГДЕ ПРАВДА, А ГДЕ ЗАБЛУЖДЕНИЯ?
Экдистероиды составляют самое распространенное и самое многочисленное семейство стероидных соединений в животном и растительном мире; они участвуют в жизнедеятельности практически всех классов организмов, выполняя множественные функции. Кроме гормональных функций, осуществляемых у насекомых, физиологическая их роль в других классах беспозвоночных, растениях и млекопитающих остается неясным. Предполагается, что у человека она могла бы заключаться в общерегулирующих воздействиях на организм, подобно витаминам и витаминоподобным веществам. Широкое распространение экдистероидов в биосфере закономерно приводит к вопросу относительно механизмов проявления ими биологической активности: как у членистоногих при эндогенном синтезе, так и у млекопитающих при поступлении извне с пищей.
Известно, что эмбриональное развитие, периодические линьки и метаморфозы насекомых в онтогенезе вызваны пиками экдистероидов (экдизонов), высвобождаемых из запасных фондов или синтезируемых в проторакальных железах под воздействием мозговых нейропептидов. Присутствие экдистероидов не ограничено членистоногими (насекомыми и ракообразными), имеется отчетная документация об их обнаружении в одноклеточных простейших, древних группах кишечнополостных (медузы, полипы, кораллы), а также в моллюсках, кольчатых и плоских червях (цестодах и трематодах), нематодах (Rees, 1995; Lafont, 2003). Ни в одном из видов млекопитающих экдистероиды не обнаружены.
Познание теоретических основ проявления биологической активности экдистероидов в живых системах важно для понимания прикладного использования этих соединений в качестве фармацевтических, инсектицидных или противопаразитарных средств. Современный уровень научных изысканий по экдистероидам включает как фундаментальные исследования в области генетики, клеточной и молекулярной биологии, биомедицинской химии, физиологии человека, животных и растений, так и прикладные направления, направленные на решение реальных проблем в области химии синтеза и технологии природного сырья, биотехнологии, фармакологии, медицины, энтомологии и ряда областей сельского хозяйства. За последнее десятилетие началось широкое коммерческое использование трех важнейших экдистероидов (рис. 1) – ponasterone (ponA), muristerone (murA) и ecdysterone (20E).
|
Учитывая биологическую и экономическую важность данного класса соединений в улучшении качества жизни человека, в настоящее время ведущими лабораториями разных стран проводится скрининг мировой флоры с целью идентификации видов-сверхпродуцентов, биотестирование и молекулярное моделирование активности всех известных и вновь открываемых экдистероидов с целью выявления наиболее важных составов (Harmata и Dinan, 1997; Dinan и др., 2001; Балтаев, 2000; Voigt и др., 2001; Volodin и др., 2002; Harmata и др., 2002; Dinan, 2003; Lafont, 2003; Bathori и Pongracz, 2005).
Первичный химический синтез экдистероидов в искусственных условиях не осуществляется, как правило, из более активных соединений методом химической трансформации могут быть получены только малоактивные продукты вторичного значения (Dinan, 2003). Аналогичные проблемы возникают при использовании методов биотехнологии – биосинтез в условиях культуры тканей, клеток или модифицированных корней сопровождается накоплением неидентифицированных или неактивных соединений (Тимофеев, 2004).
Экдистероиды содержатся практически во всех растительных объектах, но различия в уровнях концентрации достигают огромных величин – 8-9 порядков (Тимофеев, 2003). Присутствие повышенных их количеств характерно, наряду с цветковыми растениями, для таких древних организмов, как папоротники, грибы, мхи, водоросли, голосеменные растения (Балтаев, 2000). Фитоэкдистероиды обнаружены в таксонах растений, как близко, так и далеко отстоящих в филогенетическом плане друг от друга. В отделе Magnoliophyta экдистероиды обнаружены во всех 10 подклассах, 40 порядках и более 80 семействах разного уровня эволюционной продвинутости (Володин и Чадин, 2003). Обычное содержание составляет очень малую величину – менее 0.00001 %; примерно у 4-5 % растений – сотые и тысячные доли от сухого веса; лишь у незначительного числа видов мировой флоры концентрация достигает 0.5-1.5 % в расчете на сухую биомассу (Bandara и др., 1989; Лафон, 1998; Dinan и др., 2001; Volodin и др., 2002).
Историческая длительность научно-исследовательских работ в этой области насчитывает около 50 лет. Несмотря на столь значительный промежуток времени и огромное число публикаций – более 3 тысяч статей по ключевому слову ecdysteroids в научных журналах; около 4.5 тысяч статей в Интернете (www.scirus.com), эти вещества во многих отношениях еще остаются до конца непознанными и окутанными множеством легенд.
Проблема здесь подразделяется на несколько моментов:
1. Существует откровенная спекуляция темой, вызванная стремлением заработать на наукообразии,
дефиците общедоступной информации. Если проследить за рекламными публикациями в Интернете и массовых изданиях, складывается впечатление, что любые экдистероиды
и препараты на их основе, независимо от источников получения, способны творить чудеса – вернуть молодость 70-и летнему старцу, вылечить раковую болезнь,
нарастить 7 кг “железных” мускулов в месяц и т.п. Где правда и где ложь, а где заблуждения? А если такие слухи возникают, наверное, имеются единичные случаи
реальных фактов под легендами.
Если даже исходить из результатов положительных экспериментов с участием некоторых фитоэкдистероидов из отдельных источников, данный факт никак не может быть рассмотрен в качестве всеобщей закономерности. Следует иметь в виду, что коммерческий продукт 95 % чистоты еще не характеризует активность конкретного соединения, так как имеются еще другие составы, в сотни и десятки тысяч раз более активные при следовых концентрациях, или же неактивные, блокирующие действие основного экдистероида. Поэтому, активность даже 98 % химически очищенных экдистероидов не всегда одинакова от разных источников.
2. По экдистероидам много неизвестного, особенно по молекулярным механизмам их действия. Известная науке отдельная информация накладывается на добросовестные заблуждения и предубеждения отдельных исследователей, что выражается в экстраполяции отдельных фактов проявления активности этих соединений во всеобщую закономерность. Поступление экдистероидов в организм с рационом питания еще не означает автоматического проявления их активности; примерно из 20 тысяч потенциальных растительных источников (5 % растений с повышенным содержанием фитоэкдистероидов из мировой флоры) реально используются не более двух десятков видов.
Имеются многочисленные примеры, когда высокая концентрация экдистероидов в пище не оказывает никакого воздействия на человека. Например, можно употреблять сколь угодно много салата из листьев шпината огородного (Spinacia oleracea), молодых побегов серпухи венценосной (Serratula coronata) или съедобных видов папоротников (Polypodium), не испытав при этом влияния экдистероидов. И наоборот, достаточно употребить 10 мг побегов другого продуцента экдистероидов – левзеи сафлоровидной (Leuzea carthamoides), чтобы испытать на себе весь спектр физиологических действий, описанных в литературе.
3. Нужно признать, что сами по себе экдистероиды инертны в организме человека и млекопитающих. Считается, что это особенность эволюционно обусловленного,взаимно-сопряженного развития лигандов-экдистероидов и их рецепторов. Необходим ряд условий, чтобы активизировать их функции. Ключевыми моментами транскрипции в случае с ядерными рецепторами является взаимодействие с шоковыми белками, образование гетеродимерного комплекса с рецептором 9-цис-ретиноевой кислоты (RXR-rexinoids), участие в процессе мультибелковых комплексов. Взаимодействие с мембранными рецепторами – еще менее изученная область, где наиболее интересным является взаимодействие с группой трансмембранных 7TM-рецепторов, насчитывающей до 2000 участников в организме человека.
Последние научные исследования показывают, что главную роль в проявлении биологической активности играют белковые вещества, являющиеся кофакторами (активаторы и репрессоры транскрипции), или же вступающие в прямые белок-белковые взаимодействия с различными рецепторами. Также, вторичные минорные экдистероиды – агонисты и антагонисты, фенольные и жиросодержащие соединения, макро- и микроэлементы способны оказывать как синергическое, так и ингибирующее влияние на результирующую активность.
Познание механизмов активности экдистероидов – одно из главных направлений биомедицинской науки, которое в сочетании с современными методами биотестирования и компьютерного объемного моделирования пытается объяснить ключевые взаимодействия лиганда и рецептора в связке "структура-активность", предсказать оптимальную конфигурацию и конформационное состояние идеального соединения – с целью осуществить искусственный синтез первых высокоактивных составов.
Левзея и Экдистерон в: Google+ | Mail.Ru | ВКонтакте | Twitter | Facebook | Академии Google Scholar |