Сотрудники Воронежского госуниверситета: Марина Холявка, Светлана Панкова, Виктория Королева, Анатолий Лукин, Валерий Артюхов в соавторстве с коллегами из Московского физико-технического института (Юлия Вышкворкина) и Института биофизики клетки РАН (Максим Кондратьев) опубликовали статью в авторитетном высокорейтинговом журнале Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology.
Работа под названием «Influence of UV radiation on molecular structure and catalytic activity of free and immobilized bromelain, ficin and papain» посвящена поиску путей использования лекарственных средств на основе хитозана и цистеиновых протеаз в сочетании с фототерапией.
Исследование имеет ярко выраженный фундаментальный характер, а также содержит важную прикладную составляющую. Опубликованный материал полезен при разработке путей комплексного использования УФ-излучения для лечения ожогов и ран, сокращения сроков заживления кожи, а также при подборе условий стерилизации лекарственных препаратов, содержащих фицин, бромелин или папаин.
Сегодня проблема создания высокоэффективного заживляющего средства с пролонгированным действием для ожоговых и гнойно-некротических ран не решена, так как к ним предъявляются высокие требования: неаллергенность, нетоксичность, биосовместимость. Разрабатываемый препарат должен защищать рану от механических повреждений и высыхания, ускорять срок заживления кожных покровов через введение дополнительных лекарственных веществ, сохранение лечебного эффекта на протяжении всего срока хранения. В связи с появлением и усиленным размножением бактерий, устойчивых к антибиотикам, УФ-облучение во взаимосвязи с терапией ферментами ученые рассматривали как альтернативный подход к лечению инфекций. Они изучили и описали особенности воздействия УФ-излучения на процессы фотомодуляции свободных и иммобилизованных на матрице хитозана бромелина, фицина, папаина.
УФ-излучение – один из общепризнанных факторов, оказывающих многостороннее воздействие на организмы как на клеточном, так и на молекулярном уровне. Биологические эффекты, возникающие в результате ультрафиолетового облучения, инициируются фотохимическим поглощением квантов света молекулами биологического значения. Наиболее важными из них являются нуклеиновые кислоты, белки и гораздо в меньшей степени другие молекулы. УФ-излучение способно инициировать развитие фотодерматозов и провоцировать развитие пре- и неопластических процессов в коже человека. Кроме того, под влиянием длительного воздействия УФ-излучения в различных слоях кожи происходит целый комплекс биологических инволютивных процессов – фотостарение, клинической манифестацией которого является дерматогелиоз (преждевременное старение кожи). Эти изменения связаны с хроническим воздействием ультрафиолетового излучения и клинически проявляющиеся актиническим эластозом, морщинами и нарушением пигментации.
Особый интерес ученых вызвало изучение молекулярных механизмов фототерапии, являющейся высокоэффективным вариантом для лечения кожных заболеваний. Например, при атопическом дерматите доказано благоприятное влияние УФ-излучения, так как оно воздействует на продукцию иммунных клеток (цитокинов), обладая иммуносупрессивным и противовоспалительным эффектами. При лечении ожоговых ран использование ультрафиолетового света коротковолнового спектра является эффективным способом, благодаря его выраженному антибактериальному эффекту, отсутствию микроабсцессов и клеточной инфильтрации. В методах немедикаментозной терапии для лечения больных с посттравматическими гнойно-воспалительными осложнениями, различных кожных заболеваний относится аутотрансфузия УФ-облученной крови. В основе ее лечебного действия лежат фотохимические реакции, оказывающие влияние на поверхностные рецепторы и белковые (ферментные) системы иммунокомпетентных клеток. В данном методе УФ-свет применяется с целью стимулирования клеток иммунной системы.
При терапии кожных повреждений в качестве антимикробного агента могут выступать различные протеазы (ферменты из класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь между аминокислотами в белках). Протеолитические ферменты играют роль во многих физиологических процессах: от созревания белка и его деградации до более специфических регулируемых функций. Подробная характеристика конкретных протеолитических ферментов, их физико-химических свойств, стабильности, специфичности действия позволяет лучше понять роль этих энзимов в физиологических процессах. Протеиназы, являющиеся наиболее широко и эффективно используемыми ферментами в пищевой и фармацевтической отраслях, составляют около 60% от общемировой продажи ферментов. Количество же промышленно используемых протеаз растительного происхождения невелико. Папаин, бромелин и фицин являются наиболее коммерчески важными эндопептидазами из растительных источников.
Бромелин содержится в соке зеленых плодов ананаса. Вещество используется для ослабления воспалительных процессов при травмах, снятия отека мягких тканей, а также для ускорения их восстановления после повреждений. В материале показаны его противораковые свойства и способность предотвращать образование тромбов. Также бромелин обладает иммуномодулирующим действием, ускоряет процессы заживления тканей. Фицин – протеолитический фермент из латекса растений рода Ficus. Он обладает антимикробной активностью против грамположительных и грамотрицательных бактерий. Папаин разрушает токсины многих возбудителей инфекционных заболеваний, в том числе столбняка. Фермент ускоряет заживление ран, трофических язв, пролежней, способствуя их очищению от некротических масс, ускоряет очищение раны от патогенной микрофлоры, создает оптимальные условия для заживляющих процессов. Папаин стимулирует переваривание нежизнеспособных белковых масс, но вместе с тем является безопасным для жизнеспособных тканей в связи с присутствием в них ингибиторов протеаз. В биологических и биомедицинских научных исследованиях папаин широко применяется при изучении рецепторного аппарата клеток, структуры белков, химическом анализе и очистке различных биологически активных веществ.
Примечателен тот факт, что это первая и пока единственная работа, опубликованная исследователями из Воронежа в журнале Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology за всю историю его существования, то есть с 1972 года. В рейтинге наукометрической базы данных Web of Science данный журнал входит в самую престижную категорию периодических изданий – Q1 (импакт-фактор 3,165). Журнал принимает статьи, касающиеся различных аспектов фотобиологии, а также рукописи из междисциплинарных областей.
