Huminové látky – přírodní produkt evoluce pro zdraví a mládí těla – Regions of Russia Magazine
Zdraví člověka, jeho imunita, odolnost vůči stresu, stravovací návyky a dokonce i jeho nálada jsou do značné míry určovány jeho mikrobiotou – to je souhrn všech mikroorganismů, které obývají lidskou kůži, další orgány a systémy v těle. Abyste byli zdraví, je důležité, aby si člověk hlídal stravu a dostatečné množství vitamínů. Jedním z nejjednodušších a nejpohodlnějších způsobů, jak toho dosáhnout, je použití huminových a fulvových kyselin. Přední místa ve vývoji přípravků na bázi huminových látek obsazené ruskou společností „Ekobiosféra„.
V přírodě neexistují sloučeniny se stejným souborem důležitých chemických a biologických vlastností jako huminové látky. Díky tomu můžeme hovořit o perspektivě jejich využití jako léků a doplňků stravy. A už je to potvrzeno – výzkum ve vývoji nových biologicky aktivních sloučenin prokázal, že huminové látky mají antibakteriální, antivirové, antialergické a mnoho dalších užitečných vlastností. Mohou také stimulovat aktivitu metabolických procesů a ovlivnit odolnost těla vůči různým negativním faktorům. Navíc jsou netoxické a nemají škodlivý účinek na člověka.
Huminové látky mohou ničit mikrobiální buňky nebo potlačovat jejich růst a množení jak samostatně, v monoterapii, tak v kombinované terapii při použití společně s řadou dalších látek. To naznačuje, že huminové látky mají synergický účinek a mohou být účinným a bezpečným prostředkem pro léčbu různých onemocnění bakteriální, virové a plísňové etiologie.
<strong>Imunomodulační vlastnosti</strong>
Jednou z nejzajímavějších vlastností huminových látek je jejich imunomodulační schopnost. Imunitní systém je nedílnou součástí lidského zdraví a komplexním samoregulačním a víceúrovňovým komplexem. Huminové látky mohou působit protizánětlivě a posilovat stabilitu imunitního systému.
<strong>O</strong><strong>protizánětlivý účinek</strong>
Huminové látky mohou urychlit hojení ulcerózních defektů a ran, zkrátit dobu rehabilitace u zlomenin a pohmožděnin, artritidy a artrózy. Lokální aplikace této látky na ránu může snížit její velikost a zastavit progresi infekce.
<strong>Protizánětlivé a antialergické vlastnosti</strong>
Alergie a astma, kromě jiných poruch, mohou být spojeny s nadměrnou reaktivitou buněk imunitního systému. Huminové látky mohou působit jako protizánětlivé činidlo, které může snížit uvolňování protizánětlivých mediátorů z buněk. Tyto látky tedy mohou být užitečné při léčbě a prevenci alergických onemocnění.
<strong>Antioxidační vlastnosti a vliv na oxidaci volných radikálů</strong>
Ve zdravém těle je proces oxidace volných radikálů (FRO) pod přísnou kontrolou vícesložkového antioxidačního systému, který přeměňuje radikály na nízkoaktivní sloučeniny. Za patologických podmínek se procesy FRO mohou stát nekontrolovatelné a řetězovité.
Přitom nekontrolované FRO a nadměrné hromadění volných radikálů může vést k poškození zdravých buněk. Huminové látky jako přírodní antioxidant neutralizují volné radikály a účastní se redoxních reakcí s přechodnými kovy.
<strong>Kardioprotektivní vlastnosti</strong>
Užívání huminových látek chrání srdce před kardiotoxicitou po podání isoprenalinu, léku používaného k léčbě bradykardie (pomalé srdeční frekvence) a srdeční blokády. Isoprenalin způsobuje poškození srdce, ale užívání huminových látek může těmto změnám zabránit.
<strong>Regenerace tkání</strong>
Huminové látky aktivně ovlivňují schopnost buněk zdravého růstu, regenerace a dělení. Regenerace dermálních buněk zlepšuje jas a pevnost pokožky. Obnova kostní tkáně zabraňuje rozvoji osteoporózy a pomáhá posilovat kostru. Užívání huminových látek zkrátí dobu rehabilitace po chirurgických zákrocích a dlouhodobých chronických onemocněních.
<strong>Transportní a detoxikační vlastnosti</strong>
Huminové látky vykazují jak chelátové, tak adjuvantní (pomocné, podpůrné) vlastnosti. Tyto látky jsou schopny nejen transportovat makro- a mikroprvky buněčnou membránou, ale také zvyšovat biologickou dostupnost některých léčivých látek. Tato vlastnost vám umožňuje realizovat potenciál všech živin, které člověk konzumuje, a také zavést do lidského těla potřebné mikro- a makroprvky v aktivní formě.
Látka může také transportovat živiny a léky, vázat detekované ionty těžkých kovů a sledovat je prostřednictvím systémů pro odstraňování toxinů z těla během doby, kterou chelát potřebuje k rozkladu. Odstranění iontů těžkých kovů z těla pod vlivem chelatačních ligandů se nazývá chelatační terapie.
<strong>Protirakovinné účinky</strong>
Rakovina je jednou z hlavních příčin úmrtí na celém světě. Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) je úmrtnost na rakovinu na druhém místě po onemocněních kardiovaskulárního systému. Huminové látky mohou vykazovat protinádorové a antiproliferativní vlastnosti.
<strong>“Ekobiosféra“</strong> <strong>– huminové kyseliny ve službách lidí</strong>
V posledních letech zájem o huminové látky ze strany vědecké komunity neustále roste.
Huminové látky byly poprvé izolovány z rašeliny německým chemikem Franzem Achardem v roce 1786. Od té doby vědci aktivně zkoumají vliv huminových kyselin na živé organismy a vyvíjejí různé technologie ke zlepšení ekologie a životního prostředí. Ruský přírodovědec Gennadij Kosjaněnko tak vyvinul a patentoval způsob výroby složitých organominerálních přísad pro zvířata a půdních hnojiv na bázi humátu draselného.
Ruský podnikatel Danil Denisov studoval technologii Gennadyho Kosjanenka a postavil na ní závod, kde začal vyrábět organický produkt „Ecobiosphere“. Společnost vytvořila hnojiva a přísady na bázi huminových látek a začala vyrábět organický komplex pro obnovu půdy. Využití produktu Ecobiosphere v půdní vědě umožňuje zajistit kolosální objemy skládek, zbavit se zápachu a nebezpečných výparů, zlepšit půdu po ropných skvrnách, výrazně zvýšit účinnost čistíren odpadních vod v okolí měst, přeměnit neužitečnou technickou půdu na úrodnou půdu a také rehabilitovat městské půdy a půdy vystavené radioaktivnímu vlivu.
Technologie umožnila společnosti hlouběji prostudovat výhody huminových přípravků a začít vyvíjet nový produkt na jejich základě. Ecobiosphere plánuje využít tento vývoj pro komplexní obnovu lidského zdraví. Všestrannost huminových kyselin umožňuje použití těchto technologií při výrobě doplňků stravy a speciálních potravinářských výrobků.
Pravděpodobně každého z nás nejednou napadlo, jak kdysi vznikla živá hmota z neživé hmoty. Kde je tato čára? Jaký je zásadní rozdíl? Jaké jsou podmínky pro tento přechod? Je možné je vytvořit uměle?
Ukončete režim celé obrazovky
Rozbalte na celou obrazovku
Foto: Yulia Chernova, tisková služba Fakulty chemické Moskevské státní univerzity
Ukazuje se, že možnost takového přechodu uskutečňují huminové systémy, které podporují život v celé jeho rozmanitosti. Co to je, proč je důležité je studovat a jaké nové možnosti nám to dává, říká Irina Perminová, doktorka chemických věd, profesorka, vedoucí Laboratoře přírodních huminových systémů Ústavu lékařské chemie a jemné organické syntézy Chemická fakulta Moskevské státní univerzity.
Věk složitosti
Naší hlavní oblastí zájmu je přírodní organická hmota. Pracujeme na rozhraní živého a neživého. Huminové látky jsou produktem rozkladu veškeré živé organické hmoty, na kterou se rostliny po smrti mění. Hrají velmi důležitou roli při zachování a udržování života přírody, protože dělají neživé věci vhodnými pro živé věci. Když rostliny zemřou, samy zúrodňují půdu. Systémy jako půda mohou existovat pouze díky našim huminovým systémům.
Jean-Marie Lehn, laureát Nobelovy ceny za chemii v roce 1987, poprvé definoval supramolekulární chemii. Díky bohu je stále naživu a studuje chemii složitých systémů na univerzitě ve Štrasburku (Francie). Poslouchal jsem ho v roce 2019 v Paříži, vystoupil na kongresu věnovaném 100. výročí Mezinárodní společnosti čisté a aplikované chemie (IUPAC). Úžasný myslitel, filozof a úžasný chemik. Řekl toto: „Každý ví, jaká je základní otázka biologie. Toto je původ života. Každý zná základní otázku fyziky – původ našeho Vesmíru. Jaká je základní otázka chemie?“
To je otázka, jak složitá látka vznikla. Věří, a já s ním naprosto souhlasím, že 1982. století je stoletím složité hmoty, složitých systémů. Toto je nejlepší hodina pro mou vědu, protože jsem začal pracovat na huminových látkách již v roce 40. A už XNUMX let se snažím odpovědět na otázku, co jsou to huminové systémy. Museli jsme smeknout klobouk před naší látkou a říct, že nás neustále učí. Vzhledem k tomu, že pracujeme s tak složitou látkou, zabýváme se v podstatě veškerou chemií najednou.
Víme, že nic nevíme
Co víme o huminové látce? Víme, že se jedná o složitý systém. O těchto látkách víme hodně, mnohem víc než mnozí. Pracujeme na tom, abychom jim dali chemickou definici. Chemická definice ale neexistuje. Všechny existující definice jsou fenomenologické, čistě popisné nebo operativní. Například huminové látky jsou ty, které se extrahují zásadami z půdy nebo pevných fosilních paliv (rašelina, uhlí). Víme, že pocházejí z rostlin: rostliny umírají, obsahují aromatický skelet, jsou tam sacharidové, peptidové, fenolické a další fragmenty.
Zároveň, jelikož se jedná o produkt rozkladu, vzniká obrovské množství nízkomolekulárních sloučenin, o něco menší oligomery a velmi málo zbytků biomakromolekul-prekurzorů.
Pro studium molekulárního složení huminových systémů pracujeme s hmotnostní spektrometrií s ultravysokým rozlišením, což je náš hlavní nástroj pro pochopení složitosti huminové hmoty. Jen on nám dovolil popsat humusový systém čísly, to už umíme. V jejich složení vidíme asi statisíce molekulárních složení.
Nyní zkuste sto tisíc molekulárních složení vynásobených 107 počtem izomerů – to je velikost chemického prostoru obsaženého v kapce jakékoli huminové látky, kterou extrahujeme z půdy, vody, uhlí. kolik to bude?
Chraňte živé věci
Přesně takhle funguje příroda. Jeho distribuce jsou složité. Proč takové potíže, zdá se? To je jeden z hlavních nástrojů, jak se příroda přizpůsobuje antropogenním, klimatickým a dalším vlivům. To jsou velmi tvrdé dopady. Úkolem živých je chránit se.
Vytváří si pro sebe prostředí, aby v něm mohla existovat. Živé bytosti neexistují izolovaně od prostředí, toto je jejich stanoviště. A huminové látky jsou produktem živých tvorů, které vytvářejí podmínky pro jeho přežití.
Anglicky to zní moc hezky – life sustaining functions, rusky říkáme “life support functions”. Obsahují huminové látky. Rostlinám zpřístupňují biogenní prvky, vážou například toxické kovy do nepřístupných komplexů a vytvářejí půdní strukturu – to je nanostruktura. Dodávají hrudkám půdy hydrofobnost, čímž vytvářejí vodotěsnou strukturu půdy, která se při kontaktu s vodou nedrolí.
Existuje živý organismus – jak existuje? Má procesy anabolismu, tedy syntézy organické hmoty, a katabolismu, rozkladu organické hmoty. Anabolismus a katabolismus vám zajistí metabolismus. Zároveň, když analyzujete metabolity, řeknou vám hodně: zdravé tělo, nezdravé tělo, co je nemocné. Na druhou stranu jsou to produkty, které zajišťují vaše životní funkce.
Nyní si vezmeme zeměkouli. Má pouze jeden anabolický proces akumulace primární biomasy – fotosyntézu. Veškerá energie pochází odtud. Rostliny tuto energii odebírají a produkují biomasu. Poté se biomasa rozkládá a produkuje metabolity. Jedná se o huminové látky. Jedná se o systémový metabolit. Jsou citlivé například na globální oteplování. Na lidském chování, na všem, co se děje v přírodě.
Molekulární kuchyně
Studujeme molekulární organizaci, studujeme funkce toho, jak se huminové látky v přírodě stávají markery pro různé procesy. Nejdůležitější je momentálně Arktida, protože je to klimatická kuchyně, kde dochází k velmi prudkým změnám ve všem na světě. Letos budeme obhajovat disertační práci o arktické organické hmotě. Naše Anya Khreptugova se tři roky po sobě vydala na expedice po Severní mořské cestě z Archangelska do Východosibiřského moře, přivezla vzorky a my jsme je analyzovali.
Jasně vidíme zřejmý, jasný trend změny organické hmoty z oxidované aromatické na redukovanou alifatickou ze západu na východ, protože permafrost nyní doslova proudí na východě. Organická hmota permafrostu se zásadně liší od té, která se tvoří v půdě středních zeměpisných šířek. Jedná se o mírně zvlhčenou (nerozloženou) organickou hmotu. A vidíme, že se rychle rozkládá, protože neměl čas na zpracování mikroorganismy a byl pohřben. Zároveň dochází ke kolosálnímu uvolňování metanu a oxidu uhličitého.
Máme jen velmi málo způsobů a nástrojů, jak se podívat na klimatické procesy na molekulární úrovni. Tady máme vlastně celou molekulární kuchyni přímo před očima. Pracoval jsem pět let v Ústavu globálního klimatu a ekologie a vím, jak těžké je dělat takový výzkum, propojovat molekulární vědu a makroprocesy. Obvykle pracují pouze s toky uhlíku. Ale tok uhlíku je jedna věc, kvalita uhlíku druhá. Ukazujeme, že tyto látky mohou být nejen indikátory globálního oteplování, ale také například stopovačem vodních mas.
Toto je náš velmi vážný směr. Účastníme se projektu vedeného členem korespondentem Ruské akademie věd Igorem Semiletovem. Jde o megagrant, který obdržel Tichomoský oceánologický institut pobočky Dálného východu Ruské akademie věd. My tam poskytujeme molekulární chemii, oni dělají zbytek.
Přírodní nárazník
Studujeme také interakci huminových látek s různými druhy ekotoxických látek: těžkými kovy, pesticidy, polyaromatickými uhlovodíky. Ukázali jsme, že tyto interakce vedou ke snížení toxicity. Naše látky fungují jako přirozený nárazník, který nám umožňuje chránit živé organismy před náhlým únikem nebo náhlými změnami životních podmínek.
Dalším úkolem je využít vlastnosti snižování toxicity k vytvoření sanačních technologií. Zvláštní pozornost věnujeme interakci huminových látek a minerálních složek půdy. Jedná se především o hliněné komponenty. Jíl je v podstatě přírodní nanomateriál, menší než 0,2 mikronu. A spolu s huminovými látkami vytváří jedinečné útvary.
Stejný druh designu je implementován, když se oceán čistí od ropných uhlovodíků. Když se vyplaví na břeh, je tam film. Pak přichází vlna lámání, vše je emulgováno a rozbito. Poté jsou kapky obaleny jílovými částicemi modifikovanými organickou hmotou. Výsledkem je tzv. Pickering emulze. Pouze půda je reverzní emulzí (voda ve vzduchu), ale zde je to přímá emulze (olej ve vodě). Kapky oleje stabilizované jílovými částicemi získávají negativní vztlak a začínají klesat ke dnu. Celá tato jílová složka je dokonale osídlena mikroorganismy a kapka oleje je sežrána. Takhle funguje příroda.
Jarní úklid
A naším hlavním směrem je adaptivní chemie. Chceme vytvářet materiály a technologie, které jsou založeny na přírodních procesech. Nejedná se o „zelenou“ chemii, kterou vytvořili chemici a chemičtí technologové k získávání tradičních chemikálií pomocí nových, bezpečných metod. Ekoadaptivní chemie vytváří nové přírodě podobné látky a procesy. Hlavními oblastmi použití těchto látek a procesů jsou ekologie, lékařství a zemědělství.
Máme mnoho patentů, které popisují aplikační možnosti. Ještě více nápadů. Implementovaných technologií ale není tolik, kolik bychom si přáli. Zavedli jsme technologii pro in situ mytí zemin kontaminovaných motorovou naftou.
Naše technologie je reakcí na katastrofu v Norilsku v roce 2020, kdy uniklo 20 tisíc tun nafty. Byl jsem členem meziresortní komise k této nehodě a pozoroval jsem na vlastní oči, co se děje. Navrhli jsme technologii povrchového mytí, jak odstranit film motorové nafty na břehu řeky bez uvolnění paliva ve volné formě.
Jde o toto: vezmeme naše huminové prostředky, bentonit, bezpečný emulgátor a vyrobíme Pickeringovu emulzi – na břeh naneseme naše prací prostředky, chvíli počkáme a pak vše smyjeme. Nabízeli jsme v podstatě přípravek na „jarní úklid“, aby nic nezapáchalo a vše se lesklo.
V loňském roce byl doručen závěr státního hodnocení životního prostředí, který otevírá možnosti využití technologie. Provedeny implementační testy technologie. Nyní bude moci náš vývoj v případě potřeby využít jakákoli organizace.
Pryč s rezistencí na antibiotika
Mezi naše nejdůležitější plány patří ty lékařské. V současné době pracujeme na bionanomateriálech pro hojení ran. Složení nanočástic stříbra a huminových látek má nejen hojení ran, ale také antibakteriální účinek. Tato práce je vyvíjena v rámci komplexního projektu Ruské vědecké nadace v chemii a medicíně, kde vyvíjíme kompozice v oblasti chemie.
Lékaři jsou ze Sibiřské státní lékařské univerzity (Tomsk), testují naše skladby. Nyní jsme dosáhli poslední, konečné fáze, jsme v posledním roce práce na projektu. Vojenská lékařská akademie pojmenovaná po V.V. se o tuto práci velmi zajímala a připojila se k našemu týmu. S. M. Kirov. V tuto chvíli je nejzajímavější výsledek, kterého jsme dosáhli, obnovení citlivosti na antibiotika.
Základem antibakteriálního působení našich kompozic je stříbro. Jaká je výhoda naší metody syntézy nanočástic stříbra – nepotřebujeme žádná redukční činidla, nanočástice se tvoří samy z iontového stříbra v prostředí huminových látek.
Spolupracujeme se skupinou Mariny Zykové. Studují biologickou aktivitu našich látek, ukazují, že nemají cytotoxicitu, prooxidační vlastnosti a mohou být dobrými farmakologickými látkami.
Víme, že jedním z nejsmutnějších trendů naší doby je rezistence na antibiotika, a měli jsme představu, že kombinatorická povaha, stochasticita naší látky, by mohla narušit rozpoznání našich antibiotik bakteriemi.
Fungovalo to, ale pouze v přítomnosti stříbra. Je to systém, kombinace, která funguje. Molekulární mechanismus není pro nás zcela objasněn. Ano, vidíme, že se vodivost zvyšuje. Ale kvůli jakým molekulárním mechanismům, to zatím nevíme.
Doufáme, že projekt bude pokračovat. Letos ji musíme prodloužit a veškeré úsilí budeme věnovat překonání antibiotické rezistence pomocí různých kombinací.
Připravila Natalia Lesková
- Časopis „Kommersant Science“ č. 29 ze dne 07.12.2023. října 36, strana XNUMX