Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МЕХАНОХИМИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ЛИШАЙНИКОВ РОДА CLADONIA

Аньшакова В. В.,

1.2. Биолого-биохимическая характеристика лишайников р. Cladonia

1.2.1. Особенности анатомо-морфологического строения и произрастания лишайников

В настоящее время для расширения сырьевой базы лекарственного и пищевого растительного сырья используются крайне малоисследованные объекты, к которым относятся лишайники, видовое разнообразие которых насчитывает 20000 видов, на территории Якутии произрастает свыше шестисот видов. Широкое распространение лишайников на территории Якутии позволяет использовать их и в качестве адекватного объекта для изучения механизмов адаптации растений к климато-географическим и техногенным воздействиям среды и для расширения сырьевой базы.

Лишайники – это удивительные организмы, которые с давних времен и до настоящего времени во многом остаются загадкой. В науке очень мало достоверных фактов о времени их происхождения, т.к. почти нет данных по ископаемым лишайникам. Лишайники представляют собой своеобразную группу комплексных организмов, тело которых всегда состоит из двух компонентов – гриба и водоросли, хотя еще немногим более ста лет назад лишайники были для ученых великой загадкой, и открытие Симоном Швенденером в 1867 г. их сущности оценивалось как одно из наиболее удивительных открытий того времени [Федорова, 1977].

Они являются интересным объектом для изучения в силу ряда особенностей их организации и жизнедеятельности:

1. Специфичный признак лишайников – симбиотическое сожительство двух разных организмов – гетеротрофного гриба (микобионт) и автототрофной водоросли (фикобионт).

2. Лишайники образуют особые морфологические типы, жизненные формы, не встречающиеся отдельно у формирующих лишайниковое слоевище грибов и водорослей.

3. Для лишайников в целом и для каждого из их компонентов в отдельности характерен особый тип метаболизма. Физиология гриба и водоросли в слоевище лишайника во многом отличается от физиологии свободно живущих грибов и водорослей.

4. Весьма специфична биохимия лишайников, образование в них вторичных продуктов обмена – лишайниковых веществ, не встречающихся в других группах организмов.

5. Лишайники существенно отличаются от других групп организмов, в том числе и от свободно живущих грибов и водорослей, особой биологией: способами размножения, медленным ростом, отношением к экологическим условиям и др.

В целом лишайниковый симбиоз можно считать успешным, т.к. они обитают на Земле практически везде – от тропиков до полярных районов, причем в таких местах, где по отдельности грибы и водоросли не могли бы существовать. Безусловно, обращает на себя внимание способность лишайников долгое время находиться в сухом, обезвоженном состоянии, выдерживая как высокие (до 100 °С), так и очень низкие температуры, не погибая, а лишь приостанавливая свои жизненные функции, т.е. в состоянии, близком к анабиозу. Северные регионы, характеризующиеся специфическими суровыми условиями местообитания, способствуют выработке у обитающих там лишайников ФАВ, позволяющих им в максимальной степени приспособиться к таким условиям. Будучи хорошо адаптированными, лишайники играют заметную роль во флоре северных регионов, часто лидируют и порой, при определенных условиях, даже доминируют в растительном покрове этих территорий.

Индекс узкоареальности лишайников региона – это отношение произведения средней площади (Sn) ареалов всех видов (n) и суммы видов n, встречающихся в регионе (k) к произведению средней площади (SN) ареалов всех N видов и суммы видов N, встречающихся в Северной Евразии (R): [(Σn⋅Sn)/nk)]:[(ΣN⋅SN)/NR)], выраженный в %. Чем выше индекс, тем большее преобладание локально распространенных таксонов (рис. 6).

Территория Якутии является одним из регионов с наибольшим индексом узкоареальности лишайников. Среди огромного разнообразия известных видов лишайников особый интерес представляет изучение такого семейства, как Кладониевые (Cladoniaceae) (рис. 7) по нескольким причинам: первая – это один из наиболее сложных в химическом отношении представителей лишайников. Вторая причина заключается в том, что основную биомассу ягеля (75–85 %) на Северо-Востоке России образуют представители широко известного рода Кладония (Cladonia) – Cladonia rangiferina, C. Stellaris, С. arbuscula, C. Mitis, лишайники рода Cladonia считаются надёжными индикаторами бедных сухих почв. Большинство кладониевых лишайников имеют мультирегиональное распространение.

Рис. 6. Карта интегральной оценки узкоареальности роста лишайников по России [Информационные ресурсы по биоразнообразию [Электронный ресурс]. URL: http://www.sci.aha.ru/βiodiv/npd/npd1_48.gif]

Три основных вида Cladonia: С. stellaris (звездчатая, прежде она называлась альпийской), С. rangiferina (оленья) и С. sylvatica (лесная) служат ценнейшим кормом для северных оленей. Сюда могут входить и некоторые другие виды Cladonia, и Cetraria islandica – цетрария исландская. Доля лишайников в годовом рационе северных оленей может достигать 70 %. При отсутствии лишайников олени погибают от кишечных расстройств.

Рис. 7. Некоторые представители лишайников рода Cladonia, слева Cladonia rangiferina – олений мох, справа Cladonia stellaris – кладония звездчатая

Кроме того, слоевище лишайников рода Cladonia является своеобразной переходной формой между листоватыми и кустистыми лишайниками. По своему строению эти слоевища считаются уже радиально-кустистыми. У большинства представителей рода Cladonia тело образовано двумя типами слоевищ: горизонтальным – чешуйчатым и вертикальным – различной формы выростами или кустиками, растущими вверх от чешуек. При образовании слоевища у кладонии сначала вырастают горизонтальные чешуйки. Эти чешуйки, достигающие обычно в диаметре от 2 до 5 мм, но иногда имеющие вид небольших листиков диаметром до 10–20 мм, сверху зеленоватые, снизу беловатые или желтоватые, собраны в небольшие дерновинки. По анатомическому строению они обычно трехслойные. В них можно различать верхний коровой слой, слой водорослей и сердцевину. Спустя некоторое время на поверхности этих чешуек появляются вертикально направленные выросты, которые называют подециями. Форма подециев чрезвычайно разнообразна. Они могут быть простыми, неразветвленными, иметь вид шиловидных или роговидных выростов. Нередко подеции бывают сильно разветвленными и имеют вид кустика. Такая форма подециев, например, очень характерна для группы кладоний, которую называют ягелем или оленьим мхом. Эта группа лишайников объединяет более 40 видов, из них в России произрастает 12 видов. У видов этой группы (их выделяют в особый подрод Cladina) первичное корковидное слоевище по мере роста лишайника скоро исчезает, а вторичное слоевище (подеции) сильно разветвляется и имеет вид кустиков. Поверхность подециев здесь паутинисто-войлочная, подеции в нижней части постепенно отмирают, а на верху продолжают расти и достигают в отдельных случаях высоты до 20 см.

1.2.2. Биохимический состав лишайников рода Cladonia

Химический состав лишайников рода Cladonia представлен в табл. 1. [Туршук, 2000].

Содержащиеся в лишайниках вещества подразделяют на первичные и вторичные. К первичным относятся вещества, участвующие в клеточном обмене и в строении тела, к вторичным – клеточные продукты обмена веществ, называемые еще лишайниковыми кислотами [Дембицкий, Толстиков, 2005].

Таблица 1

Химический состав ягеля

Первичные лишайниковые вещества, в основном представлены углеводами. В гифах лишайников обнаружены хитин (C30H50N4O16) и полисахариды лихенин (рис. 8) и изолихенин (С6Н10О5)n, молекулярный вес 5400–7200 г/моль. Лихенин
не окрашивается йодом в синий цвет. Растворяется только в горячей воде и оптически неактивен, считался специфическим лишайниковым веществом, но был обнаружен в семенах овса. Лихенин – линейный глюкан, его называют еще лишайниковым крахмалом, количество которого доходит до 50 % на сухое вещество, Гидролизуется кислотами вначале в целлобиозу, а затем в глюкозу (97 %) [Сафонова и др., 1999], остатки которой связаны в лихенине двояким образом – 73 % β-гликозидными связями между 1-м и 4-м и 27 % β-гликозидными связями между 1-м и 3-м углеродными атомами [Курсанов и др., 1945]. Синтез лихенина в лабораторных условиях еще не осуществлен. Организм человека лихенин не усваивает, северными оленями он усваивается благодаря гидролизу бактериями, находящимися в пищеварительном канале.

Рис. 8. Структурная формула лихенина

Изолихенин реагирует с йодным реактивом, образуя голубое окрашивание. Продуктами гидролиза изолихенина являются глюкоза (в основном), а также манноза и галактоза. Растворяется даже в холодной воде и является оптически правовращающим [Оводов, 1997].

Также в оболочках гиф содержатся гемицеллюлозы, которые не растворимы ни в горячей, ни в холодной воде, но легко гидролизуются (кислый гидролиз), распадаясь на глюкозу. В межклеточных пространствах – пектиновые вещества, которые, впитывая воду, вызывают набухание слоевища.

Вторичные лишайниковые вещества, на долю которых приходится до 5 % сухой массы, представляют собой безазотистые соединения фенольного характера, близкие по своей природе к дубильным веществам растений, но более простого строения. Общее их количество достигает 270, из которых около 80 встречаются только в лишайниках. Также вторичные лишайниковые вещества характеризуются высоким уровнем видоспецифичности. Лишайниковые кислоты почти нерастворимы в воде, но растворяются в этиловом и петролейном эфире, бензоле, ацетоне и щелочах. Одни из них бесцветны, другие, напротив, окрашены в желтый, красный, бурый, или черный цвета и почти все имеют горький вкус [Толстикова и др., 2007].

В слоевище лишайниковые кислоты располагаются на стенках грибных гиф в виде водонерастворимых кристаллов и являются результатом взаимодействия фито- и микобионта [Вайнштейн, 1988; Kauppi, 1990; Thell et al, 2000]. Автором
Николаевой М.Г. разработаны методы контроля качества лишайников рода Cladonia и Сlаdina, получения стандартного образца кислоты усниновой, также проведена стандартизация лекарственной формы лишайников и исследовано радиозащитное действие кладонии звездчатой [Николаев, 1997 Николаева, 1997]. В группу лишайниковых кислот входят ароматические и алифатические соединения: алифатические включают жирные кислоты, лактоны и тритерпеноиды, ароматические – депсиды, дексидоны, хиноны, производные пульвиновой кислоты, ксантоны, дибензофураны и дикетопиперазин [Вайнштейн, 1988; Купревич и др., 1953; Литвинов, Рассадина, 1958; Равинская, 1984].

Хорошо изучены леканоровая кислота (рис. 9 А), протоцетратовая кислота, которая обычно представлена в лишайниках в виде эфира с двумя остатками фумаровой кислоты. Самая известная среди лишайниковых кислот – усниновая кислота обладает сильным антибактериальным действием (рис. 9 В).

Рис. 9. Простейшие представители лишайниковых кислот:
леканоровая (А); физодовая (Б); усниновая (В)

Лишайниковые кислоты легко кристаллизуются при выпаривании растворителей. Точка плавления большинства лишайниковых кислот лежит в пределах 125–250 °С. Форма кристаллов у большинства лишайниковых кислот постоянна, а потому ее используют для определения последних. Следует только иметь в виду, что на форму кристаллов влияет растворитель, который использован для их
выделения.

Биологическая роль лишайниковых кислот весьма разнообразна. Согласно физиологическим исследованиям лишайниковые кислоты являются стимуляторами симбиоза фото- и микобионта, а также облегчают доставку углеводов и азотистых соединений из фотобионта к микобионту, увеличивая проницаемость оболочки водорослевой клетки. Важная функция лишайниковых кислот – регуляция активности некоторых лишайниковых ферментов. По всей вероятности, они могут также создавать запас органического вещества в талломе. Лишайниковые кислоты покровного слоя затеняют водоросли, находящиеся в слоевище, и предохраняют их от воздействия прямых солнечных лучей. Кристаллы лишайниковых кислот на стенках грибных гиф делают их несмачиваемыми, и именно по таким воздушным гифам в слоевище поступают кислород, углекислый газ, атмосферный азот, используемый при дыхании, фотосинтезе, азотфиксации [Макрый и др., 2000].

Лишайниковые кислоты не являются конечным продуктом обмена веществ, так как их количество в слоевище изменяется в зависимости от различных факторов, например от сезона. Это свидетельствует о том, что лишайниковые кислоты активно участвуют в обмене веществ, то накапливаясь в слоевище в значительных количествах, то разрушаясь [Вайнштейн, 1971; Сафонова и др., 1999].

В относительно большом количестве (до 5 % воздушно-сухой массы) содержатся дисахариды (сахароза, трегалоза) и полиспирты (маннит, эритрит, сифулин). Лишайники содержат много ферментов – амилазу, инвертазу, уреазу, каталазу, лихеназу и другие, в том числе и ферменты внеклеточного действия. Активность ферментов, участвующих в обмене веществ и находящихся в микобионте лишайников, неодинакова. Она зависит от их видовых особенностей. Уреазная активность у лишайников весьма значительна. Например, у Cladonia verticillata 75 % уреазной активности сосредоточено в фикобионте. Богаты лишайники и витаминами, в числе которых аскорбиновая и никотиновая кислоты, биотин, цианокобаламин и др. [Любименко, 1919; Самбук, 1928, 1936; Савич 1932, 1939; Курсанов, 1945; Моисеева, 1961; Карев и др., 1962; Бязров, 1976, 1986; Кощеев, 1987; Рыкова 1974, 1975, 1980; Магомедова 1988, 1997; Сафонова и др., 1999; Дембицкий, Толстиков, 2005].

В отношении экологической безопасности лишайникового сырья существуют довольно немногочисленные и разрозненные сведения о содержании различных химических элементов. По данным автора Локинской М.А. содержание большинства микроэлементов в лишайниках по большей части выше, чем у мохообразных, папоротников, хвойных, кустарников, трав. Можно сказать, что лишайники обладают уникальной способностью извлекать из окружающей среды и накапливать в своём слоевище различные химические элементы [Локинская, 1966].

Уменьшение или увеличение содержания металлов, в том числе тяжелых, в лишайниках определяется:

а) динамикой содержания тяжелых металлов в атмосферной пыли, изменением геохимических условий, атмосферной миграцией и накоплением металлов;

б) видовой принадлежностью лишайника;

в) местом сбора пробы;

г) временным интервалом между отборами проб.

Установлено, что Co, Ni, Mo, Au присутствуют в лишайниках в тех же концентрациях, что и в высших растениях, а содержание Zn, Cd, Sn, Pβ намного выше. Отмечается, что лишайники тундровой зоны способны аккумулировать большее количество минеральных веществ по сравнению с лишайниками редколесий. В образцах лишайникового сырья, собранных в различных регионах РФ, обнаружено 60 элементов; из них 27 макро- и микроэлемента и 33 редких элемента. Содержание токсичных элементов в исследованных образцах лишайников не превышает предельно допустимых концентраций [Reimann, Caritat, 1998; Свирко, Страховенко, 2006; Вершинина, Кравченко, 2008, 2009, 2010; Соловьева, Кузьмина, 2008; Подтероб, 2010].

Автором Нифонтовой исследованы образцы лишайников на содержание 90Sr и 137Cs на территории от Полярного Урала до Северо-Востока Сибири в пределах географических координат от 60° до 73° с.ш. и от 60° до 165° в.д. Пробы состояли преимущественно из кустистых лишайников родов Cladonia и Cetraria [Нифонтова, 1998]. У лишайников разных видов наблюдается широкий диапазон колебаний как минимальных, так и максимальных величин концентрации радионуклидов. В значительной степени это связано с разнообразием анатомо-морфологического строения, возрастной неоднородностью организмов и вертикальным распределением радионуклидов по слоевищам.

В тундровой зоне концентрация 90Sr в мохово-лишайниковом покрове варьирует от 40–50 до 130–150 Бк/кг, а 137Cs – от 70-90 до 260–290 Бк/кг. Не отмечается достоверных различий в содержании радионуклидов в мохово-лишайниковом покрове арктических, северных и южных тундр. В зоне лесотундр минимальные концентрации 90Sr в мохово-лишайниковом покрове составляют 50–70 Бк/кг, а максимальные достигают уровня 120–130 Бк/кг. Для 137Cs эти значения равны соответственно 120130 и 320–380 Бк/кг. В мохово-лишайниковом покрове северо- и среднетаежных лесов изученные радионуклиды накапливаются примерно в тех же количествах: содержание 90Sr изменяется от 40–50 до 130–170 Бк/кг, а 137Cs – от 120–140 до
350–400 Бк/кг. Масштаб колебаний концентраций радионуклидов в мохово-лишайниковом покрове определяется неоднородностью учетных площадок по видовому составу лишайников, а также экологическими различиями мест отбора образцов [Нифонтова, 1998]. В целом не отмечается каких-либо специфических особенностей в аккумуляционной способности лишайников, собранных на участках, расположенных как в широтном, так и в меридиональном направлениях по всей исследованной территории. Содержание 90Sr и 137Cs в мохово- лишайниковом покрове практически не различается в тундровой, лесотундровой и таежной зонах от Полярного Урала до Северо-Востока Сибири Аналогичные современные уровни накопления радионуклидов установлены для лишайников стран северного полушария [Матишов и др., 1993; Hanson,2003; Nifontova, 1995,1996; Martin, Nifontova, Martin, 1989; 1991], что свидетельствует о глобальном характере радиоактивного загрязнения этих организмов. При этом радиоактивность лишайников не превышает ПДК и в начале XXI века наблюдается ясно выраженное снижение радиоактивности лишайников относительно показателей, установленных в начале 60-х годов прошлого столетия.

1.2.3. Применение лишайников рода Cladonia в пищевой промышленности

Использование лишайников в качестве продукта питания известно очень давно, из исландского мха (Cetraria islandica) варили кисели, студни и использовали как добавку к муке. Некоторые участники трудных экспедиций выжили только благодаря лишайникам, например, Джон Франклин во время поисков Северо-Западного прохода. В индийском регионе Беллари лишайник используется для приготовления блюда карри «ратапу». В Японии лишайник как деликатес кладётся в суп или салат, также и в Северной Америке многие виды используют в пищу. Лишайники Cladonia spp., Cetraria islandica сегодня используются для производства спирта, углеводы лишайников в кислой среде при нагревании гидролизуются до глюкозы, которая легко сбраживается дрожжами в спирт [Takahashi, 2005]. Сведения о производстве в России спирта из лишайников известны с 1870 г. Последовательность операций представлена следующим образом. Лишайники, освобожденные от посторонних примесей, вымачиваются в течение 24 ч в холодной воде в 1 % растворе соды. Освобожденный от горьких веществ материал отжимается и промывается холодной водой. Гидролиз обезгореченного материала производится 4 % серной кислотой при 100 °С в течение 6-7 ч. По окончании гидролиза полученную массу нейтрализуют и подвергают фильтрации. Полученный сахаристый раствор сбраживается дрожжами в спирт.

Ягель на Руси издавна использовали при выпечке хлеба в голодные годы, в целях сохранения свежести продуктов, т.е. как дополнительное сырье для повышения пищевой ценности, обеспечения специфических органолептических и физико-химических показателей качества хлебобулочных изделий.

Лишайниковый крахмал отличается способностью разбухать и растворяться в горячей воде, при охлаждении образуя студни, которые хорошо усваиваются организмом, усиливая выделение желудочного сока, возбуждая аппетит, регулируя
деятельность желудочно-кишечного тракта. Кулинарное использование лишайников обусловлено, главным образом, желирующими свойствами их отваров. Одновременно эти отвары обогащают блюда и кулинарные изделия минеральными веществами и витаминами. Ещё одним положительным моментом можно считать бактерицидное действие лишайников, что делает его использование при приготовлении продукции общественного питания особенно актуальным: для увеличения сроков хранения и санитарной безопасности приготовляемой продукции [Иванова, 2005].

В работе Кравченко О.Ю. рассмотрены перспективы применения лишайников рода Сetraria в биотехнологии хлебобулочных изделий. Исследования показали, что образцы хлеба, приготовленные из смеси ржаной и пшеничной муки, при внесении С. islandica и С. laevigata в количестве 2 %, отличались наилучшими органолептическими и физико-химическими показателями. Изделия приобретали приятный вкус и аромат в дополнение к хлебному, органолептическая оценка данных образцов составила 26,9 балла. Удельный объем у образца с С. islandica увеличивался на 3,7 %, у образца С. laevigata на 7,3 % по сравнению с контролем. Автором разработана рецептуры и технологическая схема производства новых хлебобулочных изделий с внесением С. islandica и С. laevigata, хлеб «Исландский» и «Исландский особый». Энергетическая ценность 100 г хлеба «Исландский» составляет 214,98 ккал, «Исландский особый» 214,37 ккал. Показаны изменения показателей качества разработанного ржано-пшеничного хлеба в процессе хранения. Образцы хлеба с внесением С. islandica и С. laevigata обладают менее выраженной черствостью по сравнению с контрольными образцами при хранении в течение 96 ч без изменения микробиологических показателей всех опытных образцов при хранении в течении 96 ч [Кравченко, 2010].

1.2.4. Применение лишайников рода Cladonia в медико-биологической практике

Длительное время полисахариды растений, в том числе лишайников, считали инертными веществами, однако при более детальном изучении у них были обнаружены различные виды биологической активности. Полисахариды лихенин и изолихенин, как и все растительные полисахариды, обладают выраженными фармакологическими свойствами. Противовоспалительное действие полисахаридов объясняют тем, что они, покрывая тонким слоем повреждённые слизистые оболочки, предохраняют их от дальнейшего раздражения и облегчают регенерацию поврежденных тканей [Керимов, 1980; Оводов, 1995].

Полисахариды активизируют репаративные и метаболические процессы в клетках, образуя на поверхности язвы комплексы с белками некротизируемой ткани, что значительно ускоряет заживление язвенно- деструктивных поражений желудка, предупреждают возможность желудочно-кишечных кровотечений у больных с патологией пищеварительного тракта. При этом они не вызывают патологических изменений во внутренних органах, не проявляют аллергизирующих свойств при длительных курсах. Широко известны муколитическое, обволакивающее и мягчительное действия полисахаридов. Они препятствуют возникновению нежелательных рефлексов со стороны слизистой оболочки желудка и кишечника при контакте с пищей, в связи с этим их применяют как противорвотные средства. Полисахариды усиливают перистальтику кишечника, способствуют развитию сапрофитной и угнетают гнилостную микрофлору [Сафонова и др, 1999; Сафонова, 2002].

Образцы лихенина, полученные из разных природных источников, отличаются соотношением 1,3- и 1,4-гликозидных связей в его углеводной цепи. Можно лишь предполагать наличие у лихенина определенной, хотя и невысокой, из-за отсутствия боковых цепей, иммуномодулирующей активности, однако, следует отметить, что до недавнего времени физиологическая активность полисахаридов мхов и лишайников не изучалась. Невысокую иммуномодулирующую активность показывают и разветвлённые производные лихенина, полученные синтетическим путем и содержащие по 0–6 в качестве боковых цепей одиночные остатки α-L-арабинофуранозы, α-L-рамнозы или 0–6-связанные β-гентиобиозильные боковые цепи. Исключение составляет лишь производное лихенина, содержащие в качестве 0–6-связанных боковых цепей 8 % остатков β-D-глюкозы. Не обнаруживают активности и специально синтезированные сульфоалкильные производные лихенина, в которых заместители локализованы в основном при 0–6 остатках глюкозы и в углеводной цепи. Все эти данные подтверждают, что наличие превалирующей β-1,3-основной углеводной цепи является существенным условием проявления иммуномодулирующей активности
β-1,3-D-глюканами.

Одним из первых примеров изучения строения и иммуномодулирующей активности глюканов мхов и лишайников является разветвленный галактоманнан, выделенный из исландского мха С. islandica. Галактоманнан обладает выраженной иммуномодулирующей активностью, он способен активировать ретикуло- эндотелиальную систему [Оводов и др., 1983; Оводов, 1997].

Из литературных данных известно как влияет водно-спиртовый раствор БАД «Ягель» [Свидетельство о государственной регистрации РФ № 77.99.23.3. У.3522.5.08 от 04.05.2008] на биохимические показатели, отражающие состояние белкового, углеводного и липидного обмена, у лиц с исходно повышенным уровнем глюкозы и/либо холестерина [Гольдерова и др., 2010]. Исследования проводились на базе лаборатории биохимических механизмов адаптации ЯНЦ КМП СО РАМН, г. Якутск. В сыворотке крови учитывались следующие биохимические показатели: АсАТ (аспартатаминотрансфераза), АлАТ (аланинаминотрансфераза), ЩФ (щелочная фосфатаза), γ-ГТ (гамма-глутамилтрансфераза), ЛДГ (лактатдегидрогеназа), креатинкиназа, глюкоза, общий белок, альбумины, мочевина, мочевая кислота, креатинин, общий холестерин, триглицериды, ХС ЛПВП. Анализ полученных данных показал, что у 30 % обследованных были повышены активность АлАТ, у 42,8 % уровень глюкозы, у 52,3 % уровень холестерина.

Известно, что одной из функций АлАТ является превращение белков в углеводы через глюкозо-аланиновый шунт. Увеличение активности АлАТ, сопряженное повышением в крови уровня глюкозы, можно рассматривать как признак дизадаптации, так как сохранение в крови нормального уровня глюкозы и общего белка при любой критической ситуации является признаком абсолютной адаптированности организма к изменяющимся условиям. Нормальный уровень глюкозы в крови поддерживается сбалансированной работой 3 важнейших потоков: сгоранием субстратов при участии АсАТ, поддержанием уровня глюкозы при участии АлАТ и повышением транспорта аминокислот при участии у-ГТ. Следует отметить, что активность АсАТ превышала нормальные значения у 18 %, активность γ-ГТ – у 28 % из числа обследованных. Коэффициент де Ритиса (соотношение АсАТ/АлАТ) до приема «Ягеля» у обследованных лиц не соответствовал нормальным величинам, что также является признаком дизадаптации организма. Ежедневный прием БАДа «Ягель» в течение трех недель согласно инструкции нормализовал показатели основного обмена: статистически значимо снизились активность АлАТ (р = 0,003), уровень глюкозы (р = 0,000),
общего холестерина (р = 0,04), повысилось значение коэффициента де Ритиса (р = 0,049) снизилось значение коэффициента атерогенности Ка (р = 0,005). Следует подчеркнуть, что в результате приема БАД снизилась доля лиц с гипергликемией и гиперхолестеринемией. Так, после приема «Ягеля» доля лиц с повышенным содержанием глюкозы снизилась в 2,99 раза (14,3 %), холестерина – в 1,57 (33,3 %) раз, Ка – в 2,6, а сочетанное повышение глюкозы и холестерина встречается в 5,06 раз реже по сравнению с аналогичными показателями до приема (рис. 10).

Рис. 10. Процент лиц с повышенным содержанием глюкозы, холестерина, глюкозы и холестерина и Ка до и после приема БАД «Ягель»

Авторы предполагают, что это связано с переходом метаболизма у обследованных лиц на качественно другой уровень, чему способствует химический состав БАД, его антиоксидантное, антибактериальное, а также детоксикация внутренних сред организма (крови, лимфы, межклеточных жидкостей, внутриклеточных структур) [Гольдерова и др., 2010].

В поисках малотоксичных средств растительного происхождения, биологически активные вещества которых повышают неспецифическую резистентность организма [Моисеева, Беликов, 1992; Indolfsdottir et al, 1994] авторами И.Р. Балдановой, Л.Б. Содномовой изучены фармакологические свойства БАД «Кладосент», представляющей собой гранулы из тонко измельченного таллома лишайника Cladonia stellaris (Opitz) и вспомогательных веществ (лактоза, крахмал, сахарный сироп) на белых беспородных крысах и мышах линии F1. Показано, что данное средство обладает комплексной фармакологической активностью. Курсовое применение БАД повышает ориентировочную реакцию и поведенческую активность животных, не оказывает потенцирующего действия на снотворный эффект гексенала, т.к. достоверно уменьшается продолжительность гексеналового сна, что свидетельствует о тонизирующей активности данного средства, ускорении его выведения из организма, возможно за счет активации системы микросомального окисления в печени. Авторами установлено, что под влиянием «Кладосента» усиливается активность симпатического и снижается активность парасимпатического отделов периферическрй нервной системы. Такое соотношение может обеспечивать повышение общей реактивности организма и усиливать его способность к выживаемости при необходимости срочной адаптации.

«Кладосент» обладает способностью повышать физическую выносливость организма после физических нагрузок различной интенсивности, особенно при длительном применении, что свойственно адаптогенам. Результаты исследования мембраностабилизирующих свойств БАД Кладосента показали, что при концентрации
20 мг/мл он снижает перекисный гемолиз эритроцитов на 36 %. Также установлена противовоспалительная активность Кладосента [Содномова и др., 2003]. Все приведенные факты еще раз доказывают эффект накопления «химической защиты» у реликтовых форм живых организмов [Каплан и др., 1990].

Известно об использовании лишайников в качестве антибиотического средства. Так, противомикробная активность в отношении стафилококков, стрептококков, кислоустойчивых микроорганизмов, грибов, простейших и вирусов обусловлена наличием в слоевищах лишайниковых кислот. Высокая антибиотическая активность связана, прежде всего, с присутствием в лишайниках усниновой кислоты и её производных (рис. 1), относящихся также к лишайниковым кислотам [Горшкова и др., 1997]. Антибиотическая активность усниновой кислоты сильно зависит от характера оптического вращения, причем D(+) изомер, как правило, более активен. Все три формы усниновой кислоты были ранее изучены на антимикробную активность, установлена их преобладающая активность против грамположительных и кислотостойких микроорганизмов. Механизм антибиотического действия усниновой кислоты связан с разрывом процесса окислительного фосфорилирования у микроорганизмов [Крамаренко и др., 2002].

Полученная из лишайников усниновая кислота в виде уснината натрия была предложена под названием «Бинан» для медицинского использования и применялась в качестве наружного средства для лечения ран, ожогов, трещин и в гинекологии. С появлением синтетических и полусинтетических антибиотиков препарат был снят с производства [Телятьев, 1987].

Препараты усниновой кислоты удачно применялись для лечения и профилактики кариеса, в то время как использование в оральной терапии известных сильных антибиотиков (эритромицин, цикфалоридин, цефуроксим и др.) нарушало баланс микрофлоры в полости рта и вызывало стойкие стоматиты [Литвинов, Рассадина, 1958]. Ранее установлена высокая антибиотическая активность механохимических 45 % водно-спиртовых экстрактов ягеля по отношению к восьми штаммам микрофлоры, в том числе условно-патогенной и патогенной [Кершенгольц и др., 2007; Филиппова, 2003]. Водно-спиртовый экстракт получают последовательностью следующих технологических стадий: слоевища лишайников подвергают механохимической активации в присутствии твердой щелочи для перевода лишайниковых кислот водонерастворимой фенольной природы в водорастворимую фенолятную форму. Далее полученный порошок, который не является конечным продуктом, подвергают водной экстракции, нерастворимый остаток отделяют фильтрацией. Из полученного раствора феноляты осаждают подкислением. Полученный осадок, содержащий лишайниковые кислоты антибактериального действия растворяют в 40 % водно-этанольной смеси. Для сравнения исследовалась антибиотическая активность отваров ягеля, которая практически отсутствовала, а также 45 %-го водно-спиртового экстракта механически измельченного ягеля грубого помола, последний обладал антибиотической активностью в пределах 10 % от соответствующей активности спиртового раствора механохимического препарата.

Антимикробные свойства усниновой кислоты активны не только в отношении Staphylococcus aureus, но и Mycobacterium tuberculosis hominis и Mycobacterium tuberculosis bovis [Савич и др., 1956].

Выявлена антибактериальная активность лихестериновой кислоты и ее производных в отношении различных видов стафилококка, причем активность D-протолихестериновой, L-лихестериновой и дигидролихестериновой кислот в отношении стафилококков и стрептококков аналогична активности усниновой кислоты. Эти кислоты подавляют рост Mycobacterium tuberculosis в разведении 1:600000–1:1000000 и полностью ингибируют их в разведении 1:40000–80000, а также проявляют антибактериальную активность в отношении Streptococcus pyogenes в разведении 1:300000–1:50000 [Савич и др., 1956].

Лихестериновая и протолихестериновая кислоты подавляют рост грамположительиых и кислотоустойчивых бактерий в концентрации 2–25 и 3–200 мкг/мл соответственно. Для протолихестериновой кислоты в концентрации 10 мкг/мл выявлена фунгицидная активность в отношении некоторых видов грибов (Candida tropicalis, виды Trichophyta). Протолихестериновая кислота в опытах in vitro обладала ингибирующим действием на арахидонат 5-липоксигеназу. Эта активность была изучена на культуре клеток человека, включающих три злокачественных клеточных штамма в сравнении с нормальными фибробластами кожи и периферическми кровяными лимфоцитами. Протолихестериновая кислота вызывала значительное снижение синтеза ДНК во всех трех злокачественных штаммах. Средняя эффективная доза составила от 1,1 до 24,6 мкг/мл. Напротив, синтез ДНК, пролиферация и выживаемость нормальных фибробластов кожи не подвергались действию в дозах до 20 мкг/мл. Имеются сведения о действии этой кислоты в опытах in vitro в отношении Helicobacter pylori. Минимальная ингибирующая концентрация лежит в пределах 16–64 мкг/мл. Фумарпротоцетраровая кислота проявляет очень слабые антибактериальные свойства [Иванов, Иванова, 1950; Сафонова
и др., 1999].

Ацетилирование двух гидроксильных групп D- и L-изомеров усниновой кислоты приводит к снижению у них степени антибактериальной активности. Так лево- и правовращающие изомеры усниновой кислоты задерживают рост Mycobacterium tuberculosis в разведении 1:160000, в то время как L-диацетилусниновая была способна лишь прекращать рост бактерий в разведении 1:80000, D-диацетилусниновая кислота – 1:40000, D-диацетилдигидроусниновая кислота – 1:10000. Еще слабее действуют другие производные, в частности D-карбоксиуснол.

В отношении действия производных усниновой кислоты на золотистый стафилококк Staphylococcus aureus общая картина, по сравнению с действием против туберкулезных бактерий Mycobacterium tuberculosis avium, не меняется.

По данным Сафоновой М.Ю. анализ структурных формул вышеупомянутых производных усниновой кислоты наводит на мысль, что наличие двойных связей и гидроксильных групп способствует усилению антимикробной активности. Уменьшение их числа у производных усниновой кислоты ведет к снижению антибиотической активности. Усниновая кислота в разведении 1:160000 активна против Bacillus subtilis, Streptococcus hemolyticus, Diplococcus pneumoniae, в разведении 1:20000 против Sarcina lutea и Hemophilus pertussis и в разведении 1:20000 до 1:40000 против Neisseria gonorrhoeae.

Несмотря на положительный опыт использования лишайников во многих разделах клинической медицины, в доступной литературе имеются немногочисленные сообщения об их применении. Это связано с тем, что известные методы выделения ФАВ из слоевищ лишайников не всегда дают желаемого результата.