продуцент меланинсодержащей биологически активной добавки "астромеланин"

Формула изобретения

1. Применение природного штамма 365 антарктических черных дрожжей Nadsoniella nigra var. hesuelica в качестве продуцента меланинсодержащей биологически активной добавки.

2. Применение природного штамма 365 антарктических черных дрожжей Nadsoniella nigra var. hesuelica в качестве продуцента меланинсодержащей биологически активной добавки по п.1 для пищевых продуктов.

3. Применение природного штамма 365 антарктических черных дрожжей Nadsoniella nigra var. hesuelica в качестве продуцента меланинсодержащей биологически активной добавки по п.1 для косметических средств.

4. Применение природного штамма 365 антарктических черных дрожжей Nadsoniella nigra var. hesuelica в качестве продуцента меланинсодержащей биологически активной добавки по п.1 для лекарственных средств.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности для производства и применения биологически активных меланинсодержащих лечебно-профилактических пищевых добавок для диетотерапии, добавок в косметические средства в качестве высокоактивных компонентов защитного или лечебно-восстановительного значения, а также добавок в лекарственные средства для усиления или модификации из лечебного действия.

Известно, что на основе использования биомассы микроорганизмов создан ряд биологически активных препаратов иммуномодулирующего, антивирусного, антиоксидантного, адаптогенного и др. направлений действия. Активным началом в них служат главным образом полисахариды, каротиноиды, пептиды, витамины, ферменты и др. (Hayes W. A. , Wright S.H. Edible mushrooms. In: Economic microbiology logy, vol. 4, ed. by Rose A.H., London, Acad. Press, 1979, p. 141).

Известен эномеланин виноградный меланин, предлагаемый для использования в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки к неалкагольным напиткам [1].

Известны биосинтетические меланины для косметической промышленности фирмы L"OERAL (Paris) (FR 269 8336-A1, C 12 P 1/00, 1994).

Эти продукты, а именно экомеланин и биосинтетические меланины, приняты за прототипы по назначению конечного продукта, т.е. по использованию с аналогичными целями, а именно в качестве пищевой добавки - первый и добавки в косметические средства - второй.

Преимущества и технический эффект изобретения состоит в выявлении источника эффективной биологической добавки, обладающего новыми, не известными ранее свойствами, не присущими известным свойствам аналогичного назначения, а именно в применении известного антарктического штамма 365 черных дрожжей Nadsoniella nogrs var. hesuelica (Лях С.П., Рубан Е.Л. Антарктические черные дрожжи Nadsoniella nogrs var. hesuelica. Известия АН СССР, сер. биол., 1970, N 4, с. 581) в качестве продуцента меланинсодержащей биологически активной добавки "Астромеланин" широкого спектра действия и потенциала использования. Обнаруженные полезные свойства "Астромеланина" не были известны ранее и не описаны в литературе.

Известно, что микробные меланины являются уникальной группой веществ (Лях С.П., Рубан Е.Л. Микробные меланины. М, Наука, 1972; Лях С.П. Микробный меланиногенез и его функции. - М.: Наука, 1981) и что некоторые из них по уровню или по спектру активности значительно превосходят растительные, животные, синтетические и полусинтетические (биосинтетические) меланины. Биосинтетические меланины по указанному выше патенту получают из индивидуальных химических веществ с помощью ферментного препарата, причем в качестве субстратов используют такие дорогостоящие реактивы, как индол, ДОФА, тирамин и тирозин, производство которых весьма ограничено. Налаженное же промышленное производство заявленной добавки обойдется значительно дешевле и может быть неограниченно маштабировано. Кроме того, оно может быть организовано в любом месте, даже в Антарктиде, поскольку не зависит от близости или доступности источников сырья, как, например, эномеланин.

Известен штамм 365 антарктических черных дрожжей Nadsoniella nigra var. hesuelica, являющийся продуцентом меланинсодержащего противоопухолевого препарата [2].

Антарктическая микрофлора, поставленная в экстремальные природные условия, выработала уникальные механизмы и вещества, обеспечивающие и выживание, и активную жизнь в столь суровом местообитании, как Антарктида (Лях С. П. Адаптация микроорганизмов к низким температурам. - М.: Наука, 1976). Эти вещества и сами микроорганизмы представляют огромный интерес для современной фармацевтики, поэтому дальновидные специалисты вполне справедливо считают антарктическую микрофлору фармацевтическим Клондайком ("Бактериальная биомасса Антарктиды оказалась фармацевтическим Клондайком" - Финансовые известия, N 95/329 от 8 окт. 1996 г., по материалам агентства Рейтер.).

Антарктическое происхождение Nadsoniella higra var. hesuelica штамм 365 наделило ее не только высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям среды обитания ее исторической родины в их экстремальном выражении, но и большим потенциалом стойкого сопротивления воздействию многих других губительных для жизни факторов. Генетический аппарат клеток штамма также хорошо защищен (Лях С. П. Меланопигмент антарктических черных дрожжей Nadsoniella higra var. hesuelica и его физиологическая функция. Автореф. канд. диссерт. М.: 1970).

Значительную часть резистентности клеток штамма 365 можно уверенно связать с существованием в их клеточных стенках, на границе с внешним миром, черного пигмента меланина, обладающего стабильными свободными радикалами в высокой концентрации - 10¹⁹/г сух. вещ. (Рубан Е.Л., Фомин Г.В., Лях С.П. Исследование меланинов Nadsoniella higra методом ЭПР. - Доклады Академии Наук СССР, 1968, т. 182, N 5, с. 1219). Именно этот черный пигмент в извлеченной из биомассы формы и представляют собой основу противоопухолевого препарата.

Однако, как оказалось, помимо своего главного предназначения "Астромеланин" штамма 365 проявляет широкий спектр биологической макробиотической активности, границы которой пока не ясны.

Сущностью и целью изобретения является использование штамма 365 антарктических черных дрожжей Nadsoniella higra var. hesuelica как неограниченного и легко воспроизводимого в производстве источника микробного меланина, используемого по новому назначению, а именно в качестве высокоактивного начала меланинсодержащей биологически активной добавки, которая может применяться в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Общее между всеми этими формами добавок - это прежде всего интенсивное противорадикальное действие, останавливающее лавину свободных лабильных радикалов, поражающих здоровые клетки и ткани организма. Основу этого эффекта обеспечивают системы полисопряжения в молекулах добавки "Астромеланин" и присущее ей высокое содержание стабильных свободных радикалов. Заметим, что именно меланины Nadsoniella higra var. hesuelica были первыми из микробных меланинов, у которых обнаружены свободно-радикальные свойства.

Исходя из вышесказанного, "Астромеланин" как лечебно-профилактическая пищевая добавка может и должен применяться прежде всего в специальной диетотерапии для коррекции нарушений, лежащих в основе свободнорадикальных патологий: для профилактики и лечения рецидивов и метастазов у онкологических больных после радикального лечения, для профилактики злокачественных новообразований при пограничных формах заболеваний и с такой же целью в семьях с высоким онкологическим риском, принимающим реальную угрозу; для профилактики нарушений у людей, пребывающих в условиях повышенного радиационного фона длительно или кратковременно (в последнем случае, например, "Астромеланин" стоит добавлять в напитки для летного персонала и авиапассажиров); для выведения радионуклидов и при лучевой болезни. "Астромеланин" помогает также при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки (язвы быстро рубцуются), при хр. гастритах (исчезают все характерные симптомы), он восстанавливает структуру печени и поджелудочной железы, активирует иммунитет, "чистит" дыхательные пути курильщиков, как адаптоген повышает умственную и физическую работоспособность, особенно в напряженных ситуациях, в комбинации с примочками успешно залечивает геморрой, снимает симптомы хр. простатита с восстановлением естественных функций и др.

"Астромеланин" следует добавлять предпочтительно в родниковые или минеральные воды или другие безалкогольные напитки, коктейли, а также в любой другой приемлемый пищевой продукт. В кислых средах водорастворимая форма добавки может выпадать в осадок коричневыми хлопьями, что не умаляет ее биологически активных достоинств.

В составе кремов, лосьонов, паст и др. косметических средств добавка защищает кожу от тех же лабильных свободных радикалов, а также от воздействия УФ-лучей, в особенности жесткого ультрафиолета высокогорий, антарктического лета и УФ-излучений техногенного характера. В составе лечебных мазей и составов добавка значительно усиливает или сама вызывает стойкий анальгетический эффект, как добавка в полоскание быстро снимает боль в горле, в питье - кашель и др.

Добавка может вводиться в пищевые продукты или косметические и лечебные средства как индивидуальное вещество или в сочетании (композициях) с другими веществами, в том числе биологически активными, или вводиться как компонент в другие добавки. Особенно интересны комплексы с витаминами. Так, было обнаружено, что добавление "Астромеланина" к "Пентовиту" (совместный прием) пролонгировал обезболевающий эффект "Астромеланина".

Добавка нетоксична даже в больших концентрациях (наблюдения на С.П. Лях и опыты на тест-объекте инфузории Тетрахимена периформис и на мышах). Было доказано также отсутствие острой токсичности у биомассы Nadsoniella higra var. hesuelica (опыты на тест-инфузории). Таким образом, работа с культурой и с добавкой (биотехнологическая часть) на стадии ее приготовления безопасна для персонала, как безопасна и сама добавка.

Получение биологически активной добавки.

Штамм 365 антарктических черных дрожжей Nadsoniella higra var. hesuelica культивируют известным способом в условиях аэрации и перемешивания в жидкой питательной среде, например, следующего состава, г/л: K₂HPO 0,1; CaCl₂ 0,03; MgSO₄ 0,05; NaCl 0,05 с глюкозой (2% или сахарозой (1,5 - 2%), жидким автолизатом пивных дрожжей (1%) при 26-28^oC pH 3,5-3, в течение недели. Для увеличения выхода биомассы и стабилизации низкого pH в среду следует добавлять лимонно-кислый натрий 0,5%.

При некоторых обстоятельствах выращивать биомассу штамма-продуцента 365 можно и без аппаратурной аэрации и перемешивания, если культивирование проводить в тонком слое жидкости, имеющем достаточную естественную аэрацию, или на плотных питательных средах, например на сусло-агаре, с обязательным при целлофановых или аналогичных фильтров-прокладок между средой и культурой, на которых штамм прекрасно растет и легко с них смывается. Без фильтров культура врастает частично в среду и снимается плохо. Экономный расход питательных веществ, свойственный культурам штаммов 365, позволяет несколько раз менять фильтры на одной и той же среде с дополнительным увлажнением ее поверхности.

Биомассу от жидкой среды отделяют центрифугированием и многократно промывают водой, затем ее автоклавируют при 0,5 атм. с 0,5н. NaOH в течение 2 - 3 ч. Клеточную массу удаляют центрифугированием, центрифугат подкисляют конц. NCl до pH 2. Осадок в виде черно-коричневых хлопьев отделяют центрифугированием и многократно промывают дистиллированной водой. Высушивают. Так получают нерастворимую в воде добавку. Для получения водорастворимой формы добавки отмытый осадок тщательно растворяют в небольшом количестве 12 - 25%-ного раствора аммиака с последующим мягким выпариванием аммиака и воды. Так получают аммонийную соль. Na⁺ - и K⁺ - соли получают растворением осадка в 0,5 н. NaOH или KOH соответственно диализом в дистиллированной воде и высушиванием.

В готовом виде добавка "Астромеланин" представляет собой черные кристаллы с ярким мерцающим блеском или концентрированные водные растворы. Для удобства расфасовки исходные кристаллы растирают. Порошкообразная форма конечного продукта позволяет легко дозировать препарат. Водные растворы добавки имеют цвет от коньячного до черного в зависимости от концентрации.

Концентрированные растворы стабильны и также могут легко дозироваться при добавлении в напитки.

Примеры использования "Астромеланина" в качестве биологически активной добавки для пищевых продуктов, косметических и лекарственных средств: на испытателях-добровольцах.

Пример 1. Испытатель Л., ж, 1936 г. рожд., УЗИ от 20.06.95 и 1.08.96: Печень: увеличена, структура диффузно уплотнена с элементами жировой инфильтрации, сосудистый рисунок визуализируется плохо. Поджелудочная железа: структура уплотнена значительно, крупно-зернистая. Добавка "Астромеланин" в столовой воде "Святой источник" по 10 мг на прием 3 раза в день с 15.04.97 УЗИ от 7.05.97 печень: не увеличена, структура обычная, сосудистый рисунок не изменен, поджелудочная железа: структура обычная. Одновременно прекратился постоянный 7-месячный кашель - результат хр. бронхита как осложнения после гриппа, а также перестал болеть желудок, отпала необходимость в ежедневном приеме яблочного уксуса.

Пример 2. Испытатель Л. 1936 г. рожд. Герпес в стадии обострения - озноб, высыпания на языке. Однократная добавка 30 мг "Астромеланина" в горячую воду "Боржоми", через несколько часов начинается исчезновение симптомов заболевания, без рецидива 4 мес. До приема добавки герпесные высыпания появились регулярно при малейшем охлаждении.

Больной Г. 1961 г. рожд. Плоскоклеточный ороговевший рак левого легкого с метастазами в лимфатические узлы субаортальной и бифуркационной областей T₃N₂M_o. 27.08.93 расширенная химия, облучение комбинированная пневмоэктомия слева, метастазирование в область послеоперационного рубца, плоскоклеточный рак, иссечение узлов 7,04.94, возобновление метастазирования, повторные иссечение 27.04.94, возобновление метастазирования, повторное иссечение 27.06.94, плоскоклеточный рак, течение послеоперационного периода с лимфорреей, нагноение раны, I ст. лучевого патоморфоза. Выписан. Подключение приема "Астромеланина" внутрь с питьем первоначально по 40 - 30 мг и примочки на рану. Принимает добавку "Астромеланин" до настоящего времени постоянно с перерывами примерно по 2,5 мг в день на ночь с питьем. Последние обследования: февраль 96 г и дек. 96 г. Результаты: без онкопатологии.

Пример 3. Он же - злостный курильщик. Бронхоскопия в те же сроки: отсутствие следов курения.

Пример 4. Испытатель Н.Л. ж., 1938 г. Постоянно применяют крем "Лесная нимфа". Дополнение крема добавкой: кожа разогревается, появляется покалывание, на щеках поступает румянец.

Пример 5. Больная Л. 1936 г. рожд., артроз челюстного сустава, вторичная невралгия тройничного нерва II ветви. Давность заболевания: сентябрь 1994 г. Эффект обезболевания "финлепсином" выражался недостаточно при тяжелом побочном действии. Однократная добавка "Астромеланина" в воду "Святой источник" в количестве 3 Омг через 20 мин полностью купировал обычно длительную утреннюю острую боль, которая не возобновлялась почти 52 ч. При возобновлении боли прием с водой в виде добавки в сочетании с 20 табл. "Пентовита" ликвидировал болевой синдром, причем действие оказалось пролонгированным почти 4 суток. Ранее было обнаружено, что "Пентовит" и сам может остановить труднопереносимую ночную боль примерно через 1 ч, если принять сразу 100 табл. (однократный эксперимент), сильные боли тогда вернулись на 6-й день. Повторный прием "Пентовита" в дозах до 30 табл. в день никакого влияния на болевой синдром не оказывал (попытки предпринимались в течение месяца).

Пример 6. Старушка С. 1912 г. Все возможные алгии, втирание в кисти руки левой, особенно больной, лекарственного средства состава ментол 1 г, фенилсалицилат 3 г, вазелиновое масло 96 г было безрезультатным во время обострения болей; добавление меланина в указанный состав приводило к быстрому - через 5 мин и стойкому обезволеванию - более 12 ч. Тот же эффект наблюдался при добавлении "Астромеланина" в вазелиновое и ментоловое (10%) масла.

Таким образом, из сравнения с известными средствами того же назначения видно, что штамм 365 Nadsoniella nigra var. hesuelica - антарктических черных дрожжей является процентом ценной высокоэффективной биологически активной добавки в пищевые продукты косметические и лекарственные средства.