Нанокапсулированные природные липиды

Важная биологическая роль полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), не синтезирующихся в организме человека, которые должны обязательно поступать с пищей, постоянно доказывается всеми учеными, работающими в этой области, уже с начала XX в. Они необходимы для нормального протекания обменных процессов, за что и были названы незаменимыми, или эссенциальными, жирными кислотами (ЭЖК). Благодаря наличию нескольких двойных связей они, по сравнению с другими жирными кислотами, являются более лабильными в биологических процессах, протекающих в организме человека.

ПНЖК играют важную роль в обеспечении нормального углеводно-жирового обмена, а также в регулировании окислительно-восстановительных процессов, протекающих в организме человека, обладают способностью повышать выведение холестерина из организма, переводя его в легкорастворимые соединения. Это свойство имеет большое значение в профилактике атеросклероза [1, 2]. Кроме того, ПНЖК оказывают нормализующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышая их эластичность и снижая проницаемость. Имеются данные, что недостаток этих кислот ведет к тромбозу коронарных сосудов, так как жиры, богатые насыщенными жирными кислотами, повышают свертываемость крови. Поэтому ПНЖК рассматриваются как средства предупреждения ишемической болезни сердца [3, 4].

ω-3-жирным кислотам принадлежит особая роль в снижении риска ожирения, поскольку их дефицит способствует развитию гиперинсулинемии и инсулинорезистентности, что предрасполагает к увеличению массы жировой ткани. ω-3-жирные кислоты также подавляют активность ГМГ-КоА-редуктазы – одного из ключевых ферментов синтеза холестерина. Накоплены данные, свидетельствующие, что ПНЖК (например, линоленовая кислота) способны подавлять процессы липогенеза, увеличивая активность жиромобилизующей липазы [5, 6]. В связи с этим заслуживают внимания данные биохимиков из калифорнийского университета [5], показавших на модели лабораторных мышей, что присутствующее в составе при-

ВЕСТНИК Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления родных жиров производное жирной кислоты - олеоилэтаноламид - способно связываться с клетками нервных центров головного мозга, ответственных за чувство голода. При достаточном или избыточном поступлении в организм олеоилэтаноламида возникает чувство сытости, даже если на самом деле организм не получал достаточного количества энергии. Предполагается, что олеоилэтаноламид может стать основой новых препаратов для снижения веса.

Известно, что для снижения риска гипертонической болезни рекомендуется ограничивать потребление насыщенных жиров и одновременно обеспечивать поступление в организм достаточных количеств ПНЖК, являющихся субстратом для синтеза простагландинов с гипотензивным действием. Согласно рекомендациям [7, 8], у лиц, склонных к гипертонической болезни или страдающих ею, лишь 30% общей калорийности пищи должно приходиться на жировой компонент (8-10% - насыщенные жирные кислоты, 10-15% - мононенасыщенные жирные кислоты и 7-9% - ПНЖК). Оптимальным считается поступление го-6 и го-3-ненасыщенных жирных кислот в соотношении 6:1.

С увеличением в пищевом рационе го-3-ПНЖК (в основном ЭПК и ДГК) за счет включения в него рыбьего жира, льняного или рапсового масел улучшаются реологические характеристики крови, снижается уровень гиперинсулинемии и артериального давления. Включение в диету лиц, страдающих гипертонической болезнью, ПНЖК класса го-3 уже через месяц приема сопровождалось достоверным снижением систолического и диастолического артериального давления. У больных артериальной гипертензией, склонных к нарушению мозгового кровообращения, полугодовой прием го -3 снижал уровень артериального давления, достоверно увеличивал мозговой кровоток, приводил к исчезновению зон ишемии. При этом положительный эффект го-3-жирных кислот преимущественно сказывался на состоянии микрососудистой части кровеносного русла, а не на магистральном кровотоке. Включение в пищевой рацион альфа-линолевой кислоты, рыбьего жира, чеснока и умеренных доз алкоголя способствует снижению артериальной жесткости [9, 10].

Следует отметить, что метаболизм го-6 и го-3 жирных кислот происходит с участием одних и тех же ферментов, что вызывает протекание конкурирующих реакций между двумя этими семействами. Избыток жирных кислот одного класса может тормозить превращения кислот другого класса, снижая их активность и варьируя биологическое действие [11].

Известно, что эйкозаноиды (производные ПНЖК) выполняют роль местных тканевых гормонов, которые регулируют многочисленные функции, включая тонус кровеносных сосудов, мускулатуры бронхов и матки, степень воспалительной реакции, уровень активности клеток иммунной системы, процессы тромбообразования и ряд других. Установлено, что направленность действия эйкозаноидов семейства го -6 и го-3 прямо противоположная. Простагландины, образующиеся из го-6 жирных кислот, сужают просвет кровеносных сосудов и бронхов, усиливают воспаление и тромбообразование. Простагландины - производные го-3 жирных кислот - расширяют бронхи и кровеносные сосуды, уменьшают воспаление, снижают агрегацию тромбоцитов и уменьшают образование тромбов в кровеносных сосудах. Иногда первые называют «плохими» простагландинами, а вторые - «хорошими». Однако такая оценка является неверной: ведь известно, что именно на принципе противоположности действия основаны процессы регуляции тканевого гомеостаза. Поэтому важно не противопоставлять эти два класса жирных кислот, а соблюдать баланс между ними.

Для обеспечения поступления ПНЖК, в особенности го -3 жирных кислот, диетологами рекомендуется не менее 2-3 раз в неделю употреблять жирную морскую рыбу северных регионов (форель, сельдь, лосось, сардины). При невозможности включения в рацион указанных сортов рыбы следует заменять ее рыбьим жиром или другими биологически активными добавками, содержащими оптимальное количество го-3-жирных кислот, такими как «Эйко-нол» (3-5 капсул в сутки) [12]. Хорошими источниками ПНЖК являются льняное и оливковое масло, различные орехи и семена [2, 13]. При этом авторы предупреждают, что увеличение содержания ПНЖК в пищевом рационе свыше 10% может сопровождаться опасностью активации патологических процессов пероксидного окисления липидов.

Анализ результатов исследований химического состава покровного жира и ткани печени байкальской нерпы позволяет заключить, что вторичное липидное сырье нерпы представляет огромный потенциал для использования его в пищевых, кормовых и лечебных целях благодаря высокой биологической ценности за счет большого процента содержащихся в них эссенциальных полиеновых жирных кислот [14, 15], а также оптимального соотношения ω-6/ω-3 жирных кислот.

Методы микрокапсулирования базируются на современных достижениях нанотехнологий и являются наиболее приоритетными для создания лекарственных средств, биологически активных добавок и функциональных продуктов питания. Преимуществом наноформ биологически активных веществ является то, что они, попадая в организм человека, действуют на молекулярно-клеточном уровне, что обеспечивает целенаправленную доставку активных компонентов к определенным участкам клеток, пораженных различными патологиями. Особенность метода инкапсулирования состоит в том, что в одной капсуле одновременно можно совмещать разные, ранее несовместимые вещества. При этом микрокапсулированные одновременно минералы, витамины и другие биологически активные вещества позволяют обогащать продукты лечебного питания, а также создавать различные лекарственные средства с широким спектром положительных действий.

Авторами разработаны способы получения бионанокапсул на основе природных липидов с высоким содержанием биологически активных ω-3 ПНЖК. Как показали проведенные исследования, создание липосом на основе жира нерпы позволило получить средство, сочетающее преимущества липосомальной структуры и эффект биологически активных ПНЖК.

В проведенных экспериментах на лабораторных животных установлены фармакологическая активность и фармакотерапевтическая эффективность липосомальных средств, содержащих ПНЖК жира нерпы. Как показали результаты исследований, применение липосом способствовало усилению секреции и улучшению биохимического состава желчи экспериментальных животных с токсическим гепатитом (табл. 1).

Таблица 1

Влияние липосом на основе липидов байкальской нерпы на биохимический состав желчи у белых крыс при токсическом гепатите, вызванном тетрахлорметаном (ТХМ) (n=5)

Условия опыта	Общее количество желчи, выделенное за 4 ч	Содержание желчных кислот	Содержание билирубина	Содержание холестерина
	мг/100 г	мг %
7-е сут
Интактные животные	1440 54	62,7	20	5,15
Контроль (ТХМ)	1134 24	54,15	5	11,55
ТХМ + Холосас	1314 118*	48,45	6	10,4
ТХМ + Липосомы	1560 148*	85,5	6	12,25
14-е сут
Контроль (ТХМ)	900 19	57	5	9,9
ТХМ + Холосас	1410 51*	85,5	6	9,85
ТХМ + Липосомы	1518 26*,**	85,5	6	8,1
21-е сут
Контроль (ТХМ)	1242 81	62,7	7	0,8
ТХМ + Холосас	1302 76	96,9	18	1,85
ТХМ + Липосомы	1494 94*,**	108,3	13	3,9

Примечание. * достоверное отклонение значения относительно контрольного значения в соответствующие сроки эксперимента (р≤0,05); ** достоверное отклонение значения относительно значения в группе животных, получавших Холосас, в соответствующие сроки эксперимента (р≤0,05)

В условиях длительного холодового стресса введение животным исследуемых липосом приводило к повышению физической работоспособности, улучшению психоэмоционального состояния и стимуляции ориентировочно-исследовательского поведения, что указывает на адаптогенные свойства разработанного средства (табл. 2).

Таблица 2

Нейротропная активность липосом на основе липидов нерпы на фоне стресса (n=10)

Группы животных	Посещение периферической части поля (у.е.)	Посещение центральной части поля (у.е.)	Груминг (у.е.)	Эмоции (у.е.)
Интактная	95,20±0,80	3,56±0,20	27,49±0,30	1,96±0,20
Контроль	85,70±3,10*	2,34±0,20*	24,45±0,10*	1,85±0,20
ЛС	86,45±8,70	2,96±0,30*,**	24,78±0,20*	2,00±0,10

Примечание. * достоверное отклонение значения в экспериментальной группе по отношению к интактным животным (p≤0,05); ** достоверное отклонение значения в экспериментальной группе по отношению к контрольной группе животных (p≤0,05)

На моделях раневых повреждений у крыс при применении ранозаживляющего геля, содержащего липосомальную форму липидов нерпы, было отмечено ускорение по сравнению с контролем развития грануляционной ткани и созревания рубца после линейных кожных ран, а также ранняя эпителизация раневых дефектов при заживлении плоскостных кожно-мышечных ран и химических ожогов кожи (рис. 1).

липосомами

Группы животных

Площадь плоскостной

раны, кв. мм

Площадь ран при химическом ожоге, кв. мм

Прочность рубца, кг

Рис. 1. Изменение площадей плоскостной и постожоговой ран и прочности рубца после линейной раны при воздействии геля с липосомами

При использовании липосом, содержащих ЭЖК в липосомальной форме, после воспроизведения модели гиперхолестеринемии у экспериментальных животных наблюдался выраженный антиатерогенный эффект. Снижение вероятностного риска атеросклероза у животных, получавших липосомы с ПНЖК и витаминами Е и А, по-видимому, связано с понижением содержания атерогенной фракции холестерина (рис. 2).

контроль

3 группа

Рис. 2. Показатели уровня липидных фракций и индекса атерогенности (ИА) в сыворотке крови экспериментальных животных, получавших липосомы на основе липидов нерпы (3 группа), относительно контрольной группы

Превентивное применение ПНЖК в липосомальной форме в той же модели приводило к достоверному понижению уровня продуктов перекисного окисления липидов в крови и печени животных, что указывает на антиоксидативный эффект разработанных средств (рис. 3, 4).

Рис. 3. Показатель уровня малонового диальдегида в сыворотке крови экспериментальных животных, получавших Твин-80 (контроль) и липосомальную суспензию (группа 1)

Группы экспериментальных животных

Рис. 4. Показатель уровня малонового диальдегида в печени экспериментальных животных, получавших Твин-80 (контроль) и липосомальную суспензию (группа 1)

При использовании в липосомальных структурах ПНЖК липидов нерпы сохраняется функция липосом как контейнеров для транспортной доставки биологически активных средств. При включении пептидного биорегулятора и растительных средств в липосомы, содержащие липиды нерпы, повышалась их фармакологическая и фармакотерапевтическая эффективность. Отмечено ускорение протекания регенеративных процессов в ранах при применении липосомальной формы экстракта какалии копьевидной по сравнению со «свободной» формой растительного средства. Липосомальная форма экстракта из черных листьев бадана толстолистного (ЭБТ) оказывала более выраженное стресспротекторное действие, чем его «свободная» форма (рис. 5).

60,00

S

S и

И

50,00

40,00

30,00

(D н S

20,00

10,00

с

0,00

ин

7 день

14 день

21 день

интактная контроль     ЛС

ЭБТ    ЛС+ЭБТ

Рис 5. Продолжительность плавания крыс при длительном холодовом стрессе на фоне введения липосом (ЛС), ЭБТ и липосомальной формы экстракта черных листьев бадана толстолистного (ЛС+ЭБТ)

Одним из путей повышения содержания ПНЖК в конечных продуктах выступают методы их концентрирования. Методом комплексообразования с мочевиной был получен концентрат ПНЖК из жира нерпы. Как показали исследования, общий уровень ненасыщенных жирных кислот в концентрате существенно повышается по сравнению с нативным жиром (табл. 3). Установленные физико-химические показатели концентрата ПНЖК соответствуют гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.

Таблица 3 Жирнокислотный состав жира, концентрата ПНЖК, комплекса насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот с мочевиной, % от общего содержания жирных кислот

Вид жирных кислот (ЖК)	Жир нерпы	Концентрат
Сумма насыщенных ЖК	19,162	7,33
Сумма мононенасыщенных ЖК	59,616	64,565
Сумма полиненасыщенных ЖК	21,222	28,105
Сумма ω-3 ПНЖК	10,332	12,2
Сумма ω-6 ПНЖК	9,762	15,905
Соотношение ω-6/ ω-3 (1 – 5:1)	0,94:1	1,3:1

Таким образом, результаты проведенных изысканий указывают на перспективность дальнейшего глубокого изучения микро- и нанокапсулированных форм природных липидов при разработке биологически активных добавок, лекарственных средств и продуктов функционального питания.