ОЦЕНКА НЕКОТОРЫХ ЛЕЧЕБНЫХ СВОЙСТВ МАЗИ НА ОСНОВЕ ЭНДОФИТНЫХ МЕЛАНИНОВ Cladosporium sp. - HT207

АННОТАЦИЯ

В работе представлены результаты исследований 5% мази на основе меланина Cladosporium sp. - HT207 по показателям: острая токсичность, местно-раздражающее действие, противовоспалительная активность, ранозаживляющая способность при стоматите, протекторное действие при УФ-облучении. Установлено, что 5% мазь на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 относится к V классу токсичности, LD₅₀ мази составила более 5000 мг/кг, не обладает местно-раздражающим действием. Противовоспалительный эффект мази при экспериментальном асептическом артрите у крыс составил 42,7-51,7%, что сравнимо с препаратом «Изигел» - 36,0-54,5%. При экспериментальном стоматите у кроликов применение мази ускоряло на 3 суток заживление ран на уровне препарата сравнения «Камистад». После УФ-облучении кожи кроликов-альбиносов выраженность эритемы было достоверно меньше в 8,6 раза по сравнению с контрольными животными.

ABSTRACT

The paper presents the results of studies of 5% ointment based on melanin Cladosporium sp. - HT207 in terms of: acute toxicity, local irritant effect, anti-inflammatory activity, wound healing ability for stomatitis, protective effect under UV irradiation. It has been established that a 5% ointment based on melanin from the endophytic fungus Cladosporium sp. - HT207 belongs to toxicity class V, the LD50 of the ointment was more than 5000 mg/kg, and does not have a local irritant effect. The anti-inflammatory effect of the ointment in experimental aseptic arthritis in rats was 42.7-51.7%, which is comparable to the drug "Isigel" - 36.0-54.5%. In experimental stomatitis in rabbits, the use of ointment accelerated wound healing by 3 days at the level of the reference drug Kamistad. After UV irradiation of the skin of albino rabbits, the severity of erythema was significantly less by 8.6 times compared to control animals.

Ключевые слова: меланин, эндофитный гриб, мазь, лечебные свойства.

Keywords: melanin, endophytic fungus, ointment, medicinal properties.

Введение. УФ-излучение является одним из основных факторов, наносящих вред коже, особенно при длительном пребывании на открытом воздухе или в условиях повышенной солнечной активности. Пигмент меланин, обладая антиоксидантными и фотостабилизирующими свойствами снижает проникновение УФ-излучения предотвращая возникновение повреждений, таких как солнечные ожоги, фотоаллергические реакции и преждевременное старение кожи [1,2]. Помимо этого недавние исследования обнаружили ряд фармакологических свойств меланина, такие как терморегуляторная, антибактериальная, противовирусная, иммуномодуляторная [3,4].

Меланин - это вездесущий биологический пигмент, который присутствует во всех биологических системах. Однако, сырье для его получения не всегда доступно и рентабельно. В этом аспекте микроскопические грибы, в том числе и эндофитные, представляют собой ценный источник меланиновых пигментов, потому что они способны обеспечить высокий выход вещества в дешевой культуральной среде, что делает биопроцесс экономически выгодным и жизнеспособным в промышленном масштабе [5,6]. Принимая во внимание, что грибной меланин, представляет собой перспективный материал для создания лекарственных средств с различным терапевтическим эффектом целью наших исследований стала оценка лечебных свойств 5% мази на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 in vivo.

Материалы и методы исследования

В работе в качестве основной субстанции мази использован меланин, полученный методом щелочной экстракции с последующим кислотным осаждением из мицелия эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207, ассоциированного с Helianthus tuberosus.

Для накопления мицелия, штамм Cladosporium sp. - HT207 культивировали на картофельно-декстрозном бульоне в условиях жидкофазной ферментации на качалке при 180 об/мин в течение 7-10 суток, при температуре 28^оС [7].

Для получения 5% мази к основе сотоящей из вазелина и ланолина, добавляли 5 г меланина Cladosporium sp. - HT207 и тщательно перемешивали.

Острую токсичность изучали на белых крысах, массой тела 190 – 210 г, обоего пола по методу Ноакеса и Сандерсона [8]. Острую токсичность оценивали по изменению веса тела и нервно-соматическим показателям: общее состояние животного, особенности поведения, интенсивность и характер двигательной активности, наличие и характер судорог, координация движения, реакция на тактильные, болевые, звуковые и световые раздражители, состояние волосяного и кожного покрова, а также по макроскопическим изменениям в кожных покровах [9].

Исследования местно-раздражающего действия изучали на кроликах-альбиносах, обоего пола, массой не менее 2,0 кг только со здоровой кожей [9]. У животных за период до проведения испытания проводился контроль температуры тела, общего состояния, оценка шерстяного покрова кожи спины. За сутки до экспериментальных исследований на боковой поверхности туловища кроликов, ножницами выстригали шерсть, на участке размером 10х15 см по обеим сторонам от спинного хребта для нанесения и наблюдения. 5% мазь на основе меланина Cladosporium sp. - HT207 наносили на выстриженный участок кожи кроликов с правой боковой поверхности. На левую боковую наносили основу мази. Время экспозиции составляла 4 часа. После острого (однократного) воздействия препарата оценивали состояние кожного покрова при наблюдении через 1 час, 24 и 72 часа в баллах по системе классификации кожных реакций по ГОСТ Р ИСО 10993. 10-2011 [10].

Противовоспалительное действие мази изучали по методу «гистаминовый отёк» лапы на белых крысах массой тела 180 – 200 г обоего пола. У крыс предварительно измеряли объём лапки в норме. Препараты наносили однократно накожно тонким слоем 1 раз в день до введения гистамина и ежечасно в период опыта [9].

Острую воспалительную реакцию (отёк) воспроизводили субплантарным (между 1 и 2 пальцами левой задней лапки) введением 0,1 мл 1% раствора гистамина. Выраженность воспалительной реакции оценивали через 1, 2 и 3 часа после индукции воспаления по изменению объёма лапы с помощью плетизмометра.

Противовоспалительный эффект (ПВЭ) вычисляли по формуле:

ПВЭ = (Vоп-Vк/Vк)х100,

где Поп –объёма отёка в опытной группе; Пк –объёма отёка в контрольной группе. Для эксперимента крыс разделяли на группы по 6 особей в каждой.

Препараты вводили следующим образом:

1 группа (контрольная) –0,1 мл 1% раствора гистамина;

2 группа (опытная) – мазь 5% из меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 накожно + 0,1 мл 1% раствора гистамина.

3 группа (опытная) – «Изигел» производства ООО GM Pharmaceuticals Ltd, Грузия + 0,1 мл 1% раствора гистамина.

Ранозаживляющее действие мази при стоматите изучали на кроликах массой тела 2000 - 2500 г обоего пола. Кроликам под уретановым наркозом воспроизводили модель термического ожога слизистой оболочки полости рта в области верхних резцов справа и слева нанесением в течение 20 секунд раскаленного докрасна штопфера диаметром 3 мм. Экспериментальную терапию начинали спустя 24 часа после проведения термического повреждения. Животных разделяли на группы по 5 голов. В первой контрольной группе раны промывали водой очищенной. Животным второй опытной группы наносили 5% мазь  на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207, животным третьей опытной группы – гель «Камистад» производства Штада Арцнаймиттель, Германия [11].

Влияния мази на состояние кожи при УФ-облучении изучали на кроликах-альбиносах обоего пола массой тела 2000-2500 г. Животных делили  на две группы. Первая группа (контроль) животным данной группы не наносили мазь. На животных опытной группы проводили аппликацию 5% мази на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 в области спины. За 1-2 дня до эксперимента шерсть тщательно выстригали в размере 4х6 см. Далее равномерно наносили мазь и через 30 минуты кожа спины подвергалась УФ-облучению (УФ-А, 305–420 нм) (лампа «кварц-8» с ДРТ-1000 мощностью 220 Вт). После облучения места аппликаций промывали стерильной водой. Кожные реакции после провокации оценивали выраженность эритемы в баллах [12].

Результаты и обсуждение

Проведенные опыты по параметру «острая токсичность» показали, что после однократного накожного нанесения мази в дозе 5000 мг/кг в поведении и функциональном состоянии животных видимых изменений не наблюдалось, потребление корма и воды было в норме. Все крысы активные и признаков интоксикации не отмечали. Крысы адекватно реагировали на тактильные, болевые, звуковые и световые раздражители. Частота и глубина дыхательных движений находилась в норме. Макроскопических изменений в кожных покровах и патологических изменений в волосяном покрове животных не наблюдалось. Гибели крыс в течение 2 недель не отмечалось. LD₅₀ препарата составила более 5000 мг/кг. 

На основании результатов, установлено, что по параметру «острая токсичность» при накожном пути поступления вещества, 5% мазь на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 относится к практически не токсичным веществам (V класс). 

Наблюдения за состоянием кожи опытных кроликов-альбиносов при исследовании местно-раздражающего действия при однократном накожном нанесении мази показали, отсутствие, видимых изменений в виде отека, струпа, эритемы кожи животных через 1, 24 и 72 часа. Полученные данные показали, что 5% мазь на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 не обладает местно-раздражающим действием.

Исследования противовоспалительной активности показали, что у белых крыс контрольной группы объем лапы после введения раствора гистамина через 1 час статистически достоверно увеличился на 81,7%, через 2 часа – на 82,5%, через 3 часа – на 63,4% по сравнению с показателем исходного объёма лапы.

При применении мази объем лапы после введения гистамина через 1 час уменьшился на 42,8%, через 2 часа – на 51,3%, через 3 часа – на 50,8% по сравнению с контрольной группой. Под влиянием 5% мази на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 противовоспалительный эффект у крыс составил 42,7-51,7%. При применении «Изигел» объем лапы после введения гистамина через 1 час уменьшился на 36,3%, через 2 часа – на 45,8%, через 3 часа – на 54,2% по сравнению с контрольной группой. Под влиянием «Изигел» противовоспалительный эффект у крыс составил 36,0-54,5%. Таким образом, 5% мазь на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 обладает противовоспалительной активностью на уровне препарата сравнения при экспериментальном асептическом артрите у белых крыс.

Исследование ранозаживляющей способности при стоматите на 4 сутки выявило сокращение площади язвенной поверхности на 27,4% относительно исходных значений и составила 61,5±3,0 мм² в контрольной группе животных. При этом отмечали нарастание воспалительной реакции - отечности, гиперемии, инфильтрации окружающих тканей, нависающих над дном язв, нагноения ран с образованием обильного некротического нале­та. На 10 сутки площадь раны сократилась относительно исходной величины на 62,6%. На 16 сутки отмечали более выраженный эффект сокращения площади ран - на 77,8% от исходной величины. При этом клинически снижение отечности, гиперемии, инфильтрации окружающих тканей наблюдали лишь на 19 сутки.

В опытной группе животных, уже с момента начала экспериментальной тера­пии 5% мазью на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207, воспалитель­ные явления были менее выражены. В течение 4, 7 суток площадь раны сократилась относительно исходных значений на 28,0% и 72,3%, соответственно. Клинически на 10 сутки после начала лечения стоматита отмечали отсутствие гиперемии, отечности, налёта, кро­воточивости. Воспалительная реакция практичес­ки отсутствовала. На 10 сутки после начала лечения отмечали более выраженный эффект сокращения площади раны относительно исходных значений - на 84,1%. Эпителизация проходила со дна ран и полностью заканчивалась на 16 сутки с образованием нежного мягкого рубца.

В опытной группе животных, которым наносили гель «Камистад», воспалительные явления были менее выражены. В течение 4, 7 суток площадь раны сократилась относительно исходных значений на 44,5% и 72,3%. Клинически на 10 сутки после начала лечения стоматита отмечали отсутствие гиперемии, отечности, налёта, кровоточивости. Воспалительная реакция практически отсутствовала. На 10 сутки после начала лечения отмечали более выраженный эффект сокращения площади раны относительно исходных значений - на 88,6%. Эпителизация проходила со дна ран и полностью заканчивалась на 16 сутки с образованием мягкого рубца. Полученные данные показывают, что 5% мазь на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp.- HT207 обладает ранозаживляющим действием на уровне препарата сравнения при экспериментальном стоматите.

Наблюдения за состоянием кожи опытных кроликов-альбиносов показало, что после УФ-облучения у контрольных животных выраженность эритемы кожи составила в среднее 2,83±0,16 баллов и эритема кожи сохранялась более суток наблюдения. При нанесении 5% мазь на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp. - HT207 после УФ-облучении кожи видимых изменений в виде отека, эритемы кожи животных не наблюдалось, и выраженность эритемы было достоверно меньше в 8,6 раза по сравнению с контрольными животными.

Таким образом, 5% мазь на основе меланина эндофитного гриба Cladosporium sp.-HT207 не токсична и не обладает местно-раздражающим действием. Мазь эффективно предотвращает поражение кожи при действии УФ-облучения, обладает противовоспалительным и ярко выраженным регенеративным действием при стоматите. Выявленные лечебные свойства мази на основе меланина эндофитных грибов перспективны в качестве разработок новых протекторных препаратов для защиты и восстановления кожи.

Работа поддержана грантом: Ф3-201912269 Агентства инновационного развития при Министерстве высшего образования, науки и инноваций Республики Узбекистан.

Список литературы

1. Dadachova E., Bryan R.A., Huang X., Moadel T., Schweitzer A.D., Aisen P., et al. Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanized fungi. // PLoS One., 2007. - 2(5):1–13.
2. Ischia M., Wakamatsu K., Cicoira F., Di Mauro E., Garcia-Borron J.C., Commo S., et al. Melanins and melanogenesis: From pigment cells to human health and technological applications. // Pigment Cell Melanoma Res., 2015. - 28(5):520–544.
3. ElObeid AS, Kamal-Eldin A, Abdelhalim MAK, Haseeb AM. Pharmacological properties of melanin and its function in health. Basic Clin Phamacol Toxicol. 2017; 120: 515–522.
4. Huang L, Liu M, Huang H, Wen Y, Zhang X, Wei Y. Recent advances and progress on melanin-like materials and their biomedical applications. Biomacromolecules. 2018; 19: 1858–1868.
5. Gessler N, Egorova A, Belozerskaya T. Melanin pigments of fungi under extreme environmental conditions (review). Appl Biochem Microbiol. 2014; 50: 105–113.
6. Eisenman HC, Casadevall A. Synthesis and assembly of fungal melanin. Appl Microbial Biotechnol. 2012. 93: 931−940.
7. Абдульмянова Л.И., Буриева М.Р., Гулямова Т.Г. Растения Узбекистана - источники меланизированных эндофитных грибов. Universum: химия и биология, №5 (107), 07-мая, 2023. DOI - 10.32743/UniChem.2023.107.5.15399.
8. Diana N. Noakes and D. M. Sanderson. A method for determining the dermal toxicity of pesticides. Brit. J. Industr. Med., 1969, 26, 59-64.
9. Методические указания в Руководстве по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. Под общей ред. член-корр. РАМН, проф. Р. У. Хабриева. Изд.2/. М.: - 2005. - М.: ОАО «Издательство «Медицина», с. 830.
10. ГОСТ ИСО 10993. 10-2011., Часть 10. Исследование раздражающего и сенсибилизирующего действия, изд. Госстандарт России, М. 2000.
11. Спасов А.А., Мазанова Л.С., Темкин Э.С., Абакумова Т.А, Сысуев Б.Б. НИИ фармакологии ВолГМУ. Изучение фармакологической активности магнийсодержащего геля «Поликатан» на экспериментальной модели травматического стоматита. Вестник ОГУ №12/декабрь 2006, с. 238-240.
12. Warwick L., Morison M.D., John A. Parrish, M.D., Michael E. Woehler. The Influence of PUV A and UVB Radiation on Skin-Graft Survival in Rabbits// The journal of investigativ dermatology, 1980, 75:331-333.