Журнал МедиАль. 2019; : 54-60
Биологическая активность гуминовых вешеств: перспективы и проблемы их применения в медицине (обзор)
https://doi.org/10.21145/2225-0026-2019-1-54-60Аннотация
В обзоре представлены данные по химическому составу, структурному разнообразию, распространенности в природе, биологической активности гуминовых веществ. Рассмотрены сложность строения гуминовых веществ, возможность образования межмолекулярных и внутримолекулярных связей, особенности биосинтеза. Описаны структурные характеристики гуминовых веществ, которые позволяют участвовать в разнообразных биохимических реакциях, образовывать комплексные соединения, влиять на фотохимические процессы. Уникальность химических свойств гуминовых веществ позволяет применять их в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и в медицинской практике. В природе не существует соединений с идентичным набором таких же важных химических и биологических свойств, какими обладают гуминовые соединения. Все это определяет перспективность использования гуминовых веществ в качестве потенциальных лекарственных средств нового поколения. Исследования в области разработок новых биологически активных соединений показали, что гуминовые вещества различного генеза обладают иммуномодулирующим и противовоспалительным действиями, что позволяет использовать их для профилактики и лечения хронических дерматозов, атопических дерматитов, аллергических ринитов и других заболеваний, сопровождающихся воспалительными и аллергическими реакциями. Перспективным является применение гуминовых веществ как противогрибковых, противовирусных средств. Природное происхождение гуминовых веществ является весомым преимуществом перед искусственно синтезированными препаратами в лечении грибковых и вирусных инфекций, так как клинически они практически не имеют нежелательных эффектов по сравнению с их традиционными аналогами. Однако выявленная в экспериментальных исследованиях биологическая активность гуминовых веществ не позволяет их широко использовать в медицине. Производители препаратов, изготовленных на основе гуминовых веществ, описывают широкий спектр лечебных свойств, не подкрепленных результатами доклиническими и клиническими испытаний. В Реестре ЛС РФ не зарегистрировано лекарственных препаратов на основе гуминовых соединений, основным препятствием чему является сложность их стандартизации. Разработка лекарственных препаратов на доклиническом этапе предполагает установление структуры действующего соединения и определение оптимальных методов и методик его стандартизации для контроля качества. В настоящее время знаний о составе и строении гуминовых веществ недостаточно для распространения на них общепринятых в фармакологии и фармации представлений о субстанциях лекарственных средств.
Список литературы
1. Бузлама А.В., Чернов Ю.Н. Анализ фармакологических свойств, механизмов действия и перспектив применения гуминовых веществ в медицине. Экспериментальная и клиническая фармакология. 2010. Т. 73. № 9. С. 43-48.
2. Аввакумова Н.П. и др. Антиоксидантные свойства гуминовых веществ пелоидов. Химико-фармацевтический журнал. 2011. № 3.С. 50-51.
3. Van Rensburg C.E.J. The Antiinflammatory Properties of Humic Substances: A Mini Review.Phytother. Res. 2015. Vol. 29. № 6. P. 791-795.
4. Vaskova J. et al. Effects of humic acids in vitro. In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 2011. № 47. P. 376-382.
5. Holland A. et al. Humic substances of varying types increase survivorship of the freshwater shrimp Caridina sp. D to acid mine drainage. Ecotoxicology. 2014. Vol. 23. № 5. P. 939-945.
6. De Melo B.A.G. et al. Humic acids: Structural properties and multiple functionalities for novel technological developments. Materials Science and Engineering: C. 2016. Vol. 62. P. 967-974.
7. Klucakova M., Veznikova K. Micro-organization of humic acids in aqueous solutions. Journal of Molecular Structure. 2017. Vol. 1144. P. 33-40.
8. Кондратенко Е.П. и др. Биостимулирующие и физико-химические свойства гумата натрия. Химия растительного сырья. 2016. № 3. С. 109-118.
9. Raposo J.C. et al. Determination of humic substances in sediments by focused ultrasound extraction and ultraviolet visible spectroscopy. Microchemical Journal. 2016. Vol. 128. P. 26-33.
10. Платонов В.В., Горохова М.Н. Особенности химического состава органической массы торфов и биологическая активность препаратов на их основе. Вестник новых медицинских технологий. 2016. № 2. С. 21-48.
11. Лиштван И.И. и др. Взаимодействие гуминовых кислот с ионами металлов и структура металлгуминовых комплексов. Вестник БГУ. 2012. Сер. 2. № 2. С. 12-16.
12. Sherry L. et al. Investigating the biological properties of carbohydrate derived fulvic acid (CHD-FA) as a potential novel therapy for the management of oral biofilm infections. BMC Oral Health. 2013. Vol. 13. P. 47.
13. Савченко И.А. и др. Новый подход к решению проблемы стандартизации гуминовых кислот. Современные проблемы науки и образования. 2013. № 3. URL: www.science-education.ru/109-9305.
14. Sorkina T.A. et al. Nature-inspired soluble iron-rich humic compounds: new look at the structure and properties. Journal of Soils and Sediments. 2014. Vol. 14. № 2. P. 261-268.
15. Sutton R., Sposito G. Molecular structure in soil humic substances: the new view. Environ. Sci. Technol. 2005. Vol. 39. № 23. P. 9009-9015.
16. Холодов В.А. и др. Строение гуминовых кислот, извлекаемых в ходе последовательной щелочной экстракции из чернозема. Почвоведение. 2009. № 10. С. 1177-1183.
17. Perminova I.V. et al. Preparation and use of humic coatings covalently bound to silica gel for Np (V) and Pu (V) sequestration. J. Alloys and Compounds. 2007. Vol. 444-445. P. 512-517.
18. Водяницкий Ю.Н. Методы расчета ароматичности гумусовых кислот. Почвоведение. 2001. № 3. С. 289-294.
19. Перминова И.В. Гуминовые вещества - вызов химикам XXI века. Химия и жизнь. 2008. № 1. С. 50-56.
20. Кирейчева Л. В., Хохлова О.Б. Элементный состав гуминовых веществ сапропелевых отложений. Вестник РАСХН. 2000. № 4. С. 59-62.
21. Nebbioso A., Piccolo A. Basis of a humeomics science: chemical fractionation and molecular characterization of humic biosuprastructures. Biomacromolecules. 2011. Vol. 12. P. 1187-1199.
22. Орлов Д.С. Гуминовые вещества в биосфере. Соровский образовательный журнал. 1997. № 2. С. 56-63.
23. Bell N.G.A. et al. Isotope-filtered 4D NMR spectroscopy for structure determination of humic substances. Angew. Chem. Int. Ed Engl. 2015. Vol. 54. P. 8382-8395.
24. Ларина Г.В. и др. Состав органического вещества и гуминовых кислот торфяного месторождения Баланак (Горный Алтай). Вестник Томского государственного педагогического университета. 2013. № 8 (136). С. 222-226.
25. Rodriguez F.J. et al. A comprehensive structural evaluation of humic substances using several fluorescence techniques before and after ozonation. Part II: evaluation of structural changes following ozonation. Sci Total Environ. 2014. Vol. 1. № 476-477. P. 731-42.
26. Garcia A.C. et al. Structure-Property-Function Relationship in Humic Substances to Explain the Biological Activity in Plants. Sci Rep. 2016. Vol. 6. P. 20798.
27. Tikhova V.D. et al. Analysis of humic acids from various soils using acid hydrolysis. Russian J. of Applied Chemistry. 2008. Vol. 81. № 11. P. 1957-1962.
28. Аввакумова Н.П. и др. Гуминовые вещества как регуляторы экологического гомеостаза. Известия Самарского научного центра РАН. 2016. Т. 18. № 2 (2). С. 267-271.
29. Зыкова М.В. и др. Стандартизация гуминовых кислот низинного древеснотравяного вида торфа. Химико-фармацевтический журнал. 2013. № 12. С. 53-56.
30. Савченко И.А. и др. Изучение общетоксического действия гуминовых веществ озерного сапропеля. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2014. № 2. С. 75-78.
31. Сухих А.С., Кузнецов П.В. Перспективы применения гуминовых и гуми-ноподобных кислот в медицине и фармации. Медицина в Кузбассе. 2009. № 1. С. 10-14.
32. Якименко О.С., Терехова В.А. Гуминовые препараты и оценка их биологической активности для целей сертификации. Почвоведение. 2011. № 11. С. 1334-1343.
33. Платонов В.В. и др. Метод предварительной оценки физиологической активности гуминовых и гуминоподобных веществ. Вестник новых медицинских технологий. 2010. № 3. С. 26-28.
34. Klocking R. et al. The antiviral potency of humic substances. Proceedings of the 13th International Humic Substances Society «Humic Substances - Linking Structure to Functions». Karlsruhe, 2006. P. 397-400.
35. Жолобова И.С., Пономарева Л.О. Влияние биогуматов на почвенную биоту. Научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 114 (10). С. 1-2.
36. Стом Д.И. и др. Возможные механизмы биологического действия гуми-новых веществ. Сибирский медицинский журнал. 2008. № 6. С. 76-79.
37. Altieri F. et al. DNA damage and repair: from molecular mechanisms to health implications. Antioxid Redox Signal. 2008. Vol. 10 (5). Р. 891-937.
38. Evangelista S. et al. The effect of structure and a secondary carbon source on the microbial degradation of chlorophenoxy acids. Chemosphere. 2010. Vol. 79. P. 1084-1088.
39. Бузлама А.В. и др. Параметры острой токсичности солей гуминовых кислот. Вестник ВГУ, Серия: Химия. Биология. Фармация. 2014. № 1. С. 111-115.
40. Жилякова Т.П. и др. Торфотон - перспективный противоязвенный препарат. Сибирский журнал «Гастроэнтерология и гепатология». 1999. № 8-9. С. 108-109.
41. Ветрова О.В. и др. Закрепление гуминовых кислот на поверхности силикагеля через слой полиметиленгуанидина. Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 322. № 3. С. 18-21.
42. Иванов А.А. и др. Оценка адсорбционной способности модифицированных торфяных энтеросорбентов. Химия растительного сырья. 2013. № 1. С. 215-220.
43. Филов В.А., Беркович А.М. Новый отечественный многофункциональный препарат Олипифат (Лигфол). Бюллетень международной научной хирургической ассоциации. 2006. Т. 1. № 2.
44. Беркович А.М. Применение гуминовых и гуминоподобных препаратов в ветеринарии и медицине. [Электронный ресурс] http://www.humipharm.ru/research/prim.pdf.
45. Карамов Э.В. и др. Синтетическое производное гуминатов Олипифат как анти-ВИЧ-агент в индивидуальном и комбинированном применении. Иммунология. 2009. № 5. С. 260-263.
46. ГОСТ Р 54000-2010. Удобрения органические. Сапропели. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2010. 16 с.
47. Федько И.В. и др. К вопросу об использовании биологически активных гуминовых в медицине. Химия растительного сырья. 2005. № 1. С. 49-52.
48. Гостищева М.В. и др. Сравнительная характеристика методов выделения гуминовых кислот из торфов с целью получения гуминовых препаратов. Доклады ТУСУРа. Автоматизированные системы обработки информации, управлении и проектирования. 2004. № 1. С. 66-69.
MediAl. 2019; : 54-60
Biological activity of humic substances: prospects and problems of their application in medicine
https://doi.org/10.21145/2225-0026-2019-1-54-60Abstract
The review presents data on humic substances' chemical composition, structural diversity, the prevalence in nature, biological activity. We observed the complexity of the structure of humic substances, the possibility of the formation of intermolecular and intramolecular bonds, the specificities of biosynthesis. The structural characteristics of humic substances, which allow participating in various biochemical reactions, form complex compounds, and influence photochemical processes, are described. The uniqueness of the chemical properties of humic substances can be applied in various fields of the national economy, including medical practice. In nature, there are no compounds with an identical set of the same important chemical and biological properties as humic compounds possess. All this determines the prospects of using humic substances as potential drugs of the new generation. Research in the field of development of new biologically active compounds has shown that humic substances of various origins have an immunomodulatory and anti-inflammatory effect, which allows them to be used for the prevention and treatment of chronic dermatoses, atopic dermatitis, allergic rhinitis and other diseases accompanied by inflammatory and allergic reactions. Using the humic substances as antifungal, antiviral agents can be promising. The natural origin of humic substances is a significant advantage over artificially synthesized drugs in the treatment of fungal and viral infections since clinically they have virtually no side effects compared to their traditional equivalent. However, the biological activity of humic substances revealed in experimental studies does not allow them to be widely used in medicine. Manufacturers of preparations based on humic substances describe a wide range of medicinal properties that are not approved by the results of preclinical and clinical trials. There are no drugs based on humic compounds in the Register of Medicinal Products of the Russian Federation, the main obstacle to which is the complexity of their standardization. Drug development at the preclinical stage involves establishing the structure of the active compound and determining the best methods and methods for its standardization for quality control. At present, knowledge of the composition and structure of humic substances is not enough for disseminating to them the ideas about the substances of medicinal products generally accepted in pharmacology and pharmacy.
References
1. Buzlama A.V., Chernov Yu.N. Analiz farmakologicheskikh svoistv, mekhanizmov deistviya i perspektiv primeneniya guminovykh veshchestv v meditsine. Eksperimental'naya i klinicheskaya farmakologiya. 2010. T. 73. № 9. S. 43-48.
2. Avvakumova N.P. i dr. Antioksidantnye svoistva guminovykh veshchestv peloidov. Khimiko-farmatsevticheskii zhurnal. 2011. № 3.S. 50-51.
3. Van Rensburg C.E.J. The Antiinflammatory Properties of Humic Substances: A Mini Review.Phytother. Res. 2015. Vol. 29. № 6. P. 791-795.
4. Vaskova J. et al. Effects of humic acids in vitro. In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 2011. № 47. P. 376-382.
5. Holland A. et al. Humic substances of varying types increase survivorship of the freshwater shrimp Caridina sp. D to acid mine drainage. Ecotoxicology. 2014. Vol. 23. № 5. P. 939-945.
6. De Melo B.A.G. et al. Humic acids: Structural properties and multiple functionalities for novel technological developments. Materials Science and Engineering: C. 2016. Vol. 62. P. 967-974.
7. Klucakova M., Veznikova K. Micro-organization of humic acids in aqueous solutions. Journal of Molecular Structure. 2017. Vol. 1144. P. 33-40.
8. Kondratenko E.P. i dr. Biostimuliruyushchie i fiziko-khimicheskie svoistva gumata natriya. Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2016. № 3. S. 109-118.
9. Raposo J.C. et al. Determination of humic substances in sediments by focused ultrasound extraction and ultraviolet visible spectroscopy. Microchemical Journal. 2016. Vol. 128. P. 26-33.
10. Platonov V.V., Gorokhova M.N. Osobennosti khimicheskogo sostava organicheskoi massy torfov i biologicheskaya aktivnost' preparatov na ikh osnove. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologii. 2016. № 2. S. 21-48.
11. Lishtvan I.I. i dr. Vzaimodeistvie guminovykh kislot s ionami metallov i struktura metallguminovykh kompleksov. Vestnik BGU. 2012. Ser. 2. № 2. S. 12-16.
12. Sherry L. et al. Investigating the biological properties of carbohydrate derived fulvic acid (CHD-FA) as a potential novel therapy for the management of oral biofilm infections. BMC Oral Health. 2013. Vol. 13. P. 47.
13. Savchenko I.A. i dr. Novyi podkhod k resheniyu problemy standartizatsii guminovykh kislot. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2013. № 3. URL: www.science-education.ru/109-9305.
14. Sorkina T.A. et al. Nature-inspired soluble iron-rich humic compounds: new look at the structure and properties. Journal of Soils and Sediments. 2014. Vol. 14. № 2. P. 261-268.
15. Sutton R., Sposito G. Molecular structure in soil humic substances: the new view. Environ. Sci. Technol. 2005. Vol. 39. № 23. P. 9009-9015.
16. Kholodov V.A. i dr. Stroenie guminovykh kislot, izvlekaemykh v khode posledovatel'noi shchelochnoi ekstraktsii iz chernozema. Pochvovedenie. 2009. № 10. S. 1177-1183.
17. Perminova I.V. et al. Preparation and use of humic coatings covalently bound to silica gel for Np (V) and Pu (V) sequestration. J. Alloys and Compounds. 2007. Vol. 444-445. P. 512-517.
18. Vodyanitskii Yu.N. Metody rascheta aromatichnosti gumusovykh kislot. Pochvovedenie. 2001. № 3. S. 289-294.
19. Perminova I.V. Guminovye veshchestva - vyzov khimikam XXI veka. Khimiya i zhizn'. 2008. № 1. S. 50-56.
20. Kireicheva L. V., Khokhlova O.B. Elementnyi sostav guminovykh veshchestv sapropelevykh otlozhenii. Vestnik RASKhN. 2000. № 4. S. 59-62.
21. Nebbioso A., Piccolo A. Basis of a humeomics science: chemical fractionation and molecular characterization of humic biosuprastructures. Biomacromolecules. 2011. Vol. 12. P. 1187-1199.
22. Orlov D.S. Guminovye veshchestva v biosfere. Sorovskii obrazovatel'nyi zhurnal. 1997. № 2. S. 56-63.
23. Bell N.G.A. et al. Isotope-filtered 4D NMR spectroscopy for structure determination of humic substances. Angew. Chem. Int. Ed Engl. 2015. Vol. 54. P. 8382-8395.
24. Larina G.V. i dr. Sostav organicheskogo veshchestva i guminovykh kislot torfyanogo mestorozhdeniya Balanak (Gornyi Altai). Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo pedagogicheskogo universiteta. 2013. № 8 (136). S. 222-226.
25. Rodriguez F.J. et al. A comprehensive structural evaluation of humic substances using several fluorescence techniques before and after ozonation. Part II: evaluation of structural changes following ozonation. Sci Total Environ. 2014. Vol. 1. № 476-477. P. 731-42.
26. Garcia A.C. et al. Structure-Property-Function Relationship in Humic Substances to Explain the Biological Activity in Plants. Sci Rep. 2016. Vol. 6. P. 20798.
27. Tikhova V.D. et al. Analysis of humic acids from various soils using acid hydrolysis. Russian J. of Applied Chemistry. 2008. Vol. 81. № 11. P. 1957-1962.
28. Avvakumova N.P. i dr. Guminovye veshchestva kak regulyatory ekologicheskogo gomeostaza. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra RAN. 2016. T. 18. № 2 (2). S. 267-271.
29. Zykova M.V. i dr. Standartizatsiya guminovykh kislot nizinnogo drevesnotravyanogo vida torfa. Khimiko-farmatsevticheskii zhurnal. 2013. № 12. S. 53-56.
30. Savchenko I.A. i dr. Izuchenie obshchetoksicheskogo deistviya guminovykh veshchestv ozernogo sapropelya. Sibirskii meditsinskii zhurnal (Irkutsk). 2014. № 2. S. 75-78.
31. Sukhikh A.S., Kuznetsov P.V. Perspektivy primeneniya guminovykh i gumi-nopodobnykh kislot v meditsine i farmatsii. Meditsina v Kuzbasse. 2009. № 1. S. 10-14.
32. Yakimenko O.S., Terekhova V.A. Guminovye preparaty i otsenka ikh biologicheskoi aktivnosti dlya tselei sertifikatsii. Pochvovedenie. 2011. № 11. S. 1334-1343.
33. Platonov V.V. i dr. Metod predvaritel'noi otsenki fiziologicheskoi aktivnosti guminovykh i guminopodobnykh veshchestv. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologii. 2010. № 3. S. 26-28.
34. Klocking R. et al. The antiviral potency of humic substances. Proceedings of the 13th International Humic Substances Society «Humic Substances - Linking Structure to Functions». Karlsruhe, 2006. P. 397-400.
35. Zholobova I.S., Ponomareva L.O. Vliyanie biogumatov na pochvennuyu biotu. Nauchnyi zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2015. № 114 (10). S. 1-2.
36. Stom D.I. i dr. Vozmozhnye mekhanizmy biologicheskogo deistviya gumi-novykh veshchestv. Sibirskii meditsinskii zhurnal. 2008. № 6. S. 76-79.
37. Altieri F. et al. DNA damage and repair: from molecular mechanisms to health implications. Antioxid Redox Signal. 2008. Vol. 10 (5). R. 891-937.
38. Evangelista S. et al. The effect of structure and a secondary carbon source on the microbial degradation of chlorophenoxy acids. Chemosphere. 2010. Vol. 79. P. 1084-1088.
39. Buzlama A.V. i dr. Parametry ostroi toksichnosti solei guminovykh kislot. Vestnik VGU, Seriya: Khimiya. Biologiya. Farmatsiya. 2014. № 1. S. 111-115.
40. Zhilyakova T.P. i dr. Torfoton - perspektivnyi protivoyazvennyi preparat. Sibirskii zhurnal «Gastroenterologiya i gepatologiya». 1999. № 8-9. S. 108-109.
41. Vetrova O.V. i dr. Zakreplenie guminovykh kislot na poverkhnosti silikagelya cherez sloi polimetilenguanidina. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. 2013. T. 322. № 3. S. 18-21.
42. Ivanov A.A. i dr. Otsenka adsorbtsionnoi sposobnosti modifitsirovannykh torfyanykh enterosorbentov. Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2013. № 1. S. 215-220.
43. Filov V.A., Berkovich A.M. Novyi otechestvennyi mnogofunktsional'nyi preparat Olipifat (Ligfol). Byulleten' mezhdunarodnoi nauchnoi khirurgicheskoi assotsiatsii. 2006. T. 1. № 2.
44. Berkovich A.M. Primenenie guminovykh i guminopodobnykh preparatov v veterinarii i meditsine. [Elektronnyi resurs] http://www.humipharm.ru/research/prim.pdf.
45. Karamov E.V. i dr. Sinteticheskoe proizvodnoe guminatov Olipifat kak anti-VICh-agent v individual'nom i kombinirovannom primenenii. Immunologiya. 2009. № 5. S. 260-263.
46. GOST R 54000-2010. Udobreniya organicheskie. Sapropeli. Obshchie tekhnicheskie usloviya. M.: Standartinform, 2010. 16 s.
47. Fed'ko I.V. i dr. K voprosu ob ispol'zovanii biologicheski aktivnykh guminovykh v meditsine. Khimiya rastitel'nogo syr'ya. 2005. № 1. S. 49-52.
48. Gostishcheva M.V. i dr. Sravnitel'naya kharakteristika metodov vydeleniya guminovykh kislot iz torfov s tsel'yu polucheniya guminovykh preparatov. Doklady TUSURa. Avtomatizirovannye sistemy obrabotki informatsii, upravlenii i proektirovaniya. 2004. № 1. S. 66-69.
