Какая биологическая ценность пчелиного яда
При лечении различных заболеваний человека все более широкое распространение получают природные биологически активные вещества, в том числе пчелопродукты (пчелиный яд, прополис, маточное молочко, пчелиный мед, пыльца, перга, воск), которые по своему составу и оздоравливающему эффекту не имеют синтетических аналогов [1,2]. Биологически активные продукты пчеловодства обладают положительным целебным биополем, высвобождают скрытые резервы организма, гармонизируют психику и эмоциональный фон, проявляют выраженную антистрессовую активность, нормализуют синдром хронической усталости, способствуют очищению организма, восстанавливают и поддерживают его в здоровом состоянии.
Получение продуктов пчеловодства, разработка и внедрение на их основе отечественных лечебных и косметических средств особенно актуально сегодня, когда рынок России насыщен дорогими, но сомнительного качества импортными пчелопродуктами и препаратами. Интенсификация производства продуктов пчеловодства, приведет к росту численности пчелиных семей, улучшению экологической ситуации в стране и к повышению здоровья населения.
Спрос на продукты пчеловодства особенно велик в развитых странах с высоким уровнем и продолжительностью жизни. В среднем каждый житель Франции в год употребляет 700 г меда, житель Германии - 900, США - 1200 г., а каждый россиянин всего 200 г. [3]
За весенне-летне-осенний сезон от одной пчелиной семьи кроме меда и воска можно получить до 3-5 кг пыльцы, 2-3 кг перги, 200-300 г прополиса, 300-500 г маточного молочка, 4-6 г пчелиного яда [4].
Пчелиный яд (апитоксин): продукт ядовитых желез пчелы [5].
По химическому составу пчелиный яд является самым сложным и менее изученным продуктом пчеловодства [6].
Основная часть яда - белковые вещества, которые подразделяются на энзимы и пептиды, аминокислоты, неорганические кислоты, микроэлементы.
Химический состав пчелиного яда можно рассматривать как результат биохимической эволюции соединений обладающих выраженными биологическими свойствами. Обращает на себя внимание, что в составе пчелиного яда все ингредиенты имеют строгую специализацию и вместе с тем действуют синергично дополняя и усиливая друг друга.
Выделяют три основные группы таких веществ: токсины, ферменты феромоны. Механизмы воздействия пчелиного яда на клетки в первую очередь связаны с его мембраноактивными свойствами. Этого уже достаточно для того, чтобы обеспечить высокую биологическую активность в организме человека, поскольку физиологическая роль биологических мембран в жизнедеятельности клеток является одной из важнейших. Компоненты пчелиного яда способны вызывать несколько различных эффектов на клеточные мембраны. Прежде всего, способность модифицировать липидный матрикс мембраны. Особенно это присуще мелиттину [7].
Терапевтическая активность и токсичность пчелиного яда обусловлена мелиттином и апамином. Пчелиный яд воздействует на нервную систему, замедляет свертываемость крови, улучшает микроциркуляцию, препятствует образованию тромбозов, снижает содержание холестерина в крови, ведет к снижению артериального давления, повышает тонус кишечника, уменьшает выделение гормонов щитовидной железы. Воздействие пчелиного яда на организм человека зависит от применяемой дозы, особенностей организма и способов введения яда.
Физиологическая особенность пчел. Основными элементами жалосного аппарата являются жало и две (большая и малая) ядовитые железы. Железы и жало имеются только у рабочих пчел и матки. Рабочие пчелы используют жало для защиты пчелиной семьи от различных врагов, а матка - при откладке яиц и в борьбе с другими матками. У трутней жала нет.
Большая ядовитая железа расположена в нижней части брюшка, представляет собой трубку с развилкой на одном конце и грушевидным резервуаром на другом. Секрет этой железы имеет кислую реакцию.
Малая ядовитая железа находится у основания салазок жала, представляет собой короткую трубочку. Ее секрет имеет щелочную реакцию.
Выделяемые пчелами секреты большой и малой желез ядовитыми свойствами не обладают. Они становятся ядом только при смешивании.
Функция жалостного аппарата связана с возрастом пчел. Накопление секрета в резервуаре происходит со 2-го дня жизни. Максимальное
количество секрета в большой ядовитой железе скапливается к 15-ти дневному возрасту. У пчел осенней генерации секреторная деятельность начинается с 14 дня, а заканчивается к 20-му дню [8]. В отличие от рабочих пчел матки выходят из ячейки, уже имея в резервуаре ядовитый секрет [9].
При ужалении рабочая пчела выделяет от 0,2 мг до 0,4 мг яда, в некоторых случаях до 0,8 мг [10].
Механизм ужаления заключается в следующем: пчела ударом брюшка вонзает острие жала в кожу, при этом мускулы жала нагнетают яд в ранку. Колющая часть жала (стилет) имеет зазубрины, поэтому при взлёте пчелы жалосный аппарат отрывается и остаётся в коже, и продолжает поступать в организм. Жало может функционировать отдельно от пчелы в течение 20 минут. После ужаления теплокровных пчела погибает, в случае с насекомыми стилет проламывает хитин и не застревает, что позволяет пчеле многократно пользоваться жалом [11].
Современные способы получения яда пчел. Для получения яда в большом количестве, пчёл побуждают выделять его, используя различные источники раздражения. Известные источники раздражения пчел с целью получения пчелиного яда можно разделить на механические и электрические. Различные способы получения яда влияют на его качество. Проведенные научные эксперименты исследователей института пчеловодства Китайской академии сельскохозяйственных наук показали, что яд, полученный вручную (GV) отличается от яда, извлеченного при использовании электрической стимуляции (ESV). В качестве потенциального фармакологического источника ЕSV является более эффективным, чем GV из-за высокого содержания белка, эффективности производства и сохранения жизни пчел [12].
Одним из первых способов механического раздражения пчел является метод, согласно которому живую пчелу берут пинцетом или пальцами, тонким глазным пинцетом слегка извлекают жало из камеры. Для сбора яда необходимо прислонить кончик жала к поверхности предметного стекла. Яд изливается на него и быстро высыхает, образуя застывшую каплю. На одно предметное стекло наносится яд от 50 - 100 пчел. Этим способом получается совершенно чистый нативный яд [13].
Известен способ получения яда путем ужаления через тонкую животную пленку. Для этого стеклянную банку, наполняют стерильной водой и обвязывают какой-либо животной пленкой, затем прикладывают к пленке пчел, жало пронизывает ее и застревает, а яд полностью изливается в воду [13].
Для выделения яда пчелу можно заставить жалить, размоченную фильтровальную бумагу, выделяющийся при этом яд впитывается волокнистой массой, которую сушат и экстрагированием извлекают яд. Другой способ предусматривает помещение пчел в стеклянную банку, которую закрывают фильтровальной бумагой смоченной эфиром. Пары эфира раздражают пчел и, перед тем как впасть в состояние наркоза, они выпускают яд, который осаждается на стенках банки и на телах пчел. Затем стенки сосуда и находящихся в нем пчел промывают водой. Сахаристые вещества удаляют диализом и, выпарив воду, получают от 1000 пчел 50 - 75 мг сухого вещества, содержащий загрязненный яд [13].
Оборудование для сбора пчелиного яда с использованием электрического тока состоит из ядоприемника и электростимулятора. Ядоприемная кассета - в виде магазинной надставки, в которую вставляются вертикально ядоприемные стекла. Обмотка из молибдено-никелевого сплава смонтирована на отдельных каркасах, устанавливаемых между стеклами. Расстояние между соседними стеклами составляет 36 мм. Расстояние между обмоткой и стеклом - 1,5 мм, между соседними витками обмотки - 3,5 мм. Высота ядоприемных стекол - 110 мм. Периметр корпуса кассеты соответствует периметру корпуса улья. Принцип действия электростимулятора основан на преобразовании постоянного тока в импульсный. Оптимальным для отбора яда является импульсный ток, имеющий частоту модуляции 1000 Гц, амплитуду раздражения 30 В, продолжительность пачки импульсов 1 с и продолжительность паузы между импульсами 1 с. При получении раздражения электрическим током пчелы оставляют каплю яда и нектара на стекле. Этот процесс продолжается от 20-ти мин. до 1-го часа, когда концентрация яда в кассете становится высокой, пчелы уходят из кассеты вниз, в свое гнездо. Это сигнал, что сеанс можно считать завершенным. В среднем, сеанс длится 30-40 мин. Кассеты снимают, уносят в затемненное помещение и оставляют примерно на час, пока яд подсохнет. С ядом работают при красном свете. Далее кассеты разбирают, вынимают стекла с закристаллизовавшимся слоем яда. Собранный яд подсушивают и просеивают через специальный шейкер с двумя резервуарами, чтобы отделить капли нектара и другие механические примеси, высыпают в стеклянную темную емкость и оставляют в проветриваемом темном сухом месте на сутки, чтобы яд окончательно просох. Результаты проведенных опытов показали, что целесообразно проведение сбора яда в ночное время. Оптимальное время сбора яда - 03:00 часа ночи, продолжительность сеанса 40 мин. За это время пчелы отдают основное количество яда. Уменьшение и увеличение длительности сеанса более 40 мин нецелесообразно, так как приводит к неоправданным затратам времени, излишнему беспокойству пчел и значительному увеличению доли механических примесей при незначительной прибавке выхода яда. При использовании модернизированного оборудования, от пчел можно получить за один сеанс при оптимальном режиме 1000 мг чистого сухого яда, отделенного от механических примесей. Использование модернизированного оборудования для сбора пчелиного яда обеспечивает удобство в работе, позволяет увеличить выход яда, повысить производительность труда пчеловода и свести к минимуму фактор беспокойства пчел [14]. Но необходимо отметить, что метод электрошока подходит, главным образом, для медоносных пчел и не может быть рекомендован для сбора яда от африканизированных пчел, так как может вызвать у них сильное возбуждение и агрессию, в результате которой они могут убить друг друга и напасть на пчеловода и прохожих. Тем не менее, с помощью этого метода с незначительными изменениями собирают яд в Бразилии и Аргентине. Наиболее эффективным циклом для сбора яда с применением электро-шока является 15 минутная стимуляция с интервалом в три дня, повторяющаяся через 2-3 недели [15].
В настоящее время существует большое количество устройств для сбора пчелиного яда (пат №95101777, №99123908 №2204243 и др.) [16,17,18].
В 2013 году в Поволжском государственном технологическом университете разработано «Устройство для сбора пчелиного яда», использование которого позволит значительно облегчить процесс сбора пчелиного яда, повысить производительность труда, исключить влияние замыканий в линиях связи и в ядоприемниках, контролировать процесс сбора яда, уменьшить потери яда при его сборе. Устройство содержит ряд новых технических решений, защищенных патентами Российской Федерации (Пат. 128962 Пат. 104821) [19,20].
Для пчелиных семей, от которых планируется получать яд, создают оптимальные условия. Особое внимание уделяют обеспеченности пчелиных семей белковым кормом, так как полноценное белковое питание во многом определяет развитие секреторных клеток ядовитых желез, количество яда и его биохимический состав, то есть качество яда. Получать яд рекомендуется от сильных семей, имеющих не менее 2,5 кг, то есть 10 улочек, в период, начиная со второй половины мая до начала июля и один раз сразу же после окончания главного медосбора. Это определено биологическими особенностями пчел, так как у пчел летней генерации количества яда в резервуарах большой и малой ядовитых желез больше, чем у пчел осенней генерации [21].
Физико-химические свойства и состав пчелиного яда. Пчелиный яд - прозрачная, слабо-желтоватая густая жидкость с острым, горьким вкусом и сильным, резким запахом, плотностью 1,1313 г/см3 и рН 4,5-5,5. На воздухе яд быстро затвердевает. Сухой пчелиный яд представляет собой порошок в виде чешуек и крупинок от белого до серовато-желтого цвета, масса которого составляет 30-40 % от нативного секрета, растворимый в кислотах и воде, не растворимый в спирте. Сухой яд гигроскопичен, разрушается на солнечном свете и при повышенной температуре (более 40о С) [22].
Химический состав пчелиного яда представлен ферментами (фосфолипаза А - 10-12 %; гиалуронидаза 1,5-2,0 %; кислая фосфатаза - 1,0 %; фосфолипаза В - 1,0 %; альфа-глюкозидаза 0,6 %) и пептидами (мелиттин 40-50 %; апамин - 3 %; МСБ(пептид-401)- 2 % и др.). Пчелиный яд содержит соляную, муравьиную и ортофосфорную неорганические кислоты, гистамин и ацетилхолин. [22,23].
Качество пчелиного яда регламентируется требованиями фармакопейной статьи ФС 42-268396 «Яд пчелиный» и ТУ 46 РСФСР 67-72.
Вопросы стандартизации и аутентификации пчелиного яда изучены недостаточно. В настоящее время проводятся исследования пчелиного яда с использованием высокоэффективных методов, в том числе хроматографическими и масс-спектрометрическими методами. Наиболее эффективным методом является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Этот метод позволяет разделять и идентифицировать большинство компонентов пчелиного яда: ферментов (фосфолипаза А2 и гиалуронидазы), пептидов, таких как мелиттин, апамин, биологически активные амины (гистамин и адреналина) и другие компоненты [24,25].
Мелиттин является основным физиологически нестабильным компонентом пчелиного яда. Он составляет свыше 50 % сухого вещества яда и образован 26 остатками 12-ти аминокислот. По данным ряда авторов мелиттин относительно термоустойчив (не разрушается при 20-ти минутном нагревании в кипящей водяной бане), обладает повышенной поверхностной активностью. Так как молекула мелиттина амфифильна за счет наличия гидрофильных и гидрофобных остатков, поэтому хорошо взаимодействует с мембранами. Основные биологические, в том числе кардиотропные эффекты мелиттина связаны с его способностью менять или нарушать структуру мембран [26]. Мелиттин обладает широким антибактериальным, противоспалительным, противогрибковым спектром действия [27].
Апамин состоит из 18 аминокислот, является сильным нейротоксином, обеспечивает противоспалительное действие, повышает уровень адреналина.
МСД-пептид - состоит из 22 аминокислот. Наименование МСД (MastCellDegranulating) дано пептиду за его способность разрушать тучные клетки, одной из разновидностей клеток соединительной ткани. Эти клетки участвуют в осуществлении защитной функции организма от действия патогенов в быстродействующем запуске воспалительного процесса и реакций гиперчувствительности при контакте с антигенами.. При этом из мастоцитов высвобождаются гистамин, гепарин, серотонин и гемотрипсиноподобный протеолитический энзим. Обладает высокой противовоспалительной активностью (в 1000 раз активнее, чем гидрокортизон).
Протеазные ингибиторы I и II обладают противовоспалительными свойствами. При низком значении рН оба ингибитора термоустойчивы. При кипячении в течение часа при температуре 97 °С и рН 3,5 угнетающая активность ингибиторов снижается на 15 %, а при рН 10 - на 70%.Протеазные ингибиторы используются как лекарственные препараты.
Адолапин - обладает болеутоляющим и противовоспалительным действием. При фармакологическом и биохимическом изучении адолапина установлено преимущество его перед рядом синтетических противовоспалительных препаратов.
Гиалуронидаза пчелиного яда принадлежит к группе ферментов, основное свойство которых состоит в расщеплении гиалуроновой кислоты и других сложных полисахаридов, имеющих аминные, ацетильные, сульфатные и карбоксильные группы, известные под названием
мукополисахариды. Эти соединения входят в состав межклеточного вещества соединительной ткани и мембран. Их расщепление увеличивает проницаемость тканей и клеток. Это объясняет наличие гиалуронидазы в клеточных комплексах и секретах - в сперматозоидах, в патогенных микроорганизмах, в ротовой присоске пиявок, в ядовитых секретах змей и насекомых, проникающих в инородный организм. Гиалуронидаза пчелиного яда является наиболее активным энзимом мукополисахаридов и имеет оптимальную активность при рН 4 - 5. При нагревании водного раствора гиалуронидазы в соотношении 1:1000 до 100 °С фермент разрушается. Гиалуронидаза -фермент, обладающий аллергическими свойствами. Присутствие энзима в препаратах для инъекций нежелательно, так как яд, являясь антигеном, вызывает образование антител, которые нейтрализуют его действие и вызывают аллергические реакции. Как аллерген, энзим участвует в выработке сверхчувствительности к пчелиному яду.
Фосфолипаза А - фермент состоит из 129 аминокислотных остатков и принадлежит к типу А2. Активный аллерген, отрицательно сказывается на свертывании крови.
Кислая фосфатаза является сложным белком -глюкопротеином. Кислая фосфатаза проявляет сильные антигенные свойства и участвует в выработке сверхчувствительности к пчелиному яду.
Альфа-глюкозидаза является глюкопротеином, количество ее в яде менее 1 %. Содержание сахаров в молекуле составляет 2,0 %. В аминокислотном составе альфа-глюкозидазы отсутствуют серосодержащие аминокислоты - метионин и цистин. Оптимум ферментной активности альфа-глюкозидазы проявляется при рН 4,8. Альфа-глюкозидаза является антигеном и обладает аллергическими свойствами.
Лизофосфолипаза (фосфолипаза В) - является глюкопротеином, содержащим 2,6 % углеводов. В аминокислотном составе лизофосфолипазы не обнаружено цистина, метионина и тирозина. Фермент разрушает лизолецитин, но не воздействует на лецитин. Наибольшая активность энзима проявляется при рН=7,5. При высокой температуре энзим деградирует, его активность полностью исчезает после 3-часового кипячения. Температурный оптимум составляет 39 °С. Биологическое действие лизофосфолипазы пчелиного яда можно определить как антитоксическое. Фермент уменьшает токсичность фосфолипазы А, расщепляя лизолецитин. Размер молекулы фосфолипазы В дает право предположить, что она является антигеном и аллергеном яда [28].
Применение пчелиного яда. В настоящее время накоплено большое количество научных данных, которые свидетельствуют о способности пчелиного яда к замедлению свертываемости крови, снижению кровяного давления. Применение пчелиного яда в терапевтических дозах способствует расширению сосудов мозга и коронарных сосудов, благодаря чему он эффективен для снятия постинфарктной стенокардии. Кроме того, пчелиный яд повышает содержание гемоглобина в крови, уменьшает ее вязкость, повышает СОЭ, улучшает сон, повышает общий тонус, физическую работоспособность. Показано активизирующее влияние пчелиного яда на неспецифическую защиту организма путем воздействия на гипофизарно-надпочечную систему [11,29].
Указывается на эффективность лечения пчелиным ядом раковых опухолей, рассеянного склероза, астмы. Получены результаты, доказывающие противомикробную и противовоспалительную активность пчелиного яда, что создает перспективу его использования для терапии угревой сыпи [30].
Экспериментальные данные медицинского научно-исследовательского центра предполагают возможность использование пчелиного яда для разработки терапевтического лекарственного средства для лечения витилиго - нарушения пигментации кожи, сопровождающее исчезновением пигмента меланина в отдельных ее участках [31].
Показана возможность лечения пчелиным ядом остеопороза, аденомы предстательной железы [32,33].
В настоящее время проводятся исследования по оценке антибактериальной активности пчелиного яда. Исследователи сообщают, пчелиный яд возможно использовать в качестве антибактериального агента против золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), стрептококка (Streptococcus pyogenes), пневмонии( Klebsiella pneumoniae), кишечной палочки( Escherichia coli) и синегнойной палочки (Pseudomonas aeruginos). [34,35].
Наблюдениями и исследованиями российских и зарубежных ученых установлено радиопротекторное действие пчелиного яда: малые дозы яда способствуют выживанию облученных животных [36,37].
Интерес к лечению пчелоужалением (апитоксинотерапии) - неуклонно возрастает. При этом на первый план выходит проблема повышения безопасности, минимизации токсических и аллергических реакций. При апитоксинотерапии не следует придерживаться готовых схем, необходимо учитывать индивидуальные особенности пациента. Лечение в качестве «блиц-терапии» могут позволить себе только люди, имеющие иммунитет к яду, то есть те, кто регулярно имеют поддерживающую его дозу [38].
Применяются различные методики введения пчелиного яда в организм человека: естественные пчелоужаления, посредством физиопроцедур (электрофорез, фонофорез), инъекции ампулированных препаратов пчелиного яда (апифор), втирание мазей и кремов, содержащих пчелиный яд, а также прием внутрь гомеопатических драже [39,40].
Пчелиный яд и лечебные препараты, изготовленные из него, широко используются в лечебной практике, что открывает новые возможности и перспективы для пчеловодческих хозяйств и химико-фармацевтических предприятий и требует расширения и углубления научно-исследовательской работы в этом направлении.
Производство препаратов, содержащих пчелиный яд, ведется во многих странах мира. Среди них пользуются большим спросом: «Апифор» (Россия) - таблетки, содержащие 0,001 г лиофилизированного пчелиного яда. В качестве наполнителя таблеток используются лактоза, крахмал, тальк. Используются при лечении радикулита, артроза. Для лечения одну таблетку растворяют в 20 мл физиологического раствора и смачивают прокладки аппарата электрофореза. «Апизартрон» (Германия) - препарат, содержащий 100 ЕД пчелиного яда,10 % метил-салицилата и 1 % горчичного эфирного масла. Выпускается в двух лекарственных формах - в виде мази и раствора для инъекций. Мазь используется только для наружного применения. Инъекции показаны при лечении воспалительных заболеваний женских половых органов. «Унгапивен» (Германия) - мазь на основе пчелиного яда. Рекомендуется при заболевания опорно-двигательного аппарата (суставов, околосуставных тканей, мышц, нервов). «Верапин» (Чехия) - препарат выпускается в виде мази и раствора для инъекций. Раствор «Вирапина» содержит 0,002 г очищенного пчелиного яда, новокаин и раствор хлорида натрия (до 1 мл). «Вирапин» в виде мази содержит 0,15 г пчелиного яда в 1 г препарата. Используется при ревматизме, полиартритах, радикулите. «Апиревен» (Румыния) -мазь. Применяется при лечении воспаления седалищного нерва, отморожений, используют для спортивного массажа [41].
В последнее время популярность приобретают косметические препараты на основе пчелиного яда. Многочисленные исследования показали, что пчелиный яд является универсальным средством против старения кожи - активизирует выработку природного коллагена. Исследователями Корейской академии сельскохозяйственных наук под руководство профессора Сан Ми Хан разработана косметическая линия для омоложения кожи на основе пчелиного яда. Линия косметики представлена уникальными препаратами: сывороткой, пенкой, а также всевозможными масками и кремами. Благодаря использованию пчелиного яда в организме человека вырабатываются кератиноциты, защищающие лицо
от ультрафиолетовых лучей, обезвоживания и вредного воздействия окружающей среды. Одна из новозеландских косметических компаний уже заявила о том, что новые средства на основе пчелиного яда в ближайшем будущем заменят ботокс - препарат ботулинического токсина, средство для разглаживания мимических морщин. В 2GG6 году в США было произведено 11,5 миллиона процедур инъекций ботокса. Реклама утверждает что это — быстрая, безопасная процедура с низким риском побочных эффектов, который на сегодняшний день считается единственным эффективным средством против старения кожи [42].
Проблемы здоровья человека и окружающей его среды в связи с использованием синтетических пестицидов пробуждают спрос на разработку экологически чистых инсектицидов. Учеными проводятся исследования о возможности применения биологически активных веществ пчелиного яда для борьбы с долгоносиком - одним из известных вредителей сельскохозяйственных культур. [43,44].
Выводы
Уникальный химический состав пчелиного яда определяет его широкую фармакологическую активность, что дает возможность использования его для разработки косметических препаратов, активизирующих выработку природного коллагена, лекарственных препаратов с противовоспалительными, кардиостимулирующими, гипотензивными, радиопротекторными, противоопухолевыми свойствами, а также применение его для защиты растений от вредителей.
Л. В. Суханова, А. В. Канарский
