Актуальность. Хлорелла — зеленая одноклеточная водоросль, которая производится в промышленных масштабах для получения биологических активных добавок к пище, продуктов функционального питания. Пищевая ценность и широкий спектр лечебных эффектов ставят хлореллу в ранг популярных и востребованных продуктов.Цель исследования — проведение нарративного обзора по имеющимся в мировой литературе сведениям о свойствах хлореллы, влиянии на организм и возможностям практического применения в медицинской практике препаратов, созданных на её основе.Материалы и методы. Для анализа литературы изучены источники из международных баз данных Web of Science, Scopus, PubMed, а также отечественной библиотечной системе eLibrary.Результаты исследования и их обсуждение. Компоненты, полученные из хлореллы, обладают многочисленными свойствами, влияющими на организм. Препараты на основе хлореллы значительно снижают влияние сердечно-сосудистых факторов риска, обладают антидиабетическим эффектом за счет ингибирования α-D-глюкозидазы. Гепатопротекторная активность, антимикробное действие сочетаются с пребиотическими функциями.Выводы. Широкий спектр фармакологических эффектов препаратов на основе хлореллы — востребованное направление в современной медицинской практике. Дальнейшее изучение свойств хлореллы открывает реальные перспективы их широкого применения.
1. Введение
Хлорелла — одноклеточная зелёная микроводоросль, обитающая в пресноводных водоёмах. В мировой промышленности она достаточно широко культивируется, вплоть до промышленных масштабов, с целью дальнейшего использования [1], [2]. Например, в сельском хозяйстве её применяют как стимулятор роста растений (суспензия улучшает всхожесть семян, стимулирует развитие и рост культур) [3]. Помимо этого, она достаточно эффективная биологически активная кормовая добавка для животных [4], [5]. Как компонент планктона хлореллу используют для биологической очистки водоёмов. Например, в эколого-индустриальном направлении с её помощью производится переработка сточных вод и производство биотоплива, что способствует смягчению промышленного влияния на окружающую среду [6], [7], [8].
Предполагается использование хлореллы для восстановления состава воздуха на различных установках с ограниченным жизненным пространством (например, космических кораблях, субмаринах, убежищах), поскольку период её размножения путём деления достаточно быстрый, и полученный значительный объем колоний активно фотосинтезирует, вырабатывая много кислорода
[9][10][11][12][13][14][15][16][17][18]
Цель — проведение нарративного обзора по имеющимся в мировой литературе сведениям о свойствах хлореллы, влиянии на организм и возможностях практического применения в медицинской практике препаратов, созданных на её основе.
2. Материалы и методы
Для анализа литературы по исследуемой проблематике проанализированы источники из международных баз данных Web of Science, Scopus, PubMed, а также отечественной библиотечной системе eLibrary. Глубина поиска составила 70 лет. Изначальный запрос включал следующие ключевые слова: «хлорелла», «применение в хозяйстве». По его результатам найдено около 1,5 тысяч статей. После введения дополнительных фильтров «биологически активные вещества» и «лечебные эффекты» осталось около 40 статей, наиболее подходящих для обзора.
3. Результаты исследования и их обсуждение
Проведенный анализ литературы определил, что на настоящий момент в мире имеется достаточно много информации о положительных эффектах хлореллы на организм.
Хлорелла составляет большую часть мирового производства биомассы микроводорослей и представляет собой одну из наиболее перспективных систем биоэкономики аквакультуры
[8][19][20][21][22][23][21][24][12][23][25][26][27]
В целом, фармакодинамические эффекты хлореллы очень обширны. Они включают противовоспалительное, иммуномодулирующее, антиоксидантное, геропротекторное (антивозрастное), противодиабетическое, антигипертензивное, антигиперлипидемическое, гепатопротекторное, нефропротективное, нейропротекторное, антиастматическое, противоопухолевое, антимикробное, ранозаживляющее, пробиотическое, антидементирующее действия
[28][29][30][31][20]
В последнее время возрастает роль применения средств на основе натуральных компонентов для профилактики и комплексного лечения сердечно-сосудистых заболеваний. Исследования показали, что добавка хлореллы влияет на сердечно-сосудистые факторы риска: она улучшает общий уровень холестерина, уровень холестерина липопротеинов низкой плотности, систолическое артериальное давление, диастолическое артериальное давление и уровень глюкозы в крови натощак. При этом не доказано влияние на содержание триглицеридов и уровня холестерина липопротеинов высокой плотности. Предполагается, что эти эффекты хлореллы могут быть обусловлены антиоксидантными соединениями микроводоросли
[12][24]
Антидиабетический эффект полисахаридов хлореллы ассоциирован со способностью ингибировать фермент α-D-глюкозидазу [32]. В эксперименте с моделированным сахарным диабетом 2 типа и на фоне диеты с высоким содержанием сахарозы и жиров применение Chlorella pyrenoidosa приводило к снижению уровня глюкозы в крови натощак, улучшению результата перорального теста на толерантность к глюкозе. Кроме того, применение Chlorella pyrenoidosa оказывало благоприятный эффект на микробиоту кишечника, что проявлялось увеличением штаммов Verrucomicrobia, Proteobacteria, Osillibacter, Dubosiella и Lactococcus. В этом же опыте было зафиксировано улучшение функциональных показателей печени [33].
Рядом экспериментальных работ доказано гепатопротекторное действие Chlorella vulgaris. Так, на модели фиброза печени, индуцированного четыреххлористым углеродом, экстракт Chlorella vulgaris в дозах 50 и 100 мг/кг вводимых ежедневно через зонд в течение последних 4 недель эксперимента значительно снизил маркерные ферменты печени и содержание гидроксипролина. Авторы предполагают, что клеточные механизмы антифибротического действия Chlorella vulgaris включают увеличение экспрессии генов ферментативных антиоксидантов супероксиддисмутазы и каталазы посредством повышения контроля ее регуляторных элементов. Эти регуляторные эффекты могут привести к снижению уровня активных форм кислорода. Кроме того, Chlorella vulgaris снижает уровень печеночного белка и экспрессию генов ключевых элементов сигнального пути Hippo, т.е. онкопротеина — Yes-ассоциированного белка (YAP) и транскрипционных коактиваторов с мотивом связывания PDZ (TAZ) [34].
Еще в одном эксперименте, на модели гепаторенальной токсичности, вызванной введением хлорида кадмия (CdCl2: Cd 2 мг/кг веса тела в течение 10 дней) на взрослых самцах крыс Sprague-Dawley был доказан протекторный эффект. Подробное изучение его механизма выявило следующее: кадмий изменяет гистоархитектонику печени и почек, нарушает каскад клеточных сигналов, что приводит к потере веса тела, изменению гематологической картины, повышению уровней АЛТ, АСТ, ЩФ, мочевины в сыворотке крови. Кроме того, кадмий подвергает клетки печени и почек окислительному стрессу из-за повышения регуляции перекисного окисления липидов, что приводит к индукции провоспалительных цитокинов (ИЛ-1β и ФНО-α), очаговый отек клубочков и проксимальную канальцевую дегенерацию в почках. Добавление Chlorella vulgaris (500 мг/кг) к CdCl2 модулировало процесс трансляции белка через пути NF-kB/Nrf2 для предотвращения окислительного повреждения путем поддержания клеточного окислительно-восстановительного гомеостаза и улучшения выживаемости и устойчивости клеток к окислительному повреждению, вызванному кадмием [35].
На модели гепатита, индуцированного введением гибберелловой кислоты, применение Chlorella vulgaris значительно улучшило содержание сывороточных уровней аспартатаминотрансферазы, аланинаминотрансферазы, щелочной фосфатазы, гамма-глутамилтрансферазы, общего билирубина и альбумина. Отмечено также снижение уровней малонового диальдегида, фактора некроза опухоли α и ядерного фактора κB, повышение активности ферментов супероксиддисмутазы, каталазы и глутатионпероксидазы, что указывает на антиоксидантные и противовоспалительные свойства Chlorella vulgaris. Таким образом, определено, что изучаемая водоросль, помимо всего прочего, обладает гепатопротекторной активностью, уменьшая окислительный стресс и воспаление [36].
Доказано, что полисахариды Chlorella Pyrenoidosa имеют пребиотические функции, что выражается в способности модулировать микробиоту кишечника, включая стимулирование роста полезных бактерий и подавление патогенных, снижение соотношения Firmicutes к Bacteroidetes. Кроме того, полисахариды Chlorella Pyrenoidosa могут стимулировать рост Parabacteroides distasonis и увеличивать содержание короткоцепочечных жирных кислот [33].
Антимикробная активность липидно-пигментного комплекса Chlorella доказана в отношении E. Coli, P. Pentosaceus [21]. Установлена его цитотоксическая и антиоксидантная активность. При этом антимикробное действие напрямую связано именно с концентрацией липидно-пигментного комплекса [15]. Антимикробная активность экстракта хлореллы при топическом применении определяет его ранозаживляющие (репаративные) свойства [31].
Актуальными и востребованными являются разработки новых антивозрастных (геропротекторных) средств на основе хлореллы [29], [37]. Группой исследователей проведено клиническое изучение антивозрастного эффекта хлореллы, которое включало применение 27 мл водного экстракта на 44 здоровых добровольцах в течение 90 суток в сравнении с плацебо. В результате у испытуемых отмечено значительное снижение экспрессии белков индуцируемой синтазы оксида азота и циклооксигеназы-2. Авторы пришли к заключению, что применение хлореллы может значительно улучшить общее состояние здоровья за счет подавления различных маркеров окислительного стресса и маркеров стресса старения (TBARS /анализ веществ, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой/ и 8-OHdG /8-гидроксидезоксигуанозин/), а сама хлорелла – один из лидеров и кандидатов нового класса геропротекторных (антивозрастных) средств [22].
Экспериментально показано, что противовоспалительное и антивозрастное действие пигмент-белкового комплекса Chlorella pyrenoidosa ассоциировано с антиоксидантным действием в виде подавления выработки воспалительных цитокинов TNF-α и IL-6, а также воспалительного медиатора оксида азота (NO) в макрофагах [33]. Представленные данные открывают реальные перспективы разработки новых эффективных геропротекторов на основе хлорелл.
Наряду с антивозрастным представляется ценным наличие у Chlorella pyrenoidosa способности ослаблять проявления при нейродегенеративных заболеваниях, например при болезни Альцгеймера. Как известно, прогрессирование заболевания сопровождается апоптозом нейронов в сочетании с атрофическими изменениями, что приводит к когнитивным нарушениям и потере долгосрочной памяти. Экспериментально подтверждены нейропротекторные эффекты короткоцепочечных пептидов Chlorella pyrenoidosa, что сопровождалось снижением отложения внеклеточного бета-амилоида, внутриклеточных нейрофибриллярных белков нейронов, предотвращением повреждения нейрональных клеток путем подавления воспалительных цитокинов, таких как PGE2, iNOS, IL-6, TNF-α, COX-2, IL-1β, TGF-β1 и NF-κB [38].
4. Заключение
Представленные в обзоре данные свидетельствуют о широком спектре лечебных эффектов препаратов на основе хлореллы. Доказанные опытными исследованиями эффекты: противовоспалительный, иммуномодулирующий, антиоксидантный, геропротекторный, антидиабетический, антигипертензивный, гепатопротекторный, нефропротективный, нейропротекторный, антиастматический, противоопухолевый, антимикробный, ранозаживляющий, пробиотический, антидементирующий ставят хлореллу в разряд перспективных средств для создания потенциальных лекарственных препаратов.
The additional file for this article can be found as follows:
Further description of analytic pipeline and patient demographic information. DOI: