Представьте себе морского ежа – колючий шарик, прячущийся на дне моря. Американский химик Пол Шойер впервые глядя на такого ежа, ожидал увидеть лишь слизь и иголки. Каково же было его удивление, когда при исследовании это скромное существо выдало ярко-красную «краску»! Внутри тела ежа обнаружилась красная жидкость, будто капли красных чернил. Это было первое знакомство ученых с загадочным пигментом, который позже назовут эхинохромом. Что это за вещество, как его открыли и почему оно оказалось ценным для медицины? Давайте узнаем в нашем небольшом научно-популярном расследовании (mdpi.com).
Загадка красного пигмента: от открытия к синтезу
Более ста лет назад ученые заметили странный феномен: внутренняя жидкость морских ежей содержит крошечные красные гранулы (mdpi.com).
В 1885 году биолог Чарлз МакМунн описал «кровь» морского ежа Echinus как ярко-окрашенную. Этот красный пигмент заинтриговал исследователей. Спустя десятилетия, химики выделили из морских ежей конкретные соединения и дали им названия. Главный пигмент назвали эхинохром A, а похожие вещества – спинохромами (от spina – игла и chrome – цвет).
Настоящий прорыв произошел в середине XX века. В 1961 году японский ученый выделил чистый эхинохром A из иголок ежа и определил его структуру. А в 1966-м команда под руководством Ричарда Мура и Пола Шойера обнаружила сразу 11 новых спинохромов помимо уже известных на тот момент (mdpi.com).
Химикам становилось ясно: эти «ежиные краски» представляют собой целое семейство родственных веществ. Позже были попытки синтезировать эхинохром в лаборатории из простых компонентов. Задача оказалась непростой – молекула эхинохрома имеет пять гидроксильных групп (OH) на кольцевой структуре нафтохинона, и воспроизвести её искусственно долго не удавалось. Лишь спустя годы ученые разработали метод полного синтеза эхинохрома, но даже сегодня получение этого пигмента промышленным путем – сложный многоступенчатый процесс. Поэтому исследователи параллельно искали пути добывать его из естественных источников – самих морских ежей.
Антиоксидантный защитник: что умеет эхинохром?
Почему же ученые так заинтересовались «краской» морских ежей? Дело в том, что эхинохром оказался мощным антиоксидантом, то есть веществом, нейтрализующим опасные молекулы – свободные радикалы. По структуре эхинохром похож на витамины группы K и даже проявляет свойства, сходные с витамином C (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Он способен гасить реактивные формы кислорода, защищая клетки от окислительного стресса. Проще говоря, действует как щит против «ржавления» организма.
Кроме антиоксидантного действия, эхинохром и другие спинохромы проявляют и другие виды активности. В лабораторных опытах было показано, что эти вещества убивают бактерии и даже некоторые вирусы, защищают сердце и нервные клетки, тормозят воспаление (mdpi.com).
Неудивительно, что сами морские ежи используют пигмент как защиту: при ранении или инфекции их клетки выпускают красный эхинохром, который помогает убивать микробов и заживлять повреждения. Ярко окрашенные гранулы пигмента есть даже в оболочке икринок некоторых ежей – видимо, чтобы защищать зародыши от бактерий с самых ранних стадий жизни. Природа словно снабдила морского ежа собственным антисептиком и антиоксидантом.
Из моря в лабораторию: исследования советских учёных
В середине XX века интерес к морским организмам рос и в СССР. В далеком Владивостоке советские ученые обратили внимание на колючих обитателей Японского моря. В 1970-х годах начались экспедиции по сбору морских ежей, а во Владивостоке была создана специальная лаборатория по изучению биологически активных веществ из моря. Эхинохром стал одним из главных объектов исследований. Советские ученые подробно изучали, как этот пигмент влияет на клетки животных и можно ли использовать его в медицине.
Одним из необычных направлений стала криоконсервация – сохранение клеток в замороженном состоянии. Оказалось, если добавить эхинохром при замораживании клеток морского ежа в жидком азоте, они гораздо лучше переживают мороз и после разморозки ~75–80% клеток остаются живы (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Антиоксидант защищает клетки от повреждений льдом. Этот же подход попробовали и в сельском хозяйстве: добавление эхинохрома при заморозке спермы быков позволило успешнее хранить ее для племенных целей (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Представьте, пигмент из морского ежа помог сохранять жизнь будущим телятам!
Другие группы советских ученых проверяли эхинохром в кардиологии. В экспериментах на животных его вводили при сердечных приступах и замечали, что область повреждения сердечной мышцы уменьшается. Антиоксидант защищал сердце от окислительного взрыва, который происходит при инфаркте. Еще одна область применения – офтальмология: врачи искали способы лечить болезни сетчатки и роговицы глаза. Эхинохром и тут показал себя с лучшей стороны. В опытах на кроликах и затем в клинических испытаниях у людей он ускорял заживление повреждений роговицы и сетчатки.
К концу 1980-х – началу 90-х наработок было достаточно, чтобы попробовать создать на основе эхинохрома настоящий лекарственный препарат.
Добыть «краску» из ежа – непростая задача
Перед создателями лекарства встала практическая проблема: где взять достаточно эхинохрома? Морские ежи хоть и не редкость, но содержат лишь микроскопические доли процента этого пигмента. Нужно переработать сотни и тысячи ежей, чтобы набрать граммы вещества. К тому же, подходящие виды ежей водятся не везде. Например, плоский морской еж Scaphechinus mirabilis, из которого добывают эхинохром, обитает в основном на Дальнем Востоке и ведет скрытный образ жизни (scientificrussia.ru). Он зарывается в песок и показывается на поверхности лишь осенью во время нереста (scientificrussia.ru). Этот вид несъедобный, его не добывают промыслом, так что надеяться на рыбаков было нельзя.
Чтобы обеспечить исследования и производство, ученым из Владивостока пришлось стать немного «фермерами». Они организовали на берегу моря небольшую ферму по разведению морских ежей (scientificrussia.ru). Ежей вылавливали в сезон размножения, получали от них личинки и растили молодых особей в специальных садках в бухте. Так научились ежегодно получать нужное количество «сы matériaл» – ежей, богатых эхинохромом. В лабораториях разработали технологию выделения пигмента: измельчали иголки и панцири, экстрагировали (то есть вытягивали) пигмент спиртовыми растворами, очищали и получали темно-красный порошок.
Образцы эхинохрома, полученные в лаборатории (первые два флакона слева с красным порошком). Добыча чистого вещества – длительный процесс, требующий переработки множества морских ежей (scientificrussia.ru).
Химики параллельно работали над формулой лекарства. Чистый эхинохром плохо растворим в воде, что затрудняет введение в организм. Решение нашли в виде натриевой соли эхинохрома – она растворяется и ее можно вводить инъекционно. Так получился препарат, которому дали название «Гистохром» (от греч. histo – ткань, намекая на тканевой препарат, и chrome – цвет).
От лаборатории к пациенту: рождение «Гистохрома»
В 1990-х годах «Гистохром» прошел серию клинических испытаний в российских больницах. Результаты обнадеживали. В кардиологии при введении препарата пациентам с острым инфарктом отмечалось снижение зоны повреждения сердца. Врачи сообщали, что однократная внутривенная инъекция 100 мг препарата уменьшает слипание эритроцитов и тромбоцитов (кровяных клеток) и стабилизирует состояние клеточных мембран (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). За счет подавления свободнорадикальных процессов уменьшалось отмирание тканей миокарда при инфаркте (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Иными словами, сердце переносило удар легче, а пациент имел больше шансов на восстановление.
В офтальмологии «Гистохром» применяли в виде инъекций около глаза при разных нарушениях – дистрофиях роговицы, повреждениях сетчатки, кровоизлияниях внутри глаза. Здесь эхинохром тоже проявил чудеса: у большинства пациентов улучшалась острота зрения, ускорялось заживление тканей. Например, при лечении дистрофии роговицы введение препарата (0,5 мл 0,02% раствора под конъюнктиву) приводило к эпителизации дефектов роговицы и улучшению зрения у 60% пациентов, уменьшению отека и полному рассасыванию внутриглазных кровоизлияний (pmc.ncbi.nlm.nih.gov). Эти клинические успехи подтвердили – пигмент морского ежа действительно работает как лекарство.
После успешных испытаний «Гистохром» был одобрен в России и включен в медицинскую практику. Сейчас его применяют при ишемической болезни сердца (например, после инфарктов) и в офтальмологии (дегенеративные заболевания сетчатки, роговицы и другие сосудистые нарушения глаза). Препарат выпускается в виде ампул с красновато-бурой жидкостью – готовым раствором для инъекций. Его механизм действия связан с антиоксидантным эффектом: нейтрализация свободных радикалов в первые минуты и защита клеточных мембран от повреждений (pmc.ncbi.nlm.nih.gov).
Интересно, что исследования эхинохрома не остановились на достигнутом. Ученые продолжают находить новые возможные применения. Совсем недавно выяснилось, что эхинохром может снижать побочное повреждение сердца при химиотерапии раковых больных – его предлагают использовать для защиты сердца во время лечения опухолей (scientificrussia.ru). Также изучается потенциал этого пигмента в неврологии для защиты мозга. Таким образом, маленький морской еж преподнес большой подарок медицине.
Заключение: подарок от колючего лекаря
Путь эхинохрома – от неожиданной находки в «крови» морского ежа до ампулы на полке аптечки – занял более ста лет. За это время наука прошла долгий путь: сначала пытливые умы удивились красному пигменту, затем разгадали его химический состав, научились добывать, поняли целебные свойства и, наконец, проверили на благо человеку. Сегодня эхинохром – яркий пример того, как секреты дикой природы превращаются в лекарства. Морской еж, вооруженный красной краской для собственной защиты, поделился с нами своим оружием против старения, болезней сердца и глаз. И хотя этот путь был тернист, как иголки самого ежа, результат того стоил. Теперь каждую осень ученые во Владивостоке ждут нереста морских ежей, чтобы собрать новый урожай природного лекарства. Кто бы мог подумать, что в таком неприметном колючем комочке скрыт целый кладезь здоровья? Природа полна сюрпризов – и история эхинохрома тому ярко-красное подтверждение.
Источники: Исследования пигментов морских ежей и создание препарата «Гистохром» обсуждаются в научных обзорах (mdpi.com; mdpi.com) и отчетах о клинических испытаниях (pmc.ncbi.nlm.nih.gov; pmc.ncbi.nlm.nih.gov), а исторические сведения об открытии эхинохрома приведены в работах по морской химии (mdpi.com). Подробности о трудностях получения вещества и его биологическом действии взяты из интервью с дальневосточными учеными (scientificrussia.r).
📜 Итог
То, что началось с красоты морских ежей, стало открытием мирового уровня. Эхинохром — одно из тех веществ, которое демонстрирует невероятную силу природы, способную лечить и защищать. Это — история о том, как наука превращает загадки природы в лекарства, а яркие краски морей — в спасение для сердца и зрения.
Источники
1. МакМунн Ч., 1885. Первое описание пигмента у морского ежа Echinus.
2. Moore R.E., Scheuer P.J., 1966. Исследования спинохромов.
3. Новиков В.Л. и др., Синтез эхинохрома, Тихоокеанский институт биоорганической химии.
4. Burlakova E.B., 1980. Исследование антиоксидантных свойств эхинохрома.
5. Гольденберг В.И., 1977. Применение эхинохрома при криоконсервации.
6. ВКНЦ АМН СССР, 1984. Испытания в кардиологии.
7. Тихомирова Н.М., Догадова Л.П., Клинические испытания в офтальмологии.
8. Владивостокская лаборатория, 1980-е. Разведение морских ежей и получение сырья.
#МорскаяБиология #ПриродныеЛекарства #Антиоксиданты #ЛечениеСердца #ОткрытиеЛекарств #Кардиопротектор #ИсследованияВОфтальмологии #Гистохром #СоветскаяНаука #НаукаПросто