Ингибиторы: слабые и сильные ингибиторы для стимуляции

Угнетение (ингибирование) или стимуляция роста и развития организмов под влиянием препаратов определяется специфичностью их влияния на обмен веществ. В основе обмена веществ лежит взаимодействие ферментативных процессов. Поэтому действие ингибиторов можно объяснить с точки зрения современного представления кинетики торможения. 

Стационарные ферментативные реакции подчиняются уравнению Михаэлиса – Ментен.

где V – скорость реакции,  Vmax – максимальная скорость реакции при концентрации субстрата S        ∞, К – константа равновесия.

Рост отдельной клетки или организма в целом можно представить как сумму различных процессов, связанных обратной связью. Это как раз и обеспечивает регуляцию всей системы в целом.

 

Слабые препараты

Каждый процесс включает одно-, многолинейные, циклические цепи и др. Если ингибитор действует в цепи А,В,С,D на ферментативную систему Е₂, то после того, как максимальная скорость V₂ ингибируемой реакции В и С станет ниже V1, процесс превращения вещества В в С начнет проходить через энергетически менее выгодные пути В₁,С₁, В₂ .И особых изменений в скорости всего процесса либо не произойдет, либо она увеличится за счет блокирования ферментативной системы Е₂. Однако, в любом случае, энергетически данный путь не выгоден и идет за счет «внутренних резервов» клетки или организма.

           

Классическим примером, которое показывает действие ингибиторов, относящихся к “слабым” веществам, является использование алкалоида стрихнина (в терапевтических дозах) как стимулятора. Стрихнин блокирует действие аминокислотных нейромедиаторов (главным образом, глицина), играющих роль тормозящих факторов в передаче возбуждения в постcинаптических нервных окончаниях в спинном мозге. Блокируя торможение, стрихнин оказывает, таким образом, возбуждающий эффект.

Другим примером может служить влияние селенорганического препарата ДАФС-25 на активность фермента пероксидазы в корнях и надземной части проростков кукурузы (рис.1).

(а)

 

(б)

 

Рис. 1. Влияние препарата ДАФС-25 на активность пероксидазы в корнях (а) и надземной части (б) проростков кукурузы. По оси ординат изменение оптической плотности (E); по оси абсцисс время обработки, начиная с 3 суток от момента начала проращивания кукурузы. 1 – контроль; 2 – 10-2 г/л ДАФС-25; 3 – 10-3 г/л ДАФС-25; 4 – 10-4 г/л ДАФС-25.

Ингибитор ДАФС-25

Препарат ДАФС-25 оказывал существенное влияние на активность пероксидазы как в корнях, так и проростках кукурузы. Препарат почти во всех концентрациях резко стимулировал активность фермента. Наиболее значительное увеличение пероксидазной активности наблюдалось в первые сутки под действием самой высокой концентрации ДАФС-25 – 10-2 г/л (63% в корнях и 112% в надземной части). Менее значительное – при концентрации 10-3 г/л (29% в корнях и 57% в надземной части).

По всей видимости, увеличение активности пероксидазы может быть обусловлено активацией ее латентных форм. Либо синтезом новых молекул фермента после того, как действие ингибиторов ДАФС-25 на организм станет сильнее.

К подобным слабым ингибиторам, работающим за счет «внутренних резервов» клетки или организма можно отнести кофеин, фенамин и др. При их использовании из-за очень небольшой «терапевтической широты» при передозировке это сильнодействующие токсичные вещества. Их следует принимать короткое время и следить за питанием и периодом восстановления.

 По тому же механизму работают и другие «стимуляторы», однако за счет меньшей силы воздействия на ферментативные системы их относят к средствам «не истощающего типа действия». К подобным препаратам следует отнести препараты растительного происхождения: элеутерококк, родиола, женьшень, левзея. Можно предположить, что данные препараты из-за большого количества действующих веществ, «действуют везде и понемногу», смещают равновесие и стимулируют его. Применение подобных стимуляторов наиболее предпочтительно, так как не происходит истощение внутренних резервов организма и они не токсичны

 

 

 

 

Действие ингибиторов: сильные препараты

            Если ингибитор действует на ферментативную систему Е₃ функционирующую на однолинейном участке цепи CD, то в момент, когда скорость реакции V₂ станет выше максимальной скорости ингибируемой реакции V₃, начнется увеличение количества вещества С. Повышение в системе концентрации этого компонента, по принципу обратной связи, будет стимулировать действие энзима Е_1. И это повысит содержание вещества А и окажет аналогичное действие ингибиторов на ферментативную систему предшественника. Так будет происходить, пока скорость всего процесса не понизится.

            Примерами сильных ингибиторов могут служить азид натрия (NaN₃) и цианид калия (КCN), которые являются ингибиторами заключительного звена дыхания, действующие на металлсодержащие ферменты, к которым относится пероксидаза (рис.2).

Рис. 2. Влияние азида натрия на активность пероксидазы в корнях проростков кукурузы. По оси ординат изменение оптической плотности (E); по оси абсцисс время обработки, начиная с 3 суток от момента начала проращивания кукурузы.

            Сильные ингибиторы, к которым относится азид натрия, даже в малых концентрациях не вызывает  эффекта стимулирования фермента пероксидазы, так как действует на однолинейном участке цепи заключительного звена дыхания[]. Сильные ингибиторы практически не применяются в качестве веществ-стимуляторов из-за высокой токсичности и малой терапевтической широты. Однако имеются научные работы о нейромодуляторной активности, например, синильной кислоты [4].

 

Дозировка препарата

«Всё – яд, всё – лекарство; то и другое определяет доза». Парацельс.

В нашем исследовании влияния селенсодержащего препарата ДАФС-25, в качестве источника селена, на накопление живой массы цыплят-бройлеров, его действие в первую очередь определяется дозой препарата.

Ингибирование или стимуляцию живой массы цыплят лучше рассчитывать, используя коэффициент стимулирования (Qs) и формулу:   

Qs = Ms/M₀,

где Ms – масса цыплят со стимулятором (селенсодержащим препаратом), M₀ – без стимулятора (контроль). Величины выше 1 покажут стимуляцию, а ниже 1 – ингибирование живой массы цыплят (рис.1).

 

Рис.1. Зависимость коэффициента стимулирования живой массы цыплят от дозировки селенсодержащих препаратов: 1 – ДАФС-25 (Se – 0,3 г/т);  
       2 – ДАФС-25 (Se – 0,5 г/т), 3 – ДАФС-25 (Se – 0,7 г/т) в кормах.

Из данных рисунка можно заключить, что две дозировки препарата ДАФС-25 (Se – 0,3-0,5 г/т) оказывают стимулирующее действие ингибиторов на накопление живой массы цыплят. Доза 0,7 г/т – оказывает ингибирующий эффект на прирост живой массы цыплят.

Если по оси ординат отложить Qs, а по оси абсцисс – концентрацию препарата ДАФС-25, то четко видны как стимулирующие, так и ингибирующая доза

 

 

Рис.1. Зависимость коэффициента стимулирования живой массы цыплят от концентрации ДАФС-25.

Таким образом, дозировка любого вещества должна быть точно в «терапевтическом диапазоне». 

 

  

Питательные вещества, витамины,
макроэлементы и микроэлементы

В понимании значения питательных веществ, витаминов и микроэлементов для роста и развития организма и спортивного питания следует опираться на следующие законы:

Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха –

один из фундаментальных законов в экологии, гласящий, что наиболее значим для организма тот фактор, который более всего отклоняется от оптимального его значения (рис.3). Сформулирован Юстусом фон Либихом в 1840 году.

Закон обобщен и дополнен Шелфордом – Закон толерантности: любой фактор, находящийся в избытке или недостатке, ограничивает рост и развитие организмов.

 

Рис.3 Закон ограничивающего (лимитирующего) фактора, или Закон минимума Либиха.

Наиболее важным и показательным примером закона Либиха являются аминокислоты. Для роста организма необходим синтез протеина. Для этого нужны заменимые (образующиеся в организме) и незаменимые аминокислоты, которые соединятся в цепочки в соответствии с генетическим кодом, образуя белки. Когда для удлинения протеиновой цепочки необходима определенная аминокислота, которой нет в наличии, тогда синтез белка останавливается. Если речь идет о заменимой аминокислоте, тогда организм может синтезировать ее самостоятельно. Но если не хватает незаменимой кислоты, тогда она ограничивает, «лимитирует» синтез протеина. Поэтому для образования протеина в организме должно быть достаточное количество лимитирующих аминокислот. Аминокислоты различают по важности на главную лимитирующую кислоту, вторую лимитирующую кислоту и т.д. Например, в рационах для птицы главными лимитирующими аминокислотами являются лизин и метионин, в рационах для свиней – лизин. Организм должен получать достаточное количество главной лимитирующей кислоты с кормом для того, чтобы и другие аминокислоты могли эффективно использоваться для синтеза белка.

 

Деление аминокислот

У человека с физиологических позиций аминокислоты можно разделить на:

– протеиногенные, которые входят в состав белка (20 аминокислот);

– непротеиногенные, не входящие в состав белка, но выполняющие в организме человека другие важные функции;

– незаменимые (12 аминокислот);

– заменимые (8 аминокислот);

В основе разноголосицы в определении важности и незаменимости тех или иных аминокислот лежат особенности их биосинтеза и метаболизма в организме человека. За исключением двух аминокислот – лизина и треонина, которые являются у человека абсолютно незаменимыми, остальные «незаменимые» аминокислоты в определенных количествах могут синтезироваться за счет реакций трансаминирования, но объем их синтеза является недостаточным. Разумеется, те аминокислоты, которые ни при каких условиях не образуются в организме и являются абсолютно незаменимыми, должны непрерывно поступать с пищей. Возможности запасания и резервирования лимитирующих аминокислот в составе мышечных белков, альбумина или других белков ограничены.

В целом закон, ограничивающего фактора также актуален для макро- и микроэлементов, витаминов и других питательных веществ.

Наиболее информативен, на наш взгляд, анализ сыворотки крови на аминокислоты, витамины и микроэлементы и корректировка их явного дефицита. Как, например, в АНО «Центр биотической медицины».

 

Гормоны

Гормоны – это высоко специализированные сигнальные молекулы, контролирующие ряд важнейших процессов, протекающих в периферических органах и тканях, в том числе, расположенных далеко от эндокринных желез.

Гормоны являются высокоспецифичными веществами по отношению к клеткам-мишеням и обладают очень высокой биологической активностью (буквально на уровне отдельных молекул).

Фитогормоны – растительные препараты, которые проявляют гормональную активность при введении в организм животных

Одним из широко применяемых гормонов-фитостероидов является экдистерон из  растения Левзеи сафлоровидной (Rhapodium  carthamoides).

По литературным данным, гормональное стероидоподобное (опосредуемое активацией внутриклеточных рецепторов и, далее, генома) действие экдистерона у млекопитающих и человека сомнительно. Однако, биологическая активность для человека данного соединения как регулятора  мембранных  клеточных  рецепторов  и  сигнальных  (вторичных мессенджерных)  систем не  вызывает  сомнений. Показано анаболическое действие ингибиторов на костную и мышечную ткань, благоприятное влияние на физическую работоспособность животных и человека.

            Подобным действием обладает и препараты из левзеи, которые применяются в качестве тонизирующего, стимулирующего, ранозаживляющего, анаболического, ноотройного, антидепрессантного средства.

Использование же  у  млекопитающих  экдистена  в  дозах, эквивалентных  максимальным терапевтическим для зарегистрированных препаратов у человека, неэффективно ввиду низкой биодоступности вещества.

 

 

 

 

Антиоксиданты

Другим универсальным ограничителем ростостимулирующих про­цессов является, степень надежности антиоксидантной системы организма, определяющая состояние и функционирование био­мембран. Действие ингибиторов, коими в данном случае являются антиоксиданты, заключается в торможении окислительных процессов.

Свободные радикалы (в частности, кислородсодержащие) обладают неоднозначным влиянием на биохимические процессы и на обмен веществ в целом. Абсолютно все системы жизнеобеспечения клетки – системы об­мена липидов и активности мембраносвязанных ферментов, ионного транспорта, энергопродуцирующих процессов, репликации ДНК – требуют определенной концентрации свободных радикалов и инактивируются или повреждаются их избытком. Самым наглядным примером является влияние свободных радикалов на функционирование ДНК. Обязательным условием их синтеза является образование термодинамически устойчивого комплекса ДНК с ядерной мембраной. Это становится возможным лишь при условии активизации перекисного окисления липидов мембраны и на­копление достаточного количества перекисных радикалов. Дальней­шее накопление перекисных радикалов в ядерной мембране, наоборот, за­трудняет функционирование ДНК.

Другим общеизвестным примером является инициирующее рост и развитие любых организмов воздействие слабых доз ионизирующих излу­чений, приводящих к образованию тех же активных форм кислорода. Дальнейшее увеличение мощности ионизирующего излучения сначала тормозит рост организма за счет инактивации большой группы фермен­тов, а затем вызывает вообще остановку процессов роста.

В связи с этим довольно трудно согласиться с доминирующей по на­стоящее время гипотезой о том, что введение в организм любых антиоксидантов в режиме, увеличивающем антиокислительную активность тканей и снижающем концентрацию свободных радикалов, стимулирует клеточ­ное деление, а в противном случае подавляет его []. Это утверждение может быть справедливым лишь для того диапазона концентрации ради­кальных частиц, внутри которого имеет место обратная взаимосвязь роста количества свободных радикалов и интенсивности обменных процессов.

Взаимосвязь интенсивности обменных процессов с уровнем свободно-радикальных процессов для наглядности отражено на рис.1.

 

Укрепление биомембран

Интервал концентрации свободных радикалов А В является «зоной активации» обменных процессов. В этом диапазоне уро­вень свободнорадикальных частиц существенно не влияет на архитектуру биомембран и, соответственно, не изменяет ее проницаемости для строи­тельных и энергетических материалов, а также активность мембранозакрепленных ферментов.

Увеличение надежности биомембран под воздействи­ем антиоксидантов позволяет расширять «зону инициации» на величину ВВ¹, что должно приводить к смещению интенсивности обменных процессов с уровня Е на более высокий уровень F.

Антиоксиданты: витамин С, тиолы, ионолы, сантохин, этоксихин, которые способны лишь к перехва­ту активных свободных радикалов, гашению их за счет отдачи электрона или атома водорода и превращению в малоактивные радикальные формы. Поэтому зоной их позитивного влияния на уровень обмена веществ явля­ется либо «зона торможения» – ВС, либо «критическая зона» СД. В ней уро­вень концентрации свободнорадикальных частиц возрастает до такой степени, что действие ингибиторов на обмен ве­ществ может блокировать их за счет окислительной деструкции био­мембран. Одноразовый характер действия синтетических антиоксидантов является причиной того, что их благоприятное влияние на уровень обмена веществ и продуктивные показатели проявляется лишь при условии при­менения очень высоких доз (100-500 мг/кг) корма.

Другие антиоксиданты: витамины Е, А, селен, увеличивают надежность биомембран и позволяют расширять «зону инициации» на величину В, В¹, что должно приводить к смещению интенсивности обменных процессов с уровня Е на более высокий уровень F.

 

 

 

 

Обзор препарата «Леветон П» и «Леветон Форте»

1. корень левзеи – содержит фитогормоны и другие вещества (действие ингибиторов – слабые ингибиторы – стимуляторы).
2. витамины С, Е (механизм действия – питательные вещества, витамины – антиоксиданты).
3. пчелиная обножка: 20 аминокислот, 28 микроэлементов, провитамин А, витамины групп B, D, P, PP, K, флавоноиды, фитонциды, ферменты (механизм действия – питательные вещества, витамины, витамины-антиоксиданты, микроэлементы).

 В «Леветон Форте»:

1. трутневый расплод: белки, углеводы, жиры, аминокислоты, сахара, микроэлементы, витамины, витамины-антиоксиданты. (механизм действия – питательные вещества, витамины, витамины-антиоксиданты, микроэлементы).

 

Основная концепция препаратов «Леветон П» «Леветон Форте»:

К несомненным преимуществам, как пчелиной обножки, так и трутневого расплода, можно отнести наличие микроэлементов в активных центрах белков-ферментов и  в виде хелатных комплексов с аминокислотами, что повышает их биодоступность при поступлении в организм.

Другим действующим веществом обоих препаратов являются корневища левзеии которые содержат сахариды, органические кислоты, инулин, стероиды, фитоэкдистероиды, сапонины, дубильные вещества, эфирное масло, алкалоиды, флавоноиды, липиды, витамины (много аскорбиновой кислоты и каротина), соли фосфорной кислоты, камеди, макро- и микроэлементы и др. Данный компонент по механизму действия можно отнести как к питательным веществам, так и к слабым ингибиторам – стимуляторам, за счет наличия фитогормонов, алкалоидов, сапонинов и др. Действие ингибиторов натурального происхождения помогает мягко воздействует на организм, поэтому оно безопасно для человека.

Оба препарата содержат витамины и витамины-антиоксиданты С и Е, последние работают как перехватчики свободных радикалов, так и как  стабилизаторы мембран клеток, что позволяет безопасно повысить интенсивность обменных процессов.

 

Литература

• Borowitz JL, Gunasekar PG, Isom GE. Hydrogen cyanide generation by mu-opiate receptor activation: possible neuromodulatory role of endogenous cyanide. // Brain Res.. — 12 Sep 1997. — Т. 768, вып. 768(1-2), № 1-2. — С. 294-300.
• Применение анаболических стероидов можно смело приравнять к наркомании из-за сходного действия на организм (мишени) и побочных явлении типа снижения уровня собственных гормонов организма. “Методы исследования и фармакологической коррекции физической работоспособности человека”. Под ред. академика РАН И.Б. Ушакова Изд.: Медицина, 2007 г.