доктор биологических наук В. Н. Крылов
Лекарство из яда жаб
Всё есть яд и всё есть лекарство. Только доза делает вещество лекарством или ядом
Парацельс
В Европе жабам не повезло. Как их только не обзывают! Одну из распространённых у нас в России жаб, серую, до сих пор именуют „коровницей“: по поверью, она будто бы забирается в хлев и высасывает молоко у коров. Даже добрый Ханс Кристиан Андерсен в „Дюймовочке“ наделил жабу такими эпитетами, как „отвратительная“, „гадкая“, „безобразная“. И правда — выпученные глаза, большой рот, влажная, в бородавках, кожа действительно могут вызвать отвращение. А уж если сядет на грудь — так сердце сдавит, что не вздохнуть. Отсюда и русское название болезни сердца — стенокардии: грудная жаба. Все силы зла олицетворяет она. У Василиска, мифического чудовищного змея, туловище жабы, и высиживает его из яйца жаба. Рагана у латышей и литовцев, Стрига у германцев — ведьмы, принимающие облик жабы.
А вот в Азии, наоборот, жаба — это божество. У вьетов она — податель дождя, у китайцев — богиня луны, у даосов трёхлапая жаба — символ богатства, в корейской мифологии — главный домашний дух, ведающий хозяйством и приносящий богатство.
Если перейти от мифологии к современности, то можно только удивиться, как мало мы знаем о жабах. Не все догадываются, что эти существа приносят огромную пользу, истребляя множество вредных насекомых. Мы просто не видим этого — ведь жабы питаются ночью. В той же Англии садовники даже покупают их сотнями, чтобы выпускать в своих садах.
Для реабилитации этих животных мы расскажем ещё об одной малоизвестной особенности жаб — их яде. Многие живые существа вырабатывают яд и имеют какие-нибудь органы для его введения в тело жертвы или нападающего хищника. У змей это зубы, у пчёл — жало. Жабы тоже производят для защиты яд. Его выделяют железы — те самые бородавки, что разбросаны по всей их коже, главным образом на голове, за глазами.
Яд беспрепятственно вытекает на поверхность кожи и, попадая на слизистые оболочки рта, носа, глаз хищников, вызывает мощную реакцию раздражения, вплоть до рвоты и гибели. После этого у большинства животных пропадает охота нападать на медлительное существо с бородавчатой шкуркой. Питаться жабами могут лишь немногие животные: исполинская саламандра, кольчатый уж и некоторые другие. Жаб не трогают и мелкие паразиты: комары и москиты, клещи и пиявки, а также микроорганизмы — выделения желёз вдобавок обладают сильным антибиотическим действием. Кстати, следует отметить ещё одну вопиющую несправедливость — не вызывают жабы бородавок, а, наоборот, могут способствовать их исчезновению с кожи человека.
Учитывая проверенную веками истину, что яды в малых дозах могут приносить пользу, не стоит удивляться применению яда жаб в древней народной медицине. Разумеется, прежде всего в восточной. На протяжении тысячелетий в Китае, Японии, Тайване применяют препараты из жабьей кожи, называемые в Китае „чан-су“, а в Японии — „сен-со“. Эти твёрдые тёмно-коричневые лепёшки — хорошее средство от зубной боли, воспаления слизистых, кровоточивости дёсен. Они до сих пор входят в официальные фармакопеи некоторых стран Востока.
А что Европа? В 1888 году итальянский врач С. Стадерини опубликовал работу об успешном применении жабьего яда для местного обезболивания при операциях на глазах. В начале прошлого века это вещество привлекло к себе внимание основателя русской фармакологии Н.П. Кравкова. Опыты на животных подтвердили целебные свойства яда жаб, и учёный выступил за его внедрение в медицинскую практику. Интересно, что в этом его поддерживал и первый русский лауреат Нобелевской премии, академик И.П. Павлов. Однако говорить об использовании яда научной медициной было ещё рано: мало было известно о его свойствах и совсем ничего — о химическом составе и механизмах действия.
Из чего же состоит жабий яд? На этот вопрос мы и сегодня не можем дать исчерпывающий ответ, поскольку учёные до сих пор находят в нём всё новые компоненты. Среди многих соединений, первоначально обнаруженных в яде, лишь одно было хорошо знакомо исследователям. Это адреналин — гормон, выделяемый надпочечниками человека и животных и вызывающий повышение кровяного давления и тонуса сосудов, а также усиление сердцебиений.
Одновременно из яда было выделено много близких к адреналину по стимулирующим свойствам индолпроизводных соединений — их назвали буфотенинами (от латинского „буфо“ — жаба). Буфотенины относятся к алкалоидам и даже вызывают галлюцинации. Сходные структуры также встречаются в нашем организме — триптамин, серотонин. И всё же главным действующим началом жабьего яда оказались не адреналин и не буфотенины, а совсем другая группа соединений, которые тоже стимулируют ослабленную сердечную деятельность.
Эти вещества, буфадиенолиды, близки по строению к сердечным гликозидам, выделяемым из растений и используемым для борьбы с заболеваниями сердца. Генины (несахарные части гликозидов) тех и других — стероидные соединения, производные циклопентанпер-гидрофенантрена. Однако если генины сердечных гликозидов — С23-стероиды — имеют в качестве боковой цепи пятичленное ненасыщенное лактонное кольцо и называются карденолидами, то буфадиенолиды — С24-стероиды — имеют боковой цепью дважды ненасыщенное шестичленное кольцо.
Интересно, что буфадиенолиды жабьего яда и гликозиды растений роднит не только химическое строение, но и токсичность. Растения, содержащие сердечные гликозиды, и сами эти гликозиды также известны как сильнейшие яды. Однако в малых количествах они оказывают на больное сердце благотворное действие. Сердечные препараты с гликозидами, получаемые из наперстянки (дигитоксигенин), строфанта, ландыша и других растений, широко применяются в кардиологической практике.
Может быть, и яд жабы станет ценным лекарственным средством? Ещё в 1904 году Н.П. Кравков вводил собакам яд серой и зелёной жаб — и сердце животного начинало сокращаться реже, но сильнее, как после введения препарата дигиталиса (наперстянки). В то время дигиталис был единственным средством для лечения хронической сердечной недостаточности, и физиологам хотелось расширить арсенал таких препаратов. Позднее, в 1967 году, выдающийся американский кардиолог К.К. Чен, исследуя действие на сердце яда разных видов жаб, также выявил их стимулирующие свойства. К сожалению, исследователь не нашёл перспектив для практического применения, поскольку эффект был кратковременным, а нужны были средства для постоянного применения хроническими больными.
Исследования яда жаб возобновились в связи с интенсивным развитием кардиохирургии и реаниматологии, когда врачам потребовались лекарства срочного действия, стимулирующий эффект которых наступает сразу после введения. Большинство исследователей в Японии, Англии, США попытались выделить из яда жаб отдельные буфадиенолиды. Их постигло разочарование: изолированные, эти вещества мало отличались по эффективности от растительных или синтетических сердечных гликозидов. Кроме того, они оказались более токсичными, а их получение — более трудоёмким.
Несмотря на это, исследованием жабьего яда занялись сотрудники кафедры физиологии и биохимии человека и животных Нижегородского государственного университета. Здесь традиционно исследуют зоотоксины, то есть яды различных животных. В отличие от иностранных учёных, мы избрали другой путь: не выделять компоненты, а сохранить в лекарственном препарате весь химический спектр яда. При этом мы руководствовались предположением, что его состав был эволюционно подобран так, чтобы как можно эффективнее воздействовать на основные интегрирующие системы организма врага, сердечно-сосудистую, нервную, респираторную. Поэтому суммарный препарат должен действовать на больное сердце более эффективно и разнообразно.
На первом этапе исследований мы убедились, что яд жабы в нетоксичных дозах стимулирует изолированное сердце не только лягушек, но и теплокровных животных — кошек и крыс. Сразу после добавления яда в раствор, омывающий сердце, на протяжении 15–60 мин (в зависимости от дозы) увеличивалась сила его сокращений (инотропный эффект) и учащался ритм (хронотропный эффект). Важно отметить, что в относительно большей мере возрастала сила сокращений, чем частота, а при меньших дозах яда увеличивался только первый показатель. Многие применяемые у больных сердечно-активные средства, повышая силу сокращений, одновременно учащают сердечный ритм, что приводит к излишней трате энергии и провоцирует аритмии — нарушения ритма сердца. Таким образом, яд жабы как кардиостимулятор сразу показал своё преимущество. Кроме того, он повышал скоростные характеристики миокарда скорость сокращения (систолический эффект) и скорость расслабления (диастолический эффект), а также снижал конечное диастолическое давление в желудочках сердца. Это очень важно, поскольку при повышении скорости сокращения и расслабления у сердца сокращается время работы и увеличивается время отдыха (диастола) при более полном опорожнении желудочков. Благодаря удлинённой диастолической паузе ёмкость желудочков сердца увеличивалась, соответственно увеличивался и объём выбрасываемой крови при следующем сокращении.
Мы также выяснили, что основной вклад в инотропный эффект изолированного сердца вносят буфадиенолиды. Вместе с тем более быстрое наступление эффекта проявлялось при совместном применении обеих фракций, буфадиенолидов и буфотенинов.
Впереди было самое сложное — понять, каким образом яд приводит к таким последствиям. В отличие от катехоламинов и подобных им веществ, он не влияет на мембранные бета-адренорецепторы сердца, взаимодействие с которыми приводит к активации сокращения кардиомиоцитов, соответственно и к инотропному эффекту.
Может быть, буфадиенолиды блокируют мембранную Na–K–АТФазу — фермент, который выводит из клетки натрий с использованием энергии АТФ? Именно так ведут себя похожие на них сердечные гликозиды. При этом повышается внутриклеточное содержание ионов кальция, так как вместо него по конкурентному механизму выводится натрий. Для изучения транспортных процессов в качестве модели клеточной мембраны применяют кожу лягушки. С её помощью мы установили, что буфадиенолиды тормозят активный транспорт ионов натрия, инактивируя сульфгидрильные группы Na–K–АТФазы, и тем самым задерживают кальций в клетке.
Не менее интересно было посмотреть, что происходит с кальцием, ведь он запускает сокращение клеток сердца — кардиомиоцитов. Оказалось, что кальций, входящий в клетку при её возбуждении, не очень важен для проявления стимулирующего эффекта яда. Когда яд добавляли в раствор, омывающий изолированные волокна миокарда лягушки, их сокращения усиливались, а электрические характеристики потенциала действия, зависящие от потока кальция (амплитуда, длительность), не изменялись. Сокращение происходило и тогда, когда добавлением кадмия блокировали каналы, через которые кальций попадает в клетку. С другой стороны, предварительная обработка сердца лягушки реактивом, связывающим как внеклеточный, так и внутриклеточный кальций, предотвращала или замедляла развитие инотропного эффекта яда. Значит, внутриклеточного кальция, содержащегося в цистернах саркоплазматического ретикулума (СПР), достаточно для сокращения. Если же внутриклеточный кальций связывали, сокращение не происходило. Из этого следовало, что при действии жабьего яда активируется выброс кальция из внутриклеточных депо.
Таким образом, по характеру кардиостимулирующего действия яд жабы можно отнести к группе сердечноактивных лекарственных средств — кардиотоников. Действительно, как видно из опытов, в основе положительного инотропного эффекта может быть следующая цепь: умеренная блокада активности Na–K–АТФазы клеточной мембраны — торможение Na–Ca–обмена — повышение уровня активированного внутриклеточного кальция (выброс кальция из СПР) — увеличение сократительной функции миофибрилл кардиомиоцитов — систолический инотропный эффект. Вместе с тем у яда жабы были выявлены свойства, позволяющие отнести его и к другим группам кардиотонических средств. Так, мы установили, что препарат увеличивает энергообеспечение миокарда (это действуют адреналин и буфотенины), тормозит перекисное окисление липидов (стероидная структура буфадиенолидов с функциональными группами — очень эффективная ловушка свободных радикалов) и обеспечивает лучшую сохранность ультраструктуры тканей сердца.
Проверив эффекты яда на изолированном сердце, мы изучили его действие при введении в организм животных. У кроликов, кошек и собак внутривенное введение яда в нетоксических дозах усиливало активность сердечно-сосудистой системы: повышало электрическую активность сердца, сердечный выброс, артериальное давление. В опытах на кошках введение яда приводило к повышению объёмной скорости коронарного кровотока, а параллельно повышалось артериальное давление, увеличивалось содержание кислорода в тканях. Введение яда в кровоток наркотизированным собакам резко повышало максимальное давление в левом желудочке сердца, увеличивало скорость сокращения и расслабления его стенки, укорачивало систолу желудочка — иначе говоря, эффекты, выявленные на изолированном сердце, сохранились и при введении в целостный организм. При этом по силе действия фракция буфадиенолидов превосходила цельный яд, однако он лучше стимулировал сердечную деятельность, чем известные сердечные гликозиды (строфантин, коргликон и др.) и катехоламины (адреналин и др.). В частности, при усилении сердцебиений не учащался сердечный ритм и не возникали аритмии.
Получив представление о том, как яд зелёной жабы действует на изолированное сердце и на организм, мы решили перейти к следующему этапу исследований — изучить его свойства при заболеваниях сердца в опытах на животных. Если собакам перевязывали коронарную артерию (это известная модель ослабления активности сердца), то проявлялось кардиостимулирующее действие яда — сердечная деятельность нормализовалась быстрее, чем при использовании сердечного гликозида коргликона. Ещё более эффективным оказался яд при реанимации животных. Так, у собак, в условиях гипотермии организма (температура тела 28°С), путём пережатия сосудов, подходящих к сердцу, вызывали остановку сердца длительностью 50 минут (моделирование хирургической операции на „сухом сердце“). Запуск работы сердца и восстановление функций системы кровообращения после „операции“ осуществляли путём внутриартериального нагнетания крови, содержащей яд жабы (опыт) или адреналин (контроль) и общих реанимационных мероприятий (массаж сердца, искусственное дыхание, согревание).
В опытах с жабьим ядом ритм сердца восстанавливался уже через 3–7 минут, тогда как при использовании адреналина — только через 10–15 минут. К тому же в опытах с адреналином ритм сердца часто всё же оставался неправильным, с аритмиями. При анализе ультраструктуры миокарда животных после окончания опыта оказалось, что кардиомиоциты сохранились хорошо, в то время как в контроле при использовании адреналина в миокарде было много микрокровоизлияний и некрозов.
Аналогичные данные были получены и на другой модели угрожающих состояний — десятиминутной клинической смерти крыс, вызываемой кровопотерей из сонной артерии. Внутриартериальное нагнетание собственной крысиной крови с ядом жабы приводило к более эффективному восстановлению функций организма.
Кроме кардиостимулирующего эффекта (увеличение силы и частоты сокращений) у яда жаб обнаружили защитное антиаритмическое действие. При моделировании у животных аритмий сердца (введением токсических доз аконитина, электрическим воздействием на определённые структуры мозга или непосредственно сердца) внутривенное введение препарата восстанавливало сердечный ритм.
Убедившись в преимуществах яда перед адреналином и другими средствами, используемыми сейчас в реанимации, мы предложили использовать яд жабы в медицинской практике и сами начали работу по созданию нового кардиостимулирующего лекарственного средства под названием буфотин. Мы разработали технологические условия очистки, стабилизации и стерилизации инъекционного раствора яда с сохранением его основных действующих компонентов, проверили препарат на безопасность.
В России распространены два вида жаб — обыкновенная (Bufo vulgaris) и зелёная (Bufo viridis). Их яды различаются незначительно. Мы создали методику получения жабьего яда в производственных количествах без нанесения ущерба жабам. В частности, для отбора секрета из больших (паротидных) желёз мы применяем малотравматичный ультразвуковой пинцет. Специальные исследования, проведённые на меченых жабах, показали, что на следующий год яд в их паротидных железах образовывался в ничуть не меньших количествах.
На основании проведённых исследований мы предложили новое кардиостимулирующее лекарственное средство, на которое получили патент и разрешение Фармакологического комитета МЗ РФ, необходимое для проведения клинического изучения. Сегодня часть клинических испытаний успешно завершена. Так, в одной из больниц „Скорой помощи“ при лечении сердечной недостаточности у 46 больных буфотин эффективно повышал и приводил в норму показатели сократимости сердечной мышцы. Увеличение показателей сократимости сердца и стабилизация артериального давления происходили без учащения сердечного ритма, что выгодно отличает препарат от катехоламинов. К тому же было установлено, что буфотин обладает большей широтой терапевтического действия, то есть в широком интервале доз оказывает терапевтический эффект без отрицательных побочных явлений.
Мы посвятили немало времени изучению яда жабы. Результаты позволяют надеяться, что полученный из него препарат может занять достойное место в ряду кардиотоников срочного действия для лечения экстремальных состояний организма. Буфотин, сочетая в себе свойства известных сердечноактивных средств, имеет перед ними преимущество как в скорости наступления эффекта, так и в его продолжительности, а также в более щадящем воздействии на ритмику сердца, энергетику и микроструктуру миокарда. Мы надеемся, что препарат будет востребован в кардиохирургии и реаниматологии. Да и к самой жабе люди будут относиться более уважительно.
http://mediki.rv.ua/bufo_drag.html
