Перспективы применения фибриногена и коллагена в фармацевтической технологии

В данной статье рассмотрены перспективы применения биологических препаратов на основе коллагена и фибриногена, применяемые в медицине при обширных ожогах. Фибриноген и коллаген являются важными белками внеклеточного матрикса, они оказывают ранозаживляющее и регенерирующее действие. В предоставленной статье также дана информация о научно-производственном предприятии "Антиген", где получают фибриноген и коллаген. 

Фибриноген.

Фибриноген является специальным белком плазмы, который вырабатывается непосредственно печенью человека и играет важную роль в лечении ран и коагуляции крови [2]. К тому же, фибриноген весит 340 кДа и состоит из двух идентичных половин молекул, в каждой из которых находится три разных полипептида, соединенных дисульфидными связями [3].

Свертывание крови - это важный процесс, который должен происходить правильно во время кровотечения. Соответственно, фибриноген крайне необходим в процессах внешнего и внутреннего кровотечениях. Подавление агрегации фибриногена может привести к эффектам антикоагуляции [4].

Основными функциями фибриногена является влияние на взаимодействие элементов крови, участие в агрегации тромбоцитов и системе свертывания крови, а также участие в формировании фибрина. Циркулируя в плазме крови человека, фибриноген напрямую принимает участие в системе свертывания крови путем формирования фибрина под действием тромбина. Фибрин, в свою очередь образовывает тромб, который сгущает кровь и завершает процесс свертывания крови [4]. Соответственно, чем выше уровень фибриногена в крови, тем более активно образовывается тромб и быстрее происходит процесс свертывания крови.

Уровень фибриногена необходимо контролировать для того, чтобы вовремя выявить причину в изменениях свертываемости крови. К примеру, сниженный уровень фибриногена наблюдается при таких заболеваниях как циррозе печени, гипофибриногенемии, сердечной недостаточности, ДВС-синдроме, афибриногенемии и других заболеваниях. Однако, увеличенный уровень

фибриногена отмечается при следующих случаях: беременности, травмах, ожогах, после хирургических вмешательств, рентгеновского облучения, применения пероральных контрацептивов, инфаркте миокарда, атеросклерозе сосудов, воспалительных заболеваниях, а также заболеваниях печени [5].

Доступность фибриногена контролируется с помощью синтеза и распада с целью обеспечения естественных функций коагуляции. Кроме того, доступность фибриногена может быть выражена математически:

Доступность фибриногена = (концентрация фибриногена * общий объем плазмы) + (скорость синтеза * время) - (скорость распада * время).

Ученые выявили, что потеря крови сильно зависит от начального уровня фибриногена, используя математический принцип вычисления гемостаза в период кровотечения. Таким образом, пациенты со сниженной концентрацией фибриногена в крови могут развить осложнения во время кровотечения после умеренной потери крови и даже способны развить коагулопатию [5].

Фибриноген также используют в клинических условиях в качестве хирургического герметика на протяжении многих лет. Однако применение фибриногена полученного из плазмы человека ограничено в связи с риском вирусных инфекций, а также высокой себестоимостью [6]. Совмещение тромбина и фибриногена привело к созданию фибринового клея в 1944 году. Коммерциализация фибриновых герметиков началась после 1970 года, когда их эффективность и применение в качестве местного гемостата в клинических условиях продемонстрировало хорошие результаты в таких процедурах, как лечение кровотечения язвы двенадцатиперстной кишки, повторные операции на сердце, полного эндопротезирования коленного сустава, и резекции легких [6]. Для уменьшения риска вирусных заражений, выделенный фибриноген подвергается термической инактивации что в последствии может снизить функцию восстановления фибриногена.

Благодаря тому, что фибриноген в крови является значимым фактором свертывания крови, ученые внимательно проводят фундаментальные и клинические исследования. Немало работ было опубликовано на тему изучение фибриногена и его роли в системе свертывания крови. Существует множество причин, из-за которых концентрация фибриногена в крови может изменяться. Например, наследственные факторы, возраст, стресс, курение, алкоголь, неблагоприятные психологические и социальные условия, условия жизни, диета, антиоксиданты, уровень холестерина и физическая нагрузка [7]. Помимо того, что эти факторы влияют на изменение уровня фибриногена в крови, существует необходимость в изучении дополнительных факторах риска.

Коллаген.

Соединительная ткань служит защитой и опорой организма человека. Так как межклеточный матрикс относится к соединительной ткани, такие белки как коллаген и фибриноген играют важную роль в образовании форм и структур клеток и поддерживанию связей между клетками [1].

Коллаген (от греческого "cola" - клей и "genno" - рождение) - один из главных элементов соединительной ткани, молекулы которого достигают 280 нм в длину и 1.5 нм в диаметре [8]. Несмотря на то, что коллаген содержит три полипептидные цепи, в которых содержатся более 1000 аминокислот, все типы коллагена различаются только последовательностью этих аминокислот. Так как коллаген является основным белком соединительной ткани животных, его процентное соотношение составляет примерно 30% от всех белков [9]. Коллаген состоит из трех протеиновых альфа цепей, которые объединяются в тройную спираль и содержат глицин, пролин и гидроксипролин [8]. Такая уникальная структура придает прочность протеину, которая в свою очередь поддерживает органы и ткани, соединяя их с костями, сохраняя форму клеток для обеспечения структурной поддержки [8].

Немало известных ученых изучали влияние на организм человека и свойства коллагена, который был открыт в начале XX века. В связи с тем, что коллаген играет немаловажную роль в работе сальных и потовых желез, снижение уровня коллагена в организме приводит к задержке вывода продуктов распада на поверхность кожи и ухудшает кровообращение этих областей тела. Благодаря содержанию определенного уровня коллагена в организме кожа выглядит молодой, гладкой и упругой. Кроме того, коллаген является самым распространенным простым белком в организме человека, который находится в каждом органе, таких как легких, сердце, печени, глазах, почках, костях и кровеносных сосудах [8].

Коллаген самостоятельно синтезируется в организме человека при нормальных условиях, однако существует множество факторов, при которых коллаген в организме образуется в недостаточном количестве. Например, врожденные заболевания, вредные привычки (курение и алкоголь), нехватка минералов и витаминов, злоупотребление солярием, недостаток сна, и старение. Помимо этих факторов, учащенное напряжение лицевых мышц во время мимики лица приводит к образованию морщин и повреждению волокон коллагена.

Существует как минимум 19 разновидностей коллагена, которые классифицированы по типам от 1 до 19. Соответственно, различные типы коллагена выполняют предназначенную функцию в определенных тканях или органе [8]. К примеру, тип коллагена в сухожилиях образовывает параллельные волокна для того, чтобы выдержать значительную механическую нагрузку. Помимо этого, другой тип коллагена создает гексагональные решётки десцеметовых мембран, тем самым, участвуя в преломлении световых лучей и обеспечивая прозрачность роговице глаза. А также, определенный тип коллагена в хрящевом матриксе сформировывает фибриллярную сеть с целью обеспечить прочность хрящам [10].

Основными функциями коллагена является клеточная регенерация, замедление развитие опухолей (меланом), обеспечение эластичности и прочности тканям, формирование и укрепление форм органов, а также стимулирование к образованию клеточных оболочек. Благодаря превосходной биоразлагаемости, биосовместимости и слабой антигенности, пептиды коллагена и коллаген широко используются в качестве биомедицинских материалов, пищевых добавок, фармацевтических препаратов и косметических средств [9].

НПП "Антиген".

Научно-производственное предприятие "Антиген" было организовано в 1998 году доктором ветеринарных наук, профессором Ахметсадыковым Нурланом Нуролдиновичем. Предприятие оснащено высокотехнологичной производственной базой, включая современные технологии и оборудование для реализации и производства лекарственных и биологических препаратов. Также, предприятие имеет высококвалифицированный научный персонал, который осуществляет научноисследовательскую деятельность в сфере внедрения, создания и производства ветеринарных и медицинских препаратов.

На территории научно-производственного предприятия имеются научно-исследовательские лаборатории клеточной биотехнологии, микробиологии, паразитологии, молекулярной биологии, вирусологии, питательных сред и вспомогательных растворов, пробиотиков, контроля качества, а также питомник для лабораторных животных. ТОО "Антиген" имеет собственный банк культуры клеток, а также музей микроорганизмов. На предприятии "Антиген" производят следующие препараты: ветеринарные препараты и субстанции, ветеринарные вакцины и биопрепараты, диагностические и лечебно-профилактические противопаразитарные средства. Недавно в лаборатории клеточной биотехнологии было разработано изделие медицинского назначения для лечения и заживления хирургических ран и ожогов именуемое как биопокрытие на основе природных полимеров "Biotangish®FT".

Помимо производственных и научноисследовательских работ ТОО "Антиген" проводит обучение и дает практические навыки в сфере производства лекарственных и биологических препаратов для сотрудников, магистрантов, докторантов и аспирантов.

Высококвалифицированный штат предприятия включает в себя 6 докторов биологических, фармацевтических и ветеринарных наук и 10 кандидатов биологических, медицинских и ветеринарных наук.

Вывод.

В заключении, вышеописанные свойства и функции фибриногена и коллагена непременно показывают важность в их исследованиях, а также применения в качестве продукции медицинского направления. Так как коллаген и фибриноген играют неотъемлемую роль в формировании структур и форм клеток, дальнейшее изучение этих белков с научной точки зрения и применением их в медицине послужит новым достижением к улучшению качества медицинской помощи.

Благодаря современным технологиям и оборудованиям в исследовательских лабораториях научно-производственного предприятия "Антиген" изучение фибриногена и коллагена может привести к реализации производства отечественных препаратов медицинского назначения с использованием белков плазмы крови.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Фирсова, Л.В., Стуров, В.Г., & Ковынев, И.Б. Нарушение конечного этапа свертывания крови у детей с синдромом гематомезенхимальной дисплазии и патология гемостаза у хирургических пациентов. - 2014. - 233 с.
  2. Shammaa, D.M., Sabbagh, A.S., Taher, A.T., Zaatari, G.S., & Mahfouz, R.A. Frequency distributio n of the G/A alleles of the β- fibrinogen gene in the Lebanese population // Mol Biol Rep. - 2008. - №35. - Р. 307-311.
  3. Matsuda, M., & Sugo, T. Structure and Function of Human Fibrinogen Inferred from Dysfibrinogens // International Journal of Hematology. - 2002. - 76. - Р. 352-360.
  4. Chen, W., Wang, D., Ni, N., Li, M., Liu, Y., & Wang, B. A fast and simple approach to the quantitative evaluation of fibrinogen coagulation // Biotechnol Lett. - 2014. - 36. - Р. 337-340.
  5. Martini, W.Z. 2009. Fibrinogen metabolic responses to trauma // Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine. - 2009. - 17(2). - Р. 88-98.
  6. Liu, Z., Guan, L., Sun, K., Wu, X., Su, L., Hou, J., Ye, M., Huang, W., & He, H. In vivo study of novelly formulated porcine- derived fibrinogen as an efficient sealant // J Mater Sci: Mater Med. - 2015. - 26(146). - Р. 1-7.
  7. Thurner, E.M., Krenn-Pilko, S., Langsenlehner, U., Stojakovic, T., Pichler, M., Gerger, A., Kapp, K.S., & Langsenlehner, T. 2015. The association of an elevated plasma fibrinogen level with cancer-specific and overall survival in prostate cancer patients // World J Urol. - 33. - Р. 1467-1473.
  8. Jabar, N.A. 2011. Extraction of collagen from fish waste and determination of its physico-chemical characteristics.
  9. Wang, B., Wang, Y.M., Chi, C.F., Luo, H.Y., Deng, S.G., & Ma, J.Y. Isolation and Characterization of Collagen and Antioxidant Collagen Peptides from Scales of Croceine Croaker (Pseudosciaena crocea) // Marine Drugs. - 2013. - 11. - Р. 4641-4661.
  10. Андрианова, Л.Е. & Силуянова, С.Н. Раздел 15. Биохимия межклеточного матрикса // Биохимия: Учебник для вузов. - 2003. - С. 687-699.
Год: 2016
Город: Алматы
Категория: Медицина
loading...