Препарату на основе ботулотоксина типа А – одного из самых опасных природных ядов, известных современной науке – ученые Ростеха находят все новые применения в медицине.
В период Древнего Египта божество Анубис с головой шакала и телом человека, являясь покровителем некрополей, также почитался как хранитель ядов и лекарств. К слову, именно он занимался погребением бога Осириса, ставшего впоследствии царем загробного мира. Анубис завернул тело божества в ткани, которые были пропитаны специальным составом. Так, благодаря свойствам различных веществ, появилась первая мумия.
В Древней Греции и Риме, в свою очередь, яды нередко применяли для устранения соперников и даже использовали в качестве инструмента правосудия. Например, токсичные свойства многолетнего растения аконит (лат. Aconítum), содержащего алкалоид – аконитин, применяли для умерщвления преступников, приговоренных к смертной казни. Кроме того, всем известный древнегреческий философ Сократ также закончил свои дни, приняв растительный яд.
Иными словами, свойства различных веществ известны человечеству еще со времен Древнего Египта и античности. В силу объективных причин люди, безусловно, стараются избегать всего, что содержит страшное слово «яд». Но благодаря современным технологиям, смертельные вещества в наши дни также способны стать и лекарством от целого ряда серьезных заболеваний. Но обо всем по порядку.
Опасные связи
Яды – это вещества, способные при попадании в организм в определенных дозировках относительно массы тела вызывать интоксикацию или летальный исход. Все они способны проникать в организм человека самыми разнообразными способами.
Один из наиболее распространенных вариантов – пероральный. Например, никотин, фенол и цианиды усваиваются через слизистую оболочку ротовой полости и в желудочно-кишечном тракте. В газообразном состоянии опасные вещества (формальдегид, сероводород и другие) попадают в кровь ингаляционно – с помощью верхних дыхательных путей. Соли ртути и таллия, например, способны попадать в организм при соприкосновении с кожным покровом.
По своему происхождению все яды в широком смысле делятся на органические и неорганические. К числу органических ядов относятся все те, что продуцируются бактериями (бактериотоксины) и плесневыми грибами (микотоксины), выделяются растениями (фитотоксины) и животными. Это токсичные вещества белковой природы.
К неорганическим ядам относятся различные химические соединения в виде солей металлов, щелочи, кислот, а также их производные. Одним из наиболее ярких примеров таких опасных химических связей является цианистый калий.
Значимым отличием токсинов белковой природы от неорганических ядов является способность первых проявлять антигенные свойства. Иными словами, при попадании в организм человека вырабатывать к ним же иммунитет.
Этот факт наглядно демонстрируется историей правителя Понтийского царства Митридата VI (117–63 до н.э.), который с детства приучал организм к известным в тот период ядам, постепенно увеличивая дозы. И, когда он решил покончить жизнь самоубийством, ему пришлось использовать меч, поскольку яды оказались бессильны. Так ли это на самом деле – неясно, но в токсикологии такую невосприимчивость, выработанную путем систематического приема ядов в малых дозах, и сегодня называют «митридатизм».
Кроме того, как правило, неорганические яды – известные современной науке – имеют свои антидоты (вещества, способные нейтрализовать токсичное действие), чего нельзя сказать обо всех органических токсинах. Из-за этого последние являются наиболее опасными.
Один на миллион
Интересный факт, но не все знают, что плесневые грибы или бактерии сами не являются причиной отравления организма. Например, дизентерию и сальмонеллез вызывают не бактерии из рода шигелл (лат. Shigella) и сальмонелл (лат. Salmonella), а токсины, выделяемые ими в процессе жизнедеятельности. Более того, множество ключевых симптомов различных инфекционных заболеваний обусловливаются ростом концентрации этих токсинов и их активным действием на организм.
К одному из наиболее сильнодействующих токсинов, относящихся к органическим ядам, которые известны современной науке, относится ботулотоксин. По данным исследований Американской медицинской ассоциации, всего один грамм этого кристаллизованного вещества, способен убить 1 млн человек.
Токсин вырабатывается анаэробными бактериями рода клостридий (лат. Clostridium botulinum). Они размножаются исключительно при полном отсутствии кислорода. Например, консервированная продукция и колбасные изделия могут стать идеальными условиями для жизнедеятельности данного рода бактерий.
Попадая в организм вместе с пищей, ботулотоксин воздействует на нервную систему, вызывая нарушения в ее работе за счет блокирования нервно-мышечной передачи, что может приводить к парализации дыхательных мышц и сердца. Ботулотоксин опасен еще и тем, что не обладает вкусом, цветом и запахом.
Известны семь типов ботулинических токсинов (А, B, С, D, E, F, G), вырабатываемых бактериями различных штаммов. Различия в их структуре – набор и количество аминокислот, последовательность их сцепления, иммуногенные свойства, уровень токсичности. И, хотя по характеру влияния на организм они похожи друг на друга, антидот для одного вида токсина не способен нейтрализовать действие другого.
Наиболее опасным для организма человека признан токсин типа А. Заболевание, вызванное ботулотоксином, впервые было зафиксировано в Германии в XVIII веке. Симптомы проявились после употребления в пищу колбасного изделия. Отсюда общепринятое название болезни – ботулизм (от лат. Botulus – колбаса).
Яды на страже…
Еще несколько десятилетий назад упоминание о ботулотокснинах приводило в беспокойство мировое сообщество, которое знало о свойствах опасного яда.
Военные, в свою очередь, раздумывали о применении свойств токсина в качестве оружия массового поражения. Например, во время Второй мировой войны ботулотоксин типа А всерьез рассматривался Соединенными Штатами Америки, Англии и Канады как перспективное биологическое оружие. Более того, есть версия, что токсин даже был использован представителями чехословацкого сопротивления для убийства одного из нацистских деятелей, координатора деятельности по борьбе с внутренними врагами Третьего рейха Рейнхарда Гейдриха.
Интерес к одному из опаснейших ядов с точки зрения медицины появился в XX веке, когда его всесторонние исследования в военных целях легли в основу получения высокоочищенного кристаллического ботулинического токсина типа А.
В 70-х годах прошлого столетия очищенный токсин в медицинских целях впервые применил американский врач-офтальмолог Алан Скотт, который делал инъекции этого вещества в микродозах в орбитальную мышцу глаза для лечения блефароспазма. Успешный опыт американского ученого стал движущей силой для проведения дальнейших исследований и его применения в мирных целях.
Яды и медицина: наши дни
Сегодня препараты на основе ботулинического токсина применяются в медицине для лечения целого ряда заболеваний, а за микродозы этого «яда» миллионы пациентов по всему миру готовы добровольно доплачивать. Россия в этом плане не исключение, и вот почему.
В 2014 году на российский рынок поступил первый лекарственный препарат на основе ботулинического токсина типа А отечественного производства. Разработчиком выступило научно-производственное объединение «Микроген» (входит в холдинг «Нацимбио» Госкорпорации Ростех).
Для производства препарата ученые предприятия разработали специальную технологию очистки опасного токсина, которая позволила до стадии культивирования избавляться от 90% высокомолекулярных белковых загрязнителей, что снижает общую белковую нагрузку на организм человека и минимизирует вероятность развития аллергических реакций.
Впервые российская новинка была применена в косметологии – для коррекции мимических морщин. Механизм действия ботулотоксина позволял снизить активность мышц, что приводило к сглаживанию гиперкинетических морщин лица. По оценкам аналитиков Ростеха, в эстетической практике за последние пять лет первый отечественный ботулотоксин применен более чем у 850 000 человек.
Успешное применение токсина в косметологии позволило ученым Ростеха продолжить изучение его действия и в других областях медицины. Результатом работы стало расширение показаний к применению – препарат стал первой альтернативой иностранным аналогам в эстетической косметологии и в лечении неврологических заболеваний, поддающихся терапевтической коррекции ботулиническими токсинами типа А.
В общей сложности сегодня российская разработка применяется более чем по пяти показаниям в медицине. В частности, препарат используется для лечения блефароспазма, спастичности мышц верхних конечностей после инсульта, при гипергидрозе, а также является первым российским лекарственным средством на основе ботулотоксина, применяющимся в лечении спастических форм детского церебрального паралича (ДЦП) в возрастной группе от 12 до 17 лет.
В 2019 году ученые Ростеха также приступили к клиническим исследованиям токсина для расширения возможностей его применения в терапии цервикальной дистонии и лечения хронической мигрени. Завершение исследований запланировано на 2020 год.
Видимо, прав был швейцарский алхимик, врач и философ, один из основоположников современной фармакологии Парацельс, живший в далеком XVI веке, когда говорил: «Всё – яд, всё – лекарство. То и другое определяет доза». И кто знает, возможно, в скором будущем вещества, считающиеся сегодня крайне опасными, в том числе благодаря активной деятельности российских ученых, позволят создать первое лекарство, способное вылечить даже на самых поздних стадиях опаснейших заболеваний.
