О природе полос в ИК-спектре гуматов пелоидов

16 (1): 21-26.

11. Mollinedo F., Borregaard N., Boxer L.A. Novel trends in neutrophil structure, function and development. Immunol Today. 1999; 20 (12): 535-537.

12. Segal A.W. How neutrophils kill microbes. Ann. Rev. Immunol. 2005; 23: 197-223.

13. Klebanoff S.J. Myeloperoxidase. Proc. Assoc. Am. Physicians. 1999; 111 (5): 383-389.

14. Di Carlo E., Forni G., Lollini P., Colombo M.P., Modesti A., Musiani P. The intriguing role of polymorphonuclear neutrophils in antitumor reactions. Blood. 2001; 97 (2): 339-345.

15. Knaapen A.M., Gungor N., Schins R.P., Borm P.J., Van Schooten F.J. Neutrophils and respiratory tract DNA damage and mutagenesis: A review. Mutagenesis. 2006; 21 (4): 225-236.

16. Schmielau J., Finn O.J. Activated granulocytes and granulocyte-derived hydrogen peroxide are the underlying mechanism of suppression of t-cell function in advanced cancer patients. Cancer Res. 2001; 61 (12): 4756-4760.

17. Karpishchenko A.I. Meditsinskie laboratornye tekhnologii: spravochnik [Medical laboratory techniques: Manual]. St. Petersburg; 1999. 649 (in Russian).

18. Nikiforova Z.N., Varlan G.V., Shevchenko V.E., Dmitrieva N.V. Vliyanie khimioterapii na kislorodzavisimuyu antimikrobnuyu aktivnost' neytrofilov u bol'nykh rakom molochnoy zhelezy [Chemotherapy effect on neutrophil oxygen-dependent antimicrobial activity in breast cancer patients]. Journal of N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center RAMS. 2007; 18 (3): 61-66 (in Russian).

19. Antoneeva I.I. Kislorodzavisimaya antimikrobnaya sistema neytrofilov v dinamike razvitiya raka yaichnikov [Oxygen-dependent antimicrobial system of neutrophils in the dynamics of ovarian cancer]. Kazanskiy meditsinskiy zhurnal. 2008; 89 (4): 476-478 (in Russian).

20. Lanza F. Clinical manifestation of myeloperoxidase deficiency. J. Mol. Med. (Berl.). 1998; 76 (10): 676-681.

УДК 547.992:615838.7:616-073.584

О ПРИРОДЕ ПОЛОС В ИК-СПЕКТРЕ ГУМАТОВ ПЕЛОИДОВ

М.А. Кривопалова1, Н.П. Аввакумова1, Ю.В. Жернов2, Д.В. Воробьев3, С.Х. Шарипова1, И.В. Фомин1

1ГБОУ ВПО «Самарский государственный медицинский университет» Минздрава России,

г. Самара, Россия;

2ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России, г. Москва, Россия;

3ООО «Центр медицинских инноваций доктора Воробьева Д.В.», г. Самара, Россия

e-mail: zhernov@list.ru

Доказана высокая эффективность использования гуминовых кислот при лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний опорно-двигательной системы методом трансдермальной элек-трофармстимуляции, в связи с чем целью настоящего исследования является изучение возможности получения, применения в медицине и стандартизации фармакологических препаратов -гуматов. В ходе исследования были получены гуматы цинка, меди (II), кадмия и впервые определено количественное содержание в них металлов. Анализ ИК-спектров гуматов с различным содержанием металлов позволил доказательно отнести наиболее интенсивные полосы в области 1720-1110 см-1. Выявлена прямо пропорциональная зависимость между интенсивностью максимумов в области 1720-1615 см-1 и количеством металла в структуре гумата. Установлена последовательность взаимодействия ионов металла с функциональными группами гуминовых кислот. Наиболее активными в отношении к ионам металлов являются карбоксильные группы. После их полного связывания происходит взаимодействие ионов металла с гидроксигруппами гуминовых кислот.

Ключевые слова: лечение заболеваний опорно-двигательной системы, трансдермальная элек-трофармстимуляция, гуминовые кислоты, пелоиды, гуматы, ИК-спектроскопия.

Введение. Гуминовые вещества низкоминерализованных иловых сульфидных грязей являются результатом переработки микроорганизмами органических и растительных остатков. Их формирование происходит в восстановительной среде в условиях максимальной гидротермальности. В связи с этим гуминовые вещества пелоидов имеют существенные отличия от гуминовых веществ почвенного происхождения. Гуминовые вещества пелоидов условно подразделяются на три фракции: гуминовые, гиматомелановые и фульвовые кислоты. Деление основано на различиях в молярных массах фракций и особенностях их выделения [1]. В настоящее время установлена биологическая активность гуминовых кислот пелоидов, проявляющих антиоксидантные, репаративные, иммуно-протекторные свойства [2, 3]. Гуминовые кислоты являются малотоксичными веществами [4]. Гетерофункциональность и полидисперсность гуминовых кислот обусловливают их высокую химическую активность и способность взаимодействовать с соединениями как органического, так и неорганического характера. Так, введение в состав гуминовых кислот ионов металлов моделирует направленность воздействия гуматов и обусловливает комплексность биологического действия препаратов [5].

Доказана высокая эффективность использования гуминовых кислот и их производных при лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний опорно-двигательной системы [6, 7]. Однако широкое их применение в медицине и фармации ограничено из-за сложности контроля их качества и разработки нормативных документов на стандартные образцы. Сама процедура выделения гуминовых кислот из нативной грязи [8] предполагает определенную степень деструкции макромолекул, учесть которую не представляется возможным. В связи с этим проблема оценки качества стандартов является весьма актуальной. Современными неразрушающими методами физико-химического анализа соединений, рекомендованными ВОЗ, являются спектральные методы, в частности метод ИК-спектроскопии.

В литературе представлены работы по

спектроскопии гуминовых веществ в основном почвенного происхождения, имеющие описательный характер [9, 10]. Наиболее интенсивные и функционально значимые полосы спектров гуминовых веществ находятся в области 1600-1730 см-1. Однозначная интерпретация полос затруднена, так как в рассматриваемой области спектра проявляются характеристические полосы многих функциональных групп, в т.ч. карбонильных групп различного окружения, ароматических и олефиновых фрагментов [11].

Цель исследования. Получение гуматов цинка, меди (II), кадмия и определение количественного содержания в них металлов путем анализа ИК-спектров для стандартизации и более широкого применения в медицине.

Материалы и методы. Объектом исследования явилась одна из фракций гуминовых веществ низкоминерализованных иловых сульфидных грязей - гуминовые кислоты, которые были выделены по методике, приведенной в работе [9]. Сухое вещество растворяли в минимальном объеме 0,01 М раствора натрия гидроксида с последующим выдерживанием на водяной бане при температуре 40-60 °С. Полученные темноокрашенные растворы отфильтровывали через бумажный фильтр и нейтрализовывали раствором соляной кислоты до нейтрального значения кислотности. Контроль водородного показателя осуществляли с помощью рН-метра. После нейтрализации раствор гуминовых кислот доводили дистиллированной водой до определенного объема для получения 1 % растворов.

Гуматы металлов получали путем добавления к 5 мл 1 % раствора гуминовой кислоты 1 мл (серия А) и 0,5 мл (серия Б) 10 % растворов нитратов цинка, кадмия и меди (II). Во всех растворах наблюдали образование нерастворимых гуматов металлов, которые выделяли фильтрованием. Полученные осадки промывали значительным объемом дистиллированной воды (100 мл) для удаления избытка ионов металлов.

Количественное определение металлов в составе гуматов проводили методом рентге-нофлюоресцентного анализа с помощью энергодисперсионного анализатора БРА-18. ИК-спектры полученных образцов снимали

на ИК-Фурье спектрофотометре Spektrum 100 фирмы Perkin Elmer. Образцы готовили прессованием таблеток с бромидом калия.

Статистическую обработку данных проводили в системе STATISTICA 12.0 для Windows. Для проверки гипотез о значимости различий применялись непараметрические критерии: U-критерий Манна-Уитни для независимых выборок, W-критерий согласованных пар Вилкоксона для зависимых вы-

борок. В качестве значимых принимались результаты со степенью достоверности не ниже 95 % (р<0,05).

Результаты и обсуждение. Содержание цинка, кадмия и меди (II) в образцах серии А, полученных в условиях избытка солей металлов, составило 15,6, 23,0 и 12,8 %масс. соответственно (табл. 1). Это превышает количество металла в образцах серии Б приблизительно в 1,5 раза.

Содержание металлов в гуматах пелоидов, %масс.

Таблица 1

Серия Цинк

А 15,6 23,0 12,8

Б 10,1 15,56 8,9

%T

ИК-спектры гуматов цинка с различным содержанием металла характеризуются существенными отличиями (рис. 1, 2). Спектр гумата 64

60

55 50 45 40 35 30 25

20 16

цинка серии Б (рис. 1) имеет сходство со спектром гуминовой кислоты [9] и содержит интенсивные полосы в области 1712 и 1610 см-1.

608,95

2845,93 2923,40

3421,55

1711,67 1616,71

1383,86

1068,53 1113,28 1199,10

4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

cm

Рис. 1. ИК-спектр гумата цинка

cm

%T

78 75

70

65

60

55

50

45

40

35 32

473,32

4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400

ст

-1

Рис. 2. ИК-спектр гумата цинка

В ИК-спектре гумата цинка с повышенным содержанием металла (серия А) полоса с частотой 1712 см-1 практически полностью исчезает и проявляется в виде маловыражен-ного перегиба на склоне максимума с частотой 1610 см-1, интенсивность которого резко увеличивается (рис. 2) по сравнению со спектром серии Б. Увеличение интенсивности пика с частотой 1610 см-1 и симбатное уменьшение интенсивности полосы с частотой 1712 см-1 в ряду «гуминовая кислота - гумат серии А - гумат серии Б» позволяют отнести указанные полосы к свободной карбоксильной группе (-СООН) и карбоксилат-иону (-СОО ) соответственно. Следует отметить, что приведенное отнесение полос не исключает наличие в структуре соединений олефи-новых и ароматических фрагментов.

Сравнение относительной интенсивности полос карбоксилат-иона и карбоксильной группы в спектрах гуматов цинка серии А и серии Б показало, что увеличение содержания металла в 1,5 раза вызывает рост интенсивности полосы с частотой 1610 см-1 в 3 раза.

Описанные изменения характерны также

для спектров гуматов меди и кадмия (рис. 3, 4). Относительная интенсивность полосы с частотой 1610 см-1 в спектрах гуматов кадмия и меди возрастает приблизительно в 2,32,5 раза при увеличении концентрации металла в 1,5 раза, что несколько ниже, чем прирост относительной интенсивности в спектрах гумата цинка.

В коротковолновой области спектров гу-матов цинка, кадмия и меди в области 34403480 см-1 присутствует полоса, соответствующая валентным колебаниям ОН-группы, причем выраженный профиль пика свидетельствует о связанном характере гидро-ксильных групп за счет образования водородных связей. Алифатические фрагменты (метильные и метиленовые) проявляются пиками в области 2850-2950 см-1. Деформационные колебания С-Н-связей находятся в спектрах всех гуматов в интервале значений частот 1370-1400 см-1 (рис. 1-4). Следует отметить, что алифатическая часть структуры гуматов после взаимодействия с ионами металлов не претерпевает существенных изменений и полосы колебаний связей С-Н в ИК-

спектре гуматов металлов имеют такой же вид, как в спектре гуминовой кислоты [8].

Спектр гуматов в области 1050-1260 см-1 существенно отличается от спектра гумино-вых кислот и характеризуется наличием в гу-матах серии Б и в гуминовых кислотах [9] широкой полосы приблизительно одинаковой интенсивности в области 1200-1250 см-1, а также серии хорошо выраженных, хотя и мало интенсивных полос в области 10501200 см-1. В спектрах гуматов серии А (с повышенным содержанием металла) пик с частотой 1245 см-1 практически нивелируется, в связи с чем его можно отнести к колебаниям связей углерод-кислород гидроксильных групп пелоидов (рис. 2-4). Сохранение интенсивности полосы при 1245 см-1 в спектрах гуматов с низким содержанием металлов (рис. 1) и гуминовой кислоты [8] с одновременным уменьшением интенсивности пика при 1720 см-1 позволяет предположить, что ионы металлов в первую очередь взаимодействуют со свободными карбоксильными группами кислот. После связывания СООН-групп осуществляется взаимодействие с гид-

%T 81-/oi 80

78

76

74

72

70

68 -

66

64

62 -

60

58 -

56

54

роксильными группами макромолекул. Остальные полосы спектров в рассматриваемой области принадлежат колебаниям связей углерод-углерод алифатической части молекул.

Заключение. Таким образом, сравнительный анализ спектров полученных в работе гуматов меди (II), кадмия и цинка и гуми-новой кислоты [9] свидетельствует, что полоса с частотой 1720 см-1 отвечает колебаниям свободной карбоксильной группы, с частотой 1610 см-1 - карбоксилат-иону, а пик в области 1245 см-1 - гидроксильным группам соединений. Методика щелочного экстрагирования гуминовых кислот позволяет предполагать существование равновесия между количеством свободной карбоксильной группы и ее ионизированной формы в исходной субстанции. Поэтому предлагаемое отнесение полос справедливо как для производных, так и самих гуминовых кислот.

Данная методика может быть применена для стандартизации лекарственных препаратов на основе гуминовых кислот и их производных для широкого и более эффективного их применения в медицинской практике.

1462,93

1706,29

'1261,53

1398,60

906,29

1090,74 1158,04 1384,47

467,61

1612,38

52 -4000

2852,73

2923,36 3445,01

3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 Рис. 3. ИК-спектр гумата кадмия

400 cm-1

ст-1

Рис. 4. ИК-спектр гумата меди

Литература

1. Аввакумова Н.П., Катунина Е.Е., Кривопалова М.А., Глубокова М.Н., Жданова А.В. Амфифиль-ность гумусовых кислот как фактор гомеостаза лечебных грязей. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009; 1: 1253-1255.

2. Аввакумова Н.П., Кривопалова М.А., Глубокова М.Н., Жданова А.В. Проницаемость в ряду гумусовых кислот пелоидов. Труды IV Всероссийской конференции «Гуминовые вещества в биосфере». 3-8 апреля 2007 г. Москва; 2007: 105-109.

3. Аввакумова Н.П., Герчиков А.Я., Хайруллина В.Р., Жданова А.В. Антиоксидантные свойства гу-миновых веществ пелоидов. Химико-фармацевтический журнал. 2011; 3: 50-51.

4. Жернов Ю.В. Анализ цитотоксичности гуминовых веществ пелоидов. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011; 1 (8): 1996-1998.

5. Аввакумова Н.П., Жернов Ю.В. Изучение антимикробного воздействия хелатных комплексов гуминовых веществ низкоминерализованных иловых сульфидных грязей. Материалы XVI Российского национального конгресса «Человек и лекарство». 11-14 апреля 2009 г. Москва; 2009: 520.

6. Аввакумова Н.П., Воробьев Д.В., Катунина Е.Е., Потапова И.А., Пряхина К.А. Лечение остеохондроза пояснично-крестцового отдела позвоночника с применением пунктурного ДЭНС-фо-реза пелоидапрепарата. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012; 1 (8): 2100-2104.

7. Воробьев Д.В., Константинова Е.С. Комплексное лечение гонартроза с использованием трансдер-мальной электрофармстимуляции. Ульяновский медико-биологический журнал. 2015; 1: 66-69.

8. Аввакумова Н.П., Кривопалова М.А., Фомин И.В., Жданова А.В. Некоторые особенности функционально-группового состава гумусовых кислот пелоидов. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2010; 11: 24-27.

9. Чимитдоржиева Г.Д., Аюрова Д.Б., Андреева Д.Б. Гумус и гуминовые кислоты черноземов Юго-Восточного Забайкалья (Читинская область). Почвоведение. 2008; 2: 168-172.

10. Вишнякова О.В., Чимитдоржиева Г.Д. Гуминовые кислоты лугово-черноземных мерзлотных почв Забайкалья. Почвоведение. 2008; 7: 805-809.

11. Чуков С.Н. Структурно-функциональные параметры органического вещества почв в условиях антропогенного воздействия. СПб.: Изд-во СПбГУ; 2001. 354.

12. Vorobev D. V. Application prospects of transdermal Electropharmstimuiation and Electroapplication in Treatment of Diseases of the musculosceletal System. Int. med. kongr. «Moderne Aspekte der Prophilaxe, Behandlung und Rehabilitation». 10-14 Juni 2004. Hannover; 2004: 167-168.

NATURE OF BANDS IN IR-SPECTRUM OF PELOID HUMATES

M.A. Krivopalova1, N.P. Avvakumova1, Yu.V. Zhernov2, D.V. Vorob'ev3, S.Kh. Sharipova1, I.V. Fomin1

1Samara State Medical University, Samara, Russia; 2National Research Centre «Institute of Immunology», Federal Biomedical Agency of Russia, Moscow, Russia; 3Center of Medical Innovations of Doctor Vorobyov D. V., Samara, Russia

e-mail: zhernov@list.ru

High efficiency of humic acids in the treatment of degenerative-dystrophic diseases of the locomotor system using a method of transdermal electropharmstimulation was proved. The study objective is to examine and standardize such pharmacological drugs as humates, as well as techniques for their production and clinical application. Zinc, copper (II), and cadmium humates were obtained as a part of the study. Quantitive content of metals in their structure was determined for the first time. The analysis of IR-spectrum of humates with various metal content allowed to attribute some vivid bands to 17201710 sm-1 regions of absorbance. Direct proportionality of maximum intensity with frequencies of 1720 and

1615 sm-1 from the quantity of metal in humate structure was detected. The sequence of metals interaction with functional groups of humic acids was defined. Carboxyl groups were the most active to metal ions. After their complete binding there came interaction of metallic ions with hydroxyl groups of humic acids.

Keywords: treatment of locomotor system disorders, transdermal electropharmstimulation, humic acids, peloids, humates, IR-spectroscopy. References

1. Avvakumova N.P., Katunina E.E., Krivopalova M.A., Glubokova M.N., Zhdanova A.V. Amfifil'nost' gumusovykh kislot kak faktor gomeostaza lechebnykh gryazey [Humic acid amphyfility as the factor of medical muds homeastasis]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2009; 1: 1253-1255 (in Russian).

2. Avvakumova N.P., Krivopalova M.A., Glubokova M.N., Zhdanova A.V. Pronitsaemost' v ryadu gumusovykh kislot peloidov [Permeability in the family of peloid humic acids]. Trudy IV Vserossiyskoy konferentsii «Guminovye veshchestva v biosphere» [Proceedings of the 4th All-Russian conference «Humic Substances in Biosphere»]. 2007, April 3-8. Moscow; 2007: 105-109 (in Russian).

3. Avvakumova N.P., Gerchikov A.Ya., Khayrullina V.R., Zhdanova A.V. Antioksidantnye svoystva guminovykh veshchestv peloidov [Antioxidant properties of humic substances isolated from peloids]. Khimiko-farmatsevticheskiy zhurnal. 2011; 3: 50-51 (in Russian).

4. Zhernov Yu.V. Analiz tsitotoksichnosti guminovykh veshchestv peloidov [The analysis of peloids humic substances cytotoxicity]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2011;

1 (8): 1996-1998 (in Russian).

5. Avvakumova N.P., Zhernov Yu.V. Izuchenie antimikrobnogo vozdeystviya khelatnykh kompleksov guminovykh veshchestv nizkomineralizovannykh ilovykh sul'fidnykh gryazey [Study of antimicrobial effects of chelate complexes of humic substances in low-mineralized silt sulfide muds]. Materialy XVI Rossiyskogo natsional'nogo kongressa «Chelovek i lekarstvo» [Proceedings of the 14th Russian National Congress «Man and Medicine»]. 2009, April 11-14. Moscow; 2009: 520 (in Russian).

6. Avvakumova N.P., Vorob'ev D.V., Katunina E.E., Potapova I.A., Pryakhina K.A. Lechenie osteokhodroza poyasnichno-kresttsovogo otdela pozvonochnika s primeneniem punkturnogo DENS-foreza peloidapreparata [Treatment of lumbosacral spine osteochondrosis with the use of peloid drug DENS-puncture phoresis]. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiyskoy akademii nauk. 2012; 1 (8): 2100-2104 (in Russian).

7. Vorob'ev D.V., Konstantinova E.S. Kompleksnoe lechenie gonartroza s ispol'zovaniem transdermal'noy elektrofarmstimulyatsii [Complex treatment of knee osteoarthritis using transdermal electro-pharmaceutical stimulation]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2015; 1: 66-69 (in Russian).

8. Avvakumova N.P., Krivopalova M.A., Fomin I.V., Zhdanova A.V. Nekotorye osobennosti funktsional'no-gruppovogo sostava gumusovykh kislot peloidov [Some features of functional-group structure of humic acids of peloids]. Voprosy biologicheskoy, meditsinskoy i farmatsevticheskoy khimii. 2010;

11: 24-27 (in Russian).

9. Chimitdorzhieva G.D., Ayurova D.B., Andreeva D.B. Gumus i guminovye kisloty chernozemov Yugo-Vostochnogo Zabaykal'ya (Chitinskaya oblast') [Humus and humic acid in chernozems of southeast Transbaikal region (Chita region)]. Pochvovedenie. 2008; 2: 168-172 (in Russian).

10. Vishnyakova O.V., Chimitdorzhieva G.D. Guminovye kisloty lugovo-chernozemnykh merzlotnykh pochv Zabaykal'ya [Humic acids in meadow-chernozemic permafrost soils of the Transbaikal region]. Pochvovedenie. 2008; 7: 805-809 (in Russian).

11. Chukov S.N. Strukturno-funktsional'nye parametry organicheskogo veshchestva pochv v usloviyakh antropogennogo vozdeystviya [Structural and functional parameters of soil organic matter under anthropogenic impact]. St. Petersburg: Izdatel'stvo SPbGU; 2001. 354 (in Russian).

12. Vorobev D.V. Application prospects of transdermal electropharmstimuiation and electroapplication in treatment of diseases of the musculosceletal system. Int. med. kongr. «Moderne Aspekte der Prophilaxe, Behandlung und Rehabilitation». 10-14 Juni 2004. Hannover; 2004: 167-168.

ФИЗИОЛОГИЯ

УДК 61:31:15.9

ПОДХОДЫ К РЕАЛИЗАЦИИ МЕДИКО-АНТРОПОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В РЕШЕНИИ РЕГИОНАЛЬНЫХ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ

С.В. Ермолаева, Р.М. Хайруллин

ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск, Россия

e-mail: erm_iv@mail.ru

Введение. Физическое развитие является чутким индикатором социально-экономических изменений как позитивного, так и негативного характера, определяет основные черты здоровья данного поколения в старших возрастах и позволяет прогнозировать жизнеспособность взрослого населения.

Целью исследования. Совершенствование подходов к оценке физического развития детей школьно-