ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ОСНОВЕ КУРКУМЫ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ САХАРНОГО ДИАБЕТА, ЕЁ ПОЛУЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
PHARMACEUTICAL COMPOSITION BASED ON TURMERIC FOR TREATING DIABETES MELLITUS, PRODUCTION AND USE THEREOF

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, а именно к созданию фармацевтической композиции на основе куркумы для лечения сахарного диабета (СД) 1 и 2 типа, к способу получения указанной фармацевтической композиции и ее применению.
Известно, что одним из серьезных заболеваний в мире является СД. Несмотря на богатую историю его изучения и успехи в лечении, СД (как 1-го, так и 2-го типов) остается широко распространенной патологией и характеризуется прогрессирующим ростом заболеваемости. Перспективным подходом в лечении СД является использование средств растительного происхождения или их экстрактов. Одним из таких средств является молотая куркума (измельченные корневища растения Curcuma longa).
Выделены главные биологически активные вещества, содержащиеся в корневище растения Curcuma longa. В составе химических компонентов экстрактов куркумы обнаружены углеводы (4,7-8,2%), эфирные масла (2,44%), жирные кислоты (1,7-3,3%), куркуминоиды (куркумин, деметоксикуркумин и бисдеметоксикуркумин), содержание которых приблизительно составляет 2%, хотя может достигать 2,5-5,0% от сухой массы, а также полипептиды, такие как турмерин (0,1% сухого экстракта) (1. Srinivas L., Shalin V.K., Shylaj М. Turmerin: a water soluble antioxidant peptide from turmeric (Curcuma longa) // Arch. Biochem. Biophys. 1992. 292. (2). 617-623).
Принято считать, что действующим началом корневища Curcuma longa являются куркуминоиды (куркумин, деметоксикуркумин и бисдеметоксикуркумин, главный из них по содержанию - куркумин), однако проведенные некоторыми авторами настоящего изобретения эксперименты с молотой куркумой и куркумином показали, что применение куркумы вызывает гипогликемический эффект при аллоксан-индуцированном СД у крыс на протяжении всего периода наблюдения, в то время как использование куркумина оказывает кратковременное действие только на 1 сутки эксперимента. Логично сделать вывод, что наблюдаемый гипогликемический эффект куркумы связан с содержанием в составе растения не только и не столько куркумина, сколько наличием в нем витаминов, макро- и микроэлементов, а также биологически активных веществ, обладающих широким спектром действия (2. Гайдарова А.П., Корощенко Г.А., Айзман Р.И. Влияние куркумы и куркумина на углеводный обмен при аллоксан-индуцированном сахарном диабете у крыс // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - №5.; URL: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=14779 (дата обращения: 23.09.2020)).
Известны «Средство и способ комплексной терапии больных сахарным диабетом», в которых средство для комплексной терапии больных сахарным диабетом 2 типа содержит один компонент: очищенное и высушенное корневище растения Curcuma Longa в виде порошка с конечным размером частиц 0,060-0,075 мм (3. Пат. РФ №2548731, кл. А61К 36/9066, кл. А61Р 3/10, опубл. 20.04.2015).
Недостатком данного технического решения является тот факт, что используется молотая куркума, а не ее экстракт, который мог бы усилить действие средства.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является «Фармацевтическая композиция для регулирования сахара и жира в крови, ее получение и применение», в котором композиция (а не однокомпонентное средство), в частности, содержит экстракт измельченных корневищ куркумы. Фармацевтическая композиция многокомпонентна. Способ получения фармацевтической композиции (один из вариантов в патенте, наиболее близкий к настоящему техническому решению и выбранный за прототип) включает получение экстракта куркумы (дистилляцией с водяным паром). Корневища измельчают, добавляют воду в десятикратном количестве и проводят экстракцию дистилляцией с водяным паром в течение 8 час. Эфирное масло, водный раствор и остаток собирают и хранят в качестве заготовки, из которой получают комплекс, используя бета-циклодекстрин в 8-кратном количестве и воду в 80-кратном количестве, путем перемешивания при 50°С в течение 1 час, охлаждают в течение ночи и фильтруют, затем сушат при низкой температуре (40°С) и измельчают. Получают тонкоизмельченный порошок. Не менее сложно получают порошки экстрактов других входящих в композицию растений (в некоторых случаях экстрагентом является этанол). Затем порошки экстрактов смешивают и в дальнейшем получают гранулы, таблетки или капсулы. Применяется фармацевтическая композиция для лечения СД 1 и 2 типов (4. Пат. РФ №2409381, кл. А61К 36/9066, кл. А61К 36/77, кл. А61К 36/718, кл. А61К 36/481, кл. А61К 36/185, кл. А61К 36/02, кл. А61Р 3/06, кл. А61Р 3/10, опубл. 20.01.2011).
Основными недостатками технического решения, выбранного за прототип, с точки зрения настоящего изобретения, являются многокомпонентность фармацевтической композиции и сложный, многостадийный способ ее получения, включающий жидкофазные стадии и сушку.
Задача, решаемая заявляемым техническим решением, заключается в упрощении состава заявляемой фармацевтической композиции до двух компонентов, в упрощении способа получения заявляемой фармацевтической композиции за счет исключения жидкофазных стадий и сушки, в результативном применении заявляемой фармацевтической композиции для лечения СД 1 и 2 типов.
Задача, решаемая заявляемым составом, заключается в упрощении состава заявляемой фармацевтической композиции до двух компонентов.
Задача, решаемая заявляемым способом получения заявляемой фармацевтической композиции, заключается в упрощении способа за счет исключения жидкофазных стадий и сушки.
Задача, решаемая заявляемым применением, заключается в результативном применении заявляемой фармацевтической композиции для лечения СД 1 и 2 типов.
Для решения поставленных задач потребовались длительные исследования (в частности, в связи с тем, что, как указано выше, за общий эффект ответственен не только и не столько куркумин, что не позволило использовать содержание куркумина как критерий при оптимизации состава и способа получения заявляемой фармацевтической композиции).
Поставленная задача решается благодаря заявляемому составу фармацевтической композиции на основе куркумы. Фармацевтическая композиция настоящего изобретения (ФКНИ) является механокомпозитом, содержащим 6% масс. гидрокарбоната натрия Е500 (ii) и 94% масс, воздушно-сухой молотой порошкообразной куркумы (т.е. измельченных корневищ растения Curcuma longa).
Смысл термина механокомпозит заключается в подчеркивании фундаментальных отличий в строении и свойствах порошковых материалов - смешанных систем, сформированных при обработке в специальных мельницах-активаторах. Отличительным признаком механокомпозита является наличие развитой, с особыми свойствами, поверхности раздела фаз растительного сырья и реагента и связанная с данным эффектом повышенная реакционная способность (5. Механокомпозиты - прекурсоры для создания материалов с новыми свойствами / [А.И. Анчаров и др.]; отв. ред. О.И. Ломовский; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т химии твердого тела и механохимии [и др.]. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2010. (Интеграционные проекты СО РАН; вып. 26). С. 5). Иными словами, частицы компонентов механокомпозита не просто измельчены и перемешаны, а вбиты или вдавлены друг в друга, вследствие чего легко реагируют между собой.
Механокомпозит образуется благодаря механохимической обработке воздушно-сухой смеси сырьевых компонентов в мельнице-активаторе. При этом происходит частичный гидролиз клеточных стенок порошкообразной куркумы с помощью гидролизующего компонента - гидрокарбоната натрия Е500 (ii), вследствие чего жидкое содержимое разрушенных клеток экстрагируется в жидкую фазу, присутствующую в воздушно-сухом механокомпозите (воздушно-сухие порошки являются капиллярно-пористыми системами, всегда содержащими влагу). При последующем хранении полученного механокомпозита продолжается процесс взаимодействия компонентов. Твердые материалы механокомпозита (частицы гидрокарбоната натрия Е500 (ii) и куркумы) служат матрицей, аккумулирующей жидкую фазу - экстракт, который окончательно выходит из матрицы уже при применении ФКНИ.
Указанная картина соответствует современному понятию «mechanochemically assisted extraction» (6. Lomovsky О., Lomovsky I. Mechanochemically Assisted Extraction // in Enhancing Extraction Processes in the Food Industry, ed. by N. Lebovka, E. Vorobiev, F. Chemat, NY - London: CRC Press, 2011, ISBN: 978-1-4398-4593-6); на русском языке краткого термина нет, наиболее грамотно говорить: контролируемое изменение структуры и состава растительного сырья механохимическими методами для интенсификации экстракции биологически активных соединений (именно так и называется проект РНФ №16-13-10200, в рамках выполнения которого получены результаты заявляемого технического решения).
Гидрокарбонат натрия Е500 (ii) (другое название - пищевая сода) должен соответствовать требованиям ГОСТ 32802-2014 (7. ГОСТ 32802-2014. Межгосударственный стандарт. Добавки пищевые. Натрия карбонаты Е500. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2015).
Исходная воздушно-сухая куркума молотая порошкообразная должна соответствовать требованиям ГОСТ ISO 5562-2017 (8. ГОСТ ISO 5562-2017. Межгосударственный стандарт. Пряности. Куркума целая и молотая (порошкообразная). Технические условия. М.: Стандартинформ, 2017).
Поставленная задача также решается благодаря заявляемому способу получения ФКНИ, в котором, согласно изобретению, воздушно-сухую куркуму молотую порошкообразную смешивают с гидрокарбонатом натрия Е500 (ii) в соотношении 94: 6 по массе, соответственно, и полученную смесь в воздушно-сухом состоянии подвергают механохимической обработке в мельнице-активаторе, сепарируют на фракции, причем грубую фракцию затем возвращают на повторную обработку в мельнице-активаторе, а целевую фракцию пропускают через металлоуловитель.
2
Предпочтительно в качестве мельницы-активатора использовать проточную роликовую центробежную мельницу-активатор (марки РМ-10, разработка и производство ИХТТМ СО РАН, г. Новосибирск), обеспечивающую ускорение воздействующих тел 80 м/с и время пребывания в зоне обработки 2,5 мин. Настройка системы охлаждения мельницы-активатора обеспечивает выход продукта с температурой не выше 70°С во избежание пересушивания, препятствующего гидролизу и экстракции внутри матрицы. Экспериментально установлено, что данные параметры механохимической обработки позволяют получить ФКНИ с антидиабетическим эффектом.
При измельчении всегда получают определенное количество грубой фракции в целевом продукте. В то же время известно, что оптимальный конечный размер частиц куркумы должен составлять 60-75 мкм, поскольку при приеме порошка должны быть активно задействованы рецепторы ротовой полости, раздражение которых позволяет более эффективно активизировать нейроэндокринную систему регуляции; кроме того, большая дисперсия измельчения позволяет увеличить площадь всасывания всех полезных составляющих растения в тонком кишечнике (3). Поэтому для удаления грубой фракции используют общепринятые сепарирующие устройства (воздушный сепаратор либо вибрационное сито, заключенное в герметичный кожух). Грубая фракция затем возвращается на повторную обработку в мельнице-активаторе.
Металлоуловитель используется для удаления из готового продукта металлических примесей, которые, в случае превышения норм их содержания, размера и массы отдельных частиц, способны травмировать пищеварительный тракт потребителя ФКНИ.
Вся совокупность указанных выше параметров и обстоятельств позволяет получить ФКНИ с антидиабетическим эффектом.
Осуществление заявляемого изобретения показано в примерах.
Пример 1. Получение ФКНИ
2
Куркуму молотую порошкообразную по ГОСТ ISO 5562-2017 смешивают с гидролизующим компонентом - гидрокарбонатом натрия Е500 (ii) по ГОСТ 32802-2014 до однородного состава в соотношении 94: 6 по массе. Смесь обрабатывают в проточной роликовой центробежной мельнице-активаторе РМ-10 (ИХТТМ СО РАН, г. Новосибирск) при ускорении воздействующих тел 80 м/с и времени пребывания в зоне обработки 2,5 мин, причем настройка системы охлаждения мельницы-активатора обеспечивает выход продукта с температурой не выше 70°С, а затем сепарируют в классификаторе частиц типа КЦЕ (ИХТТМ СО РАН, г. Новосибирск) или в вибрационном сите с сеткой №0063, заключенном в герметичный кожух, на две фракции: грубую, которую возвращают на повторную обработку в мельнице-активаторе, и тонкую, которую затем пропускают через металлоуловитель и получают целевой продукт, удовлетворяющий условию: остаток после сухого просева на сите с сеткой №0063 не более 10%. Полученный продукт представляет собой тонкоизмельченный порошок желто-розового цвета.
Пример 2. Экспериментальное изучение ФКНИ на крысах с аллоксан-индуцированным СД
Цель: исследование влияния ФКНИ на углеводный и водно-солевой гомеостаз, а также функции почек крыс при аллоксан-индуцированном СД.
Методика
Эксперименты были выполнены на взрослых самцах крыс линии Wistar массой тела 250-300 г. У животных моделировали СД, для чего крысам однократно вводили в межлопаточную область 10%-ный раствор аллоксана из расчета 0,1 мл/100 г массы тела (9. Можейко Л.А. Экспериментальные модели для изучения сахарного диабета. Часть I. Аллоксановый диабет. Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2013; 3 (43): 26-29). Аллоксан-индуцированный СД представляет собой модель СД 1 и 2 типа, поскольку аллоксан как поражает инсулярный аппарат поджелудочной железы, так и изменяет чувствительность тканей к инсулину. Все животные были поделены на 3 группы: получавшие стандартный корм (1-я группа) и дополнительно к нему добавку в виде порошка ФКНИ (2-я группа) в количестве 2% от массы корма. Кроме того, была выделена контрольная группа, состоявшая из интактных животных на стандартном рационе. Каждая группа состояла из 10 животных.
Все группы животных находились в стандартных условиях вивария и имели свободный доступ к воде и пище в течение суток.
На 7 сутки эксперимента проводили исследование функции почек путем анализа фоновых проб мочи, собранных в обменных клетках за 3-5 часов наблюдения, а также оценку почечной реакции на пероральное введение 5% от массы тела водной нагрузки через зонд. Пробы мочи после водной нагрузки собирали в течение 3 часов. В конце эксперимента у животных под эфирным наркозом из нижней полой вены забирали пробы крови объемом 5 мл в охлажденные и обработанные безнатриевым гепарином пробирки для последующего физико-химического анализа плазмы.
+
+
Содержание основных метаболитов в плазме крови, отражающих состояние углеводного и водно-солевого гомеостаза, а также функциональное состояние почек (креатинин, мочевина) определяли колориметрическим методом (анализатор «BS-200E», Китай); глюкозу - электрохимическим методом («Super GL», Dr. Muller, Германия); концентрацию электролитов в моче и плазме (Na, К) измеряли методом пламенной фотометрии (пламенный фотометр BWB-XPF, Великобритания); осмолярность этих биологических жидкостей - методом криоскопии (миллиосмометр «Osmomat», Германия).
Расчет водо- и ионовыделительной функций почек проводили по общепринятым формулам (10. Наточин Ю.В. Физиология почки: Формулы и расчеты. Ленинград: Изд-во Наука, 1974). Статистический анализ результатов исследования выполняли с использованием стандартных программ пакета Exel 2010 на основе определения средних арифметических (М) и их ошибок (±m). Достоверность различий оценивали по непараметрическому критерию Вилкоксона-Манна-Уитни для независимых выборок и t-критерию Стьюдента для зависимых величин при уровне значимости ≤ 0,05.
Все эксперименты проводили в соответствии с Международными рекомендациями по проведению биомедицинских исследований с использованием животных, принятыми Международным советом научных обществ (CIOMS) в 1985 г., со ст. XI Хельсинской декларации Всемирной медицинской ассоциации (1964 г.) и правилами лабораторной практики в РФ (Приказ МЗ РФ от 19.06. 2003, №267).
Результаты
Были проанализированы биохимические показатели крови у крыс с моделью СД в условиях покоя утром натощак и после 7-дневного приема ФКНИ. Как видно из таблицы 1, концентрация креатинина в плазме достоверно увеличивалась по сравнению с контролем. При этом ФКНИ вызвала достоверное понижение концентрации данного метаболита в плазме.
Поскольку креатинин является основным индикатором функционального состояния почек, можно сделать вывод, что ФКНИ способствовала улучшению функций органа при СД. На это же указывают данные о концентрации мочевины у животных в разных группах. Изменения концентрации глюкозы в крови животных с аллоксан-индуцированным СД свидетельствуют, во-первых, о развитии патологии после инъекции аллоксана и, во-вторых, о гипогликемическом эффекте ФКНИ. Таким образом, ФКНИ вызывала понижение концентрации глюкозы, креатинина, мочевины, осмолярности плазмы и нормализацию концентрации натрия и калия. Следовательно, прием ФКНИ крысами с СД способствовал нормализации большинства показателей, характеризующих углеводный и водно-минеральный гомеостаз и функциональное состояние почек.
Полученные данные о повышении концентрации креатинина в плазме крови при аллоксан-индуцированном СД диктовали необходимость оценки осмо- и ионорегулирующей функций почек при СД. Поскольку наиболее отчетливо резервные возможности органа выявляются в условиях водно-солевых нагрузочных проб (11. Айзман Р.И., Великанова Л.К. Оценка водно-солевого обмена и функции почек с помощью нагрузочных проб. В кн.: Новые методы научных исследований в клинической и экспериментальной медицине, Новосибирск: НГМИ. 1980; 5-13), были проанализировали парциальные функции почек крыс не только в условиях покоя натощак, но и после 5%-ной водной нагрузки (таблица 2).
Анализ диуретической функции почек в условиях фона показал, что крысы с СД имеют достоверно более высокий уровень мочеотделения, чем здоровые животные, за счет сниженной реабсорбции жидкости. Параллельно повышению экскреции жидкости увеличивалось выведение натрия и калия, что также повышало осмотический клиренс. Это было обусловлено снижением реабсорбции электролитов в почечных канальцах, о чем свидетельствовало достоверное повышение экскретируемой фракции катионов. Прием ФКНИ способствовал уменьшению описанных изменений почечных функций. Таким образом, меньшие гомеостатические сдвиги в плазме крови у крыс с СД после приема ФКНИ, несомненно, были обусловлены частичной нормализацией функций почек.
H2O
H2O
После водной нагрузки выявились меньшие резервные возможности осмо- и ионорегулирующих механизмов у животных с СД по сравнению с контролем. Если у интактных крыс развивалась выраженная диуретическая реакция с экскрецией осмотически свободной жидкости (C становилась положительной) и более выраженным торможением ее реабсорбции (%R достигал 88,1%), то при СД отмечалась парадоксальная реакция - снижение по сравнению с фоном диуреза и повышение реабсорбции жидкости без существенных изменений осморегулирующих процессов. В контроле в ответ на прием жидкости выведение натрия снижалось, а калия - возрастало, тогда как при СД отмечалось уменьшение экскреции обоих катионов.
Следовательно, ФКНИ в условиях покоя способствовала уменьшению нарушений осмо- и ионорегулирующей функций почек при СД, однако при напряжении функционирования органа после водной нагрузки эти эффекты были выражены значительно слабее, что может быть обусловлено недостаточностью резервных механизмов, необходимых для нормализации почечного ответа.
Заключение
Таким образом, анализ полученного материала позволил заключить, что ФКНИ при СД способствовала нормализации гомеостатических показателей плазмы, характеризующих углеводный и водно-минеральный баланс, благодаря улучшению функционального состояния почек. Этот эффект особенно проявлялся в условиях покоя.
Достигаемый технический результат заявляемого технического решения заключается в упрощении состава заявляемой фармацевтической композиции до двух компонентов, в упрощении способа получения заявляемой фармацевтической композиции за счет исключения жидкофазных стадий и сушки, в эффективности заявляемой фармацевтической композиции против СД 1 и 2 типа.
Использование изобретения позволит с помощью нового, технологически простого безотходного способа получать полезный продукт - ФКНИ, обладающую эффективностью против СД 1 и 2 типа.
Общественно-полезный эффект использования изобретения заключается в применении ФКНИ для лечения СД 1 и 2 типа.
Дополнительным положительным эффектом, достигаемым изобретением, является возможность применения разработанного продукта в пищевых целях (поскольку ФКНИ состоит из компонентов, применяемых в пищевых целях).
Изобретение создано за счет гранта Российского научного фонда (проект №16-13-10200).