Liečba reumatoidnej artritídy antibiotikami ukazuje svoju účinnosť, ak je príčina ochorenia spojená s bakteriálnou alebo vírusovou infekciou.

Na základe týchto analýz sa vyvíja komplexná liečba a zvyčajne zahŕňa tieto veľké skupiny látok:

• nesteroidné protizápalové lieky (NSAID);
• základné lieky modifikujúce chorobu;
• glukokortikosteroidy.

Reumatoidná artritída je porucha imunitného systému, ktorá postihuje spojivové tkanivo kĺbov. Pri liečbe sa používajú antibiotiká, pretože krvný test pacienta ukazuje nadmerný počet bielych krviniek a rýchlu sedimentáciu erytrocytov, ktorá je typická pre zápalový proces spôsobený infekciou. Presné príčiny artritídy u konkrétneho pacienta nemusia byť známe.

Výskyt choroby, príznaky a liečba

Na základe výsledkov zberu rodinnej anamnézy sa predpokladá dedičná predispozícia k reumatoidnej artritíde. K vzniku ochorenia prispievajú tieto faktory:

• osýpky, mumps (mumps), respiračné syncytiálne infekcie, iné paramyxovírusy;
• vírus hepatitídy B;
• herpes vírus akéhokoľvek typu;
• cytomegalovírus;
• T-lymfotropný vírus a iné retrovírusy.

Vírus Epstein-Barrovej sa často nachádza v kĺbovej tekutine pacientov s artritídou. Ďalšie vyvolávajúce faktory nie sú spojené s vírusovou infekciou, ale môžu súvisieť s bakteriálnou infekciou:

• hyperinsolácia, spálenie od slnka;
• hypotermia, prechladnutie;
• intoxikácia a otrava;
• dysfunkcie endokrinného systému, hormonálne zmeny počas tehotenstva a menopauzy;
• stresujúce príčiny, chronická únava, prepracovanie, emocionálny šok, depresia;
• cukrovka, chemická závislosť, obezita, duševné choroby.

Artritída môže začať v ktoromkoľvek veku, no zvyčajne sa choroba začína objavovať medzi 20. a 60. rokom života, pričom ženy sú postihnuté trikrát častejšie ako muži. Prvé známky poškodenia možno nájsť na interfalangeálnych distálnych kĺboch, zápästiach a lakťoch. Toto ochorenie sa vyznačuje symetrickou distribúciou. Ako sa prejavuje reumatoidná artritída a ako môžu antibiotiká zmierniť jej príznaky:

• bolesť a stuhnutosť kĺbov, najmä ráno;
• mierna horúčka, mierna zimnica a horúčka podobná chrípke;
• nedostatok chuti do jedla, strata hmotnosti;
• zvýšené potenie rúk a nôh;
• znížená produkcia slín a sĺz;
• anémia;
• bolesť v neprítomnosti pohybu, s dlhým pobytom v jednej polohe, bolesť svalov;
• depresívna nálada až depresia, slabosť, únava.

NSAID sa používajú, ak sa artritída nezhoršuje inými ochoreniami, ako je tuberkulóza. Ak je prítomná niektorá z infekčných chorôb, mala by sa uprednostniť ich liečba. Reumatoidná artritída často vedie k osteoporóze, to znamená k zmene množstva vápnika v kostnom tkanive. Je dôležité upraviť stravovacie návyky pacienta a zabezpečiť mu stravu s vysokým obsahom vápnika a vitamínov D a E. 70 % pacientov s reumatoidnou artritídou sa stáva invalidným v dôsledku neschopnosti používať končatiny na svoj funkčný účel. Reumatoidná artritída má chronický, recidivujúci priebeh a môže progredovať bez lekárskeho zásahu. Iba včasné vyhľadanie lekárskej pomoci pomôže zastaviť progresiu ochorenia.

Nesteroidné protizápalové lieky

Do tejto skupiny liekov patria lieky ako Meloxicam (Movalis), Nimesulid a Celecoxib (Celebrex). Odlišujú sa od ostatných minimálnym počtom vedľajších účinkov so silným účinkom na zápalový proces.
Artritída je vždy spojená s bolesťou a tieto lieky majú analgetický účinok, vďaka čomu sa pacient môže v krátkom čase cítiť lepšie. Výpočet dávky, frekvencie podávania a trvania kurzu sa v každom prípade robí individuálne. Reumatoidná artritída je vo svojej podstate chronický zápalový proces, ktorý môže postihnúť aj iné telesné tkanivá, nielen kĺby. Štúdie artritídy zistili, že postihnutí majú zvýšené riziko vzniku kardiovaskulárnych ochorení a aterosklerózy. Nesteroidné protizápalové lieky sa používajú na zníženie bolestivých symptómov artritídy a skutočná liečba sa vykonáva pomocou dvoch ďalších skupín liekov:

• geneticky upravené lieky (GIBP);
• základné antireumatické lieky.

Okrem toho sa predpisujú glukokortikosteroidy, to znamená buď injekcie hormonálnych liekov do ťažko postihnutého kĺbu, alebo tablety, prípadne masti a krémy.
Lokálne anestetiká môžu byť aj nesteroidné: Ibuprofen, Piroxicam, Diclofenac, Ketoprofen.

Základné antireumatické lieky

Čím skôr pacient vyhľadá pomoc, tým ľahšie je zastaviť progresiu reumatoidnej artritídy. Často sa lieky z tejto skupiny predpisujú na súčasné podávanie s kortikosteroidmi. V niektorých prípadoch je liek neúčinný a pri absencii pozitívneho účinku sa liek do mesiaca a pol nahradí iným. Čo patrí do základného súboru antibiotík na reumu?

• metotrexát;
• enbrel (etanercept);
• wobenzym, phlogenzyme;
• azatioprín;
• cyklosporín A, sandimmun;
• aminochinolínové činidlá;
• D-penicilamín;
• sulfachalazín;
• leflunomid, arava;
• iné lieky, ktoré vám predpísal lekár.

Imunosupresívne lieky by sa mali vyberať s prihliadnutím na iné lieky, ktoré ovplyvňujú ochorenie. Kľúčom k spomaleniu progresívnej reumatoidnej artritídy je správny výber liekov a ich dávkovanie. Trvanie kurzu by malo brať do úvahy pravdepodobnosť recidívy choroby.

Biologické prípravky na liečbu reumatoidnej artritídy

Počas štúdia bunkového delenia malígnych nádorov boli identifikované látky, ktoré selektívne blokujú rast určitých tkanív. Okrem liečby rakoviny našla táto technika uplatnenie pri liečbe autoimunitných porúch, ako je reumatoidná artritída. Proces, ktorý vedie k strate pružnosti kĺbov, nastáva za účasti cytokínov, ktoré ničia membrány buniek synoviálnej membrány a intraartikulárnej tekutiny. Liečba cytostatickými imunosupresívami je založená na blokáde cytokínov, vďaka čomu je možné zachovať celistvosť mnohých tkanív, ktoré tvoria kĺb. Aké lieky z tejto skupiny liekov sa používajú na liečbu artritídy?

• hviezdny;
• orencia;
• mabthera;
• halofuginol.

A ďalšie, napríklad humira, simponi, remicade, simzia, endbrel. Mnoho účinných liekov nie je schválených na distribúciu v Ruskej federácii, ale sú dostupné pre pacientov podstupujúcich liečbu v zahraničí. Pri reumatoidnej artritíde sa aktívne využíva kúpeľná liečba s prechodom fyzioterapie.

• magnetoterapia;
• laserová terapia v množstve nie viac ako pätnásť sedení;
• hemosorpcia;
• plazmaferéza;
• ultrafialové ožarovanie postihnutých kĺbov;
• elektroforéza dimetylsulfoxidu vápenatého, nesteroidných protizápalových liekov a salicylátov;
• impulzné prúdy, hydrokortizónová fonoforéza;
• kryoterapia, kurz až dvadsať sedení;
• liečebné kúpele, rádioaktívne, bahenné, s vodou zo sírovodíka a iných minerálnych zdrojov.

Fyzioterapia zohráva pomocnú, ale veľmi dôležitú úlohu pri komplexnej liečbe. Keďže riziko invalidity je vysoké, pacient musí byť zodpovedný za odporúčania ošetrujúceho lekára. Často s reumatoidnou artritídou je cvičenie predpísané na podporu postihnutého kĺbu.

Prípravky zo zlata

Táto liečba bola veľmi populárna predtým, ako boli vynájdené nové účinné lieky ako metotrexát. Soli zlata a iné roztoky obsahujúce zlato sa v súčasnosti nepovažujú za primárnu úpravu. Komerčné kliniky však naďalej predpisujú svojim pacientom túto drahú a v porovnaní s liekmi neúčinnú liečbu. Existuje len jeden typ artritídy, pre ktorý má zmysel používať terapiu so zahrnutím zlata - to je. Všetci kompetentní odborníci už dávno uznávajú skutočnosť, že je zbytočné používať zlato. Na dosiahnutie účinku je potrebné užívať zlaté prípravky veľmi dlho a pri dlhodobom užívaní sa zvyšuje riziko alergických reakcií. Na pozadí užívania zlatých prípravkov sa vyvíja zlatá pyelonefritída, ekzém a nekróza.

Moderný farmakologický priemysel vytvoril mnoho oveľa bezpečnejších a účinnejších liekov na boj proti reumatoidnej artritíde ako zlaté prípravky.

Pre citáciu: Badokin V.V. Hlavné lieky s oneskoreným účinkom modifikujúce symptómy pri liečbe osteoartritídy // RMJ. 2011. Číslo 12. S. 725

Osteoartritída (OA) je hlavnou nosologickou formou degeneratívnych kĺbových ochorení. Vyskytuje sa u viac ako 70 % pacientov vo veku 65 rokov a ešte častejšie sa zisťujú rádiologické príznaky tohto ochorenia. OA zapája do očnice svojho patologického procesu predovšetkým nosné (kolenné a bedrové) kĺby, čo výrazne zhoršuje kvalitu života pacientov, vedie k invalidite, najmä u starších ľudí. Predstavuje vážny sociálno-ekonomický problém, ktorý je jednou z hlavných príčin pretrvávajúceho zdravotného postihnutia. Podľa EULAR (2003) sa riziko invalidity v dôsledku osteoartrózy kolena rovná riziku spojenému s ochorením srdca a je 4. hlavnou príčinou invalidity u žien a 8. u mužov. Dlhodobá prognóza OA u konkrétnych pacientov je ťažko predvídateľná, vrátane priebehu jednotlivých klinických príznakov, progresie rádiografických (štrukturálnych) zmien a zhoršenej kvality života.

OA je považovaná za multifaktoriálne ochorenie, na vzniku ktorého sa podieľajú rôzne faktory (mechanické, hormonálne, genetické). Podiel týchto faktorov na vzniku, individuálnych prejavoch a výsledku tohto ochorenia u jednotlivých pacientov je mimoriadne variabilný. Je dobre známe, že na gonartróze, koxartróze a artróze malých kĺbov rúk sa podieľajú rôzne rizikové faktory. To umožnilo niektorým autorom považovať OA za heterogénnu skupinu kĺbových ochorení rôznej etiológie, ale s podobnými biologickými, morfologickými a klinickými príznakmi a celkovým výsledkom. Osteoartróza je založená na nerovnováhe medzi anabolickými a katabolickými procesmi v tkanivách kĺbu a predovšetkým v hyalínovej chrupavke - hlavnom a primárnom odrazovom mostíku pre patologické zmeny. Ochorenie je charakterizované chronickým pomaly progresívnym priebehom a vedie k zmenšeniu objemu hyalínovej chrupavky až k jej úplnej strate.
Patogenéza primárnej osteoartritídy bola do značnej miery rozlúštená (najmä molekulárne mechanizmy jej vývoja). Rozhodujúci význam má chronické preťažovanie kĺbov, vrátane ich mikro- a makrotraumatizácie. To vedie k narušeniu aktivity chondroblastov a chondrocytov a následne k nedostatočnej syntéze proteoglykánov chondrocytmi, ako aj kvantitatívnemu a kvalitatívnemu narušeniu tvorby glykozaminoglykánov a proteoglykánových agregátov. Na druhej strane dochádza k zmenám na subchondrálnej kosti, vzniká jej skleróza, čím sa ešte zvyšuje záťaž postihnutého kĺbu. Dôležitá je aktivácia matrixových proteináz (kolagenáza, fosfolipáza A2), nadmerná expresia prozápalových cytokínov (interleukín-1 a tumor nekrotizujúci faktor-α), nedostatok protizápalových cytokínov, napríklad transformujúci rastový faktor-ta-β a inhibítor plazminogénu-1, ktoré inhibujú anabolické procesy v postihnutej chrupavke. Určitú úlohu v patogenetickej kaskáde osteoartrózy majú superoxidové radikály, zníženie syntézy kyseliny hyalurónovej synoviocytmi, ako aj hyperprodukcia prostaglandínu E2, ktorý spolu s ďalšími faktormi prispieva k zápalu v tkanivách kĺbu, stimuluje aktivitu osteoblastov a vyvoláva fibroplastickú degeneráciu chrupavky.
Patologické zmeny pri osteoartritíde (OA) odrážajú poškodenie tkanív kĺbu a reakciu na toto poškodenie. Hoci k najvýraznejším zmenám dochádza v kĺbovej chrupke, na patologickom procese sa podieľajú všetky kĺbové tkanivá a periartikulárne mäkké tkanivá. Okrem degenerácie a zmenšenia objemu hyalínovej chrupavky sa pozoruje zápal synovie, ako aj prestavba kosti so subchondrálnou sklerózou, tvorba osteofytov a subchondrálnych cýst, fibróza kĺbového puzdra, degenerácia menisku a atrofia periartikulárnych svalov . Okrem toho sú do patologického procesu zapojené väzy, entézy, senzorické nervy.
Záujem všetkých štruktúr, ktoré tvoria kĺb, ktorý možno považovať za nezávislý orgán, vedie k rôznym mechanizmom vzniku bolesti - jedného z vedúcich symptómov tejto choroby. Poškodenie subchondrálnej kosti teda prispieva k rozvoju bolesti výskytom intraoseálnej hypertenzie a mikrofraktúr, vytvorené osteofyty vedú k traumatizácii senzorických nervov a poškodenie periartikulárnych svalov je sprevádzané ich spazmom. Zápal má však prvoradý význam pri vzniku bolesti, ktorá má prvoradý význam pri rozvoji a progresii OA.
Zápalový proces je lokalizovaný nielen v synoviálnej membráne, ale aj v chrupavke, kostiach a periartikulárnych mäkkých tkanivách vrátane kĺbového puzdra, väzov a šliach, čo je sprevádzané rozvojom synovitídy, chondritídy, osteitídy a periartritídy. Mnohostranný charakter lézie pri OA sa stal evidentnejším so zavedením nových technológií do klinickej praxe, najmä zobrazovania magnetickou rezonanciou (MRI). MRI pomáha určiť fenotyp OA, objasniť vzťah medzi bolesťou a štrukturálnymi zmenami pri tomto ochorení, vizualizovať tému lézie a identifikovať ciele terapie. Táto metóda vám umožňuje identifikovať morfologické zmeny v rôznych tkanivách kĺbu v prítomnosti minimálnych rádiografických zmien alebo dokonca v ich neprítomnosti. Aj keď je málo známe o klinickom význame symptómov MRI, je jasné, že zmeny kostnej drene sú spojené s vysokou mierou rádiologickej progresie OA a bolesť koreluje so synovitídou a edémom kostnej drene (pravdepodobne intraoseálna hypertenzia).
Liečba tohto ochorenia je komplexná a zahŕňa nefarmakologické, farmakologické a klinické metódy. Metódy farmakoterapie zahŕňajú neopioidné a opioidné analgetiká (paracetamol, tramadol), systémové nesteroidné protizápalové lieky (NSAID), lokálnu liečbu (kapsaicín, NSAID, dimexid), takzvané chondroprotektory (jednoducho modifikujúce lieky oneskoreného pôsobenie), intraartikulárne injekcie (glukokortikoidy, lieky kyselina hyalurónová), experimentálna terapia (modulátory biologickej odpovede, lieky ovplyvňujúce metabolizmus kostí).
Z liekov s oneskoreným účinkom modifikujúcich symptómy majú prvoradý význam prirodzené zložky chrupavkovej medzibunkovej látky - glukozamín a chondroitín sulfát, ktoré sú spomedzi liekov tejto skupiny najviac študované a viac založené na dôkazoch. Zaraďujú sa medzi špecifické antiartrotiká, ktoré sa vyznačujú pomalším rozvojom symptóm-modifikujúceho účinku, výrazným aftereffectom, kedy po ukončení liečby efekt pretrváva 4-8 týždňov a viac, a čo je najdôležitejšie, majú potenciálny štrukturálny- modifikujúce (chondroprotektívne) vlastnosti. Glukosamín a chondroitín sulfát preto nielen aktívne ovplyvňujú hlavné klinické prejavy tohto ochorenia (a to potláčajú bolesť a normalizujú funkciu postihnutých kĺbov), ale aj spomaľujú progresiu OA, normalizujú alebo stabilizujú štrukturálne zmeny hyalínovej chrupavky. a zabrániť zmenám v nepostihnutom kĺbe (tabuľka 1).
Glukozamín má najpevnejšiu dôkazovú základňu. Je to monosacharid a prirodzená zložka glykozaminoglykánov v kĺbovej matrici a synoviálnej tekutine. Glukozamín má špecifický účinok na osteoartrózu chrupku a stimuluje syntézu kompletnej extracelulárnej matrice chondrocytmi a predovšetkým jej najdôležitejšiu zložku, proteoglykány a kyselinu hyalurónovú (tabuľka 2). Výrazne znižuje aktivitu katabolických enzýmov v chrupavke, vrátane matrixových metaloproteináz.
Glukozamín sa syntetizuje z morského chitínu a obsahuje niekoľko solí. V lekárskej praxi sa používajú dve jeho soli - síran a hydrochlorid. Glukosamín sulfát je čistá látka s molekulovou hmotnosťou 456,46 a je sulfátovaným derivátom prírodného aminomonosacharidu glukozamínu. Je normálnou zložkou glykozaminoglykánov a proteoglykánov, ako aj substrátom pre syntézu glykozaminoglykánových reťazcov, agrekánu a iných zložiek chrupavky. Pri perorálnom alebo parenterálnom podaní sa hromadí v kĺbovej chrupavke. Vyznačuje sa rýchlou absorpciou z gastrointestinálneho traktu. Absolútna biologická dostupnosť po prvom prechode pečeňou je 26 %. Pri intramuskulárnom podaní je koncentrácia glukozamín sulfátu zvyčajne 5-krát vyššia ako pri perorálnom podaní.
V systematickom prehľade Cochrane, ktorý analyzoval najvýznamnejšie štúdie o účinnosti a znášanlivosti glukozamínu, bol vysoko hodnotený jeho symptomatický účinok. Účinnosť glukozamínu je výrazne vyššia ako u placeba, pokiaľ ide o zníženie intenzity bolesti kĺbov, zlepšenie Lequesneho indexu, ako aj percento pacientov, ktorí reagovali na terapiu. Zároveň sa nedosiahli žiadne významné výsledky pri porovnaní účinnosti glukozamínu a placeba z hľadiska takých parametrov, ako je zníženie bolesti na stupnici indexu WOMAC, stuhnutosť a zlepšenie funkcie postihnutých kolenných kĺbov.
Keď už hovoríme o glukosamíne, nemožno sa vyhnúť dvom solídnym štúdiám, v ktorých bol zaregistrovaný účinok tohto lieku na modifikáciu štruktúry. V prvej z týchto štúdií bolo 212 pacientov randomizovaných do 2 skupín, ktoré dostávali glukozamín sulfát alebo placebo pravidelne počas 3 rokov. Šírka kĺbovej štrbiny sa do konca štúdie zväčšila o 0,12 mm v hlavnej skupine užívajúcej glukózamín sulfát a v skupine s placebom sa znížila o 0,24 mm. Tieto údaje naznačujú nielen symptóm modifikujúcu, ale aj štrukturálne modifikujúcu účinnosť tohto lieku, t.j. jeho schopnosť aktívne ovplyvňovať rýchlosť progresie OA. Nie u všetkých pacientov s dlhodobou liečbou glukozamínom sa však podarilo dosiahnuť zníženie rýchlosti rádiografickej progresie. Takže po troch rokoch nepretržitého užívania tohto lieku sa pozorovala rýchla progresia ochorenia u 15% pacientov, zatiaľ čo zúženie kĺbovej štrbiny presiahlo 0,5 mm. Rizikové faktory pre takýto agresívny priebeh OA zatiaľ neboli identifikované. Treba tiež poznamenať, že terapeutická aktivita glukozamínu sa prejavuje iba u pacientov s gonartrózou, ale nie u pacientov s koxartrózou.
Neskôr o štruktúre modifikujúcom účinku glukozamínu informovali Pavelka et al. . Nepriamo tieto údaje potvrdzujú výsledky dlhodobého (priemerne 8-ročného) sledovania pacientov, ktorí boli liečení glukozamínom v prvých 3 rokoch sledovania. V nasledujúcich 5 rokoch podstúpilo artroplastiku kolena 10,2 % pacientov v hlavnej skupine a 14,5 % v kontrolnej skupine.
Glukozamín sulfát má dobrý profil znášanlivosti a vysokú bezpečnosť. Vo všetkých protokoloch štúdie a metaanalýzach neboli žiadne štatistické alebo klinicky významné rozdiely v počte a závažnosti nežiaducich účinkov v porovnaní s placebom. Porovnávacie štúdie zároveň preukázali prevalenciu nežiaducich účinkov pri užívaní NSAID ako glukozamínu. Metaanalýza randomizovaných kontrolovaných štúdií ukázala, že najčastejšie gastrointestinálne vedľajšie účinky, ktoré sú spravidla mierne. Zrušenie liečby z dôvodu neznášanlivosti lieku sa vyskytlo v ojedinelých prípadoch. Kardiovaskulárne príhody sa pozorovali u starších pacientov, ale tiež sa nevyskytovali častejšie ako u tých, ktorí dostávali placebo. Glukozamín sulfát nezvýšil inzulínovú rezistenciu.
Ďalší štruktúrny analóg chrupavky, chondroitín sulfát, tiež patrí k symptomatickým liekom s oneskoreným účinkom. Je to sulfátovaný mukopolysacharid a je súčasťou proteoglykánových komplexov, ktoré sú syntetizované chondrocytmi. Pre plnú funkciu chrupavkového tkaniva musia byť splnené 2 podmienky: 1) dostatočný počet chondrocytov a 2) musia byť metabolicky aktívne a syntetizovať dostatočné množstvo extracelulárneho matrixu. Zloženie matrice zahŕňa chondroitín sulfát. V dôsledku prítomnosti karboxylových a sulfátových skupín majú glykozaminoglykány a najmä chondroitín sulfát výraznú hydrofóbnosť, čo zase prispieva k normálnemu fungovaniu chrupavky a zachovaniu jej elastických vlastností. Pri perorálnom podaní sa stanovuje vo vysokých koncentráciách v synoviálnej tekutine. Jeho biologická aktivita je v mnohých ohľadoch blízka glykozamínu.
Úroveň dôkazov chondroitín sulfátu pre modifikáciu symptómov pri OA je taká vysoká ako v prípade glukozamín sulfátu (IA), ako sa odráža v usmerneniach EULAR z roku 2003. Leed B.F. a kol. vykonali metaanalýzu 7 kontrolovaných klinických štúdií, ktoré zahŕňali 703 pacientov s poškodením veľkých kĺbov (kolena a bedra), pričom 372 pacientov bolo liečených chondroitín sulfátom a 331 užívalo placebo. Dĺžka liečby sa pohybovala od 3 do 12 mesiacov a dávka liečiva sa pohybovala od 800 do 2000 mg/deň. Účinnosť chondroitín sulfátu bola signifikantne vyššia v porovnaní s placebom, pokiaľ ide o také ukazovatele, ako je bolesť podľa VAS, Lequesnovho indexu a globálneho hodnotenia výsledkov pacientov. Tento prehľad analyzoval aj znášanlivosť lieku, ktorá bola dobrá a bola porovnateľná s placebom. Nežiaduce udalosti zahŕňali bolesť brucha (u 18 z 349 pacientov), ​​hnačku (u 7), zápchu (u 2), kožné symptómy (u 4), edém očných viečok (u 1), edém dolných končatín (u 1), alopéciu ( v 1) a extrasystole (v 1).
Uebelhart D. a kol. hodnotili účinnosť a znášanlivosť dvoch cyklov perorálnej liečby chondroitín sulfátom trvajúcich 3 mesiace počas 1 roka v randomizovanej, dvojito zaslepenej, multicentrickej, placebom kontrolovanej štúdii u 120 pacientov so symptomatickou OA kolena. Primárna účinnosť sa posudzovala na základe hodnotenia Lequesneho algofunkčného indexu a sekundárna - na základe dynamiky VAS, rýchlosti prejdenia určitej vzdialenosti, celkového hodnotenia účinnosti liečby a potreby paracetamolu. Šírka kĺbovej štrbiny bola hodnotená v mediálnej časti tibiofemorálneho kĺbu. Analýza zámeru liečby zahŕňala 110 zo 120 pacientov. Na konci pozorovania sa algofunkčný index znížil o 36 % v hlavnej skupine a o 23 % v kontrolnej skupine. Ďalšia analýza ukázala, že chondroitín sulfát mal nielen významný symptóm modifikujúci, ale aj štrukturálne modifikujúci účinok. Do konca roka došlo k ďalšiemu zmenšeniu kĺbovej štrbiny u pacientov, ktorí užívali placebo, čo sa pri liečbe chondroitínom nezaznamenalo.
Chondroprotektívny účinok chondroitín sulfátu sa prejavuje aj v takzvanom následnom účinku lieku, t.j. pokračujúce zlepšovanie symptómov OA po prerušení liečby týmto liekom. Autor zdôrazňuje, že štruktúrne modifikujúci účinok tohto lieku bol preukázaný v experimentálnych aj klinických štúdiách a pozitívnou vlastnosťou chondroitínu je jeho nízka toxicita aj pri dlhodobom užívaní.
Medzi kombinované prípravky s chondroprotektívnou aktivitou patrí artra, kondronova a Teraflex. Teraflex (Bayer, Nemecko) obsahuje 500 mg glukosamín hydrochloridu a 400 mg chondroitín sulfátu sodného. Prvé 3-4 týždne sa predpisujú 2 kapsuly 2-krát denne a potom 2 kapsuly denne. Trvanie prijatia je spravidla 6 mesiacov.
Terapeutická aktivita Teraflexu bola preukázaná v niekoľkých klinických štúdiách. V otvorenej štúdii uskutočnenej na Ústave reumatológie Ruskej akadémie lekárskych vied L.I. Benevolenskaya et al študovali účinnosť, znášanlivosť a bezpečnosť Teraflexu u 50 pacientov s kvapavkou a koxartrózou. Všetci pacienti mali klinicky výraznú osteoartrózu s bolesťou, rannou stuhnutosťou a funkčnou nedostatočnosťou pohybového aparátu, ako aj potrebou užívania NSAID. Dĺžka pozorovania bola 6 mesiacov a počas prvých 4 mesiacov pacienti užívali 2 kapsuly Tera-flexu spolu s 1200 mg ibuprofénu. Pri dosiahnutí pozitívneho účinku bolo možné znížiť dennú potrebu ibuprofénu až do jeho úplného zrušenia. Na konci 4-mesačnej kontinuálnej terapie Teraflex viedol k signifikantnému poklesu celkového WOMAC indexu, pričom došlo k výraznej pozitívnej dynamike intenzity bolesti kĺbov, rannej stuhnutosti a funkčnej nedostatočnosti postihnutých kĺbov. U 26 z 50 pacientov bola denná potreba ibuprofénu znížená. Podľa pacientov zlepšenie do konca druhého mesiaca. terapia bola pozorovaná v 77,8% prípadov a do konca štvrtého - v 74,4% a podľa lekára - v 88,6 a 83,7%, v tomto poradí. Je zaujímavé, že počas nasledujúcich 2 mesiacov po ukončení liečby sa terapeutická účinnosť lieku Teraflex naďalej udržiavala. V tejto štúdii bol liek dobre tolerovaný. Nežiaduce účinky sa pozorovali len u 6 pacientov a súviseli najmä s ibuprofénom. Teraflex v ojedinelých prípadoch spôsobil bolesť v hornej časti brucha a zadržiavanie stolice.
Ďalšia 6-mesačná otvorená randomizovaná multicentrická štúdia tiež hodnotila účinnosť Teraflexu u pacientov s klinicky významnou osteoartrózou kolena a spondylosis deformans. U všetkých pacientov bola bolesť pri chôdzi na stupnici VAS nad 40 mm a rádiografické štádium zodpovedalo štádiám I-III podľa Kellgrena a Lawrencea. Pacienti prvej (hlavnej) skupiny užívali Teraflex s diklofenakom a druhá (kontrola) - iba diklofenak. Do konca 3 mesiacov v hlavnej skupine sa intenzita bolesti kĺbov výrazne znížila a zostala na tejto úrovni až do konca 6. mesiaca. liečbe. V druhej skupine bol zaznamenaný pozitívny trend aj v tomto ukazovateli, aj keď v menšej miere v porovnaní s hlavnou skupinou. Podobný trend bol zaznamenaný vo funkčnom indexe WOMAC. Do konca 6 mesiacov liečby v prvej skupine bolo podľa lekára zaznamenané výrazné zlepšenie u 23,3 % pacientov a zlepšenie u 60 % a v kontrolnej skupine u 16,7 a 40 %, resp. Neúčinnosť terapie bola zároveň zaznamenaná u 23 % pacientov užívajúcich diklofenak a iba 3,3 % v skupine pacientov, ktorí spolu s diklofenakom užívali Teraflex. Rovnako ako v predchádzajúcej štúdii bol liek Teraflex dobre tolerovaný. Celkovo bolo v hlavnej skupine zistených 5 nežiaducich účinkov a v kontrolnej skupine 8. Pri užívaní Teraflexu sa pozorovalo pálenie záhy, bolesti v hornej časti brucha a plynatosť, ktoré boli mierne a nevyžadovali prerušenie liečby týmto liekom. V jednom prípade bola pozorovaná alergická reakcia sprevádzaná kožnou vyrážkou.
Veľkým záujmom je multicentrická, dvojito zaslepená, Glukosamin/|chondroitín Arthritis Intervention Trial (GAIT), uskutočnená v Spojených štátoch pod záštitou National Institutes of Health. Táto štúdia zahŕňala 1583 pacientov so symptomatickou OA kolena. Všetci pacienti boli rozdelení do 5 skupín. V oddelených skupinách pacienti dostávali buď 1 500 mg glukosamín hydrochloridu alebo 1 200 mg chondroitín sulfátu, alebo kombináciu glukozamínu a chondroitínu, alebo 200 mg celekoxibu alebo placebo. Dĺžka liečby bola 24 týždňov. Primárnym bodom bolo zníženie intenzity bolesti na stupnici WOMAC v kolenných kĺboch ​​o 20 % alebo viac do 24. týždňa. Napriek kontroverznému dizajnu tejto štúdie a veľkému percentu pacientov, ktorí zaznamenali významné zníženie intenzity bolesti na placebe, sa získali zaujímavé údaje. Pacientov s pôvodne silnou alebo silnou bolesťou kolenných kĺbov bolo najviac v skupine s kombinovanou liečbou glukozamínom a chondroitínom a štatisticky významne vyššie v porovnaní so skupinou s placebom (79 a 54,3 %, p = 0,002). Nežiaduce udalosti boli zriedkavé, boli stredne závažné a vyskytovali sa približne rovnako často v samostatných skupinách.
Vhodnosť kombinovanej liečby a jej účinok modifikujúci štruktúru potvrdzujú experimentálne údaje o štúdiu účinnosti súčasného použitia chondroitín sulfátu a glukosamín hydrochloridu. Kombinovaná liečba na modeli OA u králikov prispela k zvýšeniu produkcie glykozaminoglykánov chondrocytmi o 96,6 % a na pozadí monoterapie štrukturálnymi analógmi chrupavky len o 32 %. Pri kombinovanej terapii bolo poškodenie chrupavky tiež menej závažné v porovnaní s použitím glykozamínu alebo chondroitínu. Treba mať na pamäti, že štrukturálne analógy chrupavky majú nielen spoločné, ale aj charakteristické mechanizmy ich účinku na bolesť a zápal. Zároveň sú synergistami a pri spoločnom použití sa navzájom dopĺňajú a posilňujú.
Teraflex má teda u pacientov s OA jednoznačný symptóm modifikujúci účinok, ktorý sa prejavuje znížením intenzity bolesti a zlepšením funkcie postihnutých kĺbov. Znižuje tiež dennú potrebu NSAID. Čo sa týka dôkazov jeho štrukturálno-modifikačných vlastností, vyžaduje si to dlhodobú liečbu týmto liekom (niekoľko mesiacov až rokov) s dôkladným rozborom šírky kĺbovej štrbiny podľa RTG a MRI štúdií, ako aj stanovenie objemu kĺbovej chrupavky pred a po vykonaní takejto terapie.
V súčasnosti je nejednoznačne vyriešená otázka priameho chondroprotektívneho pôsobenia štruktúrnych analógov chrupavky. Čoraz viac vedcov sa prikláňa k názoru, že takzvané chondroprotektívne lieky stimulujú nielen syntézu chrupavkového matrixu, t.j. proteoglykánov, glykozaminoglykánov a kyseliny hyalurónovej chondrocytmi, nakoľko pôsobia protizápalovo, čo sa realizuje pri ich dlhodobom podávaní. Pozitívne riešenie tohto problému je do značnej miery spôsobené nedostatkom vysoko informatívnych metód, ktoré umožňujú adekvátne posúdiť bezpečnosť chrupavkového tkaniva a splniť požiadavky na kritériá progresie OA. V tomto ohľade sa zdá dôležité rozlišovať medzi klinickými kritériami pre OA a faktormi, ktoré nesúvisia s týmto ochorením, identifikovať znaky progresie OA bedrového kĺbu, ktoré sa líšia od OA kolenného kĺbu. Nemenej relevantné je aj vykonávanie ďalších hĺbkových štúdií tohto ochorenia na objasnenie vzťahu medzi klinickými, rádiologickými, artrosonografickými a MRI údajmi.

Literatúra
1. Volpi N. Chondroitín sulfát na liečbu osteoartritídy. Curr Med Chem - Protizápalové a protialergické látky, 2005; 4:221-234.
2. Jordan KM, Arden NK, Doherty M a kol. Odporúčania EULAR 2003: prístup založený na dôkazoch k liečbe osteoartrózy kolena: Správa pracovnej skupiny Stáleho výboru pre medzinárodné klinické štúdie vrátane terapeutických skúšok (ESCISIT). Ann Rheum Dis 2003; 62:1145-1155.
3. Brandt KD. Diagnostika a nechirurgická liečba osteoartritídy. Profesionálna komunikácia, 2000.
4. Badokin V.V. Význam zápalu pri vzniku a priebehu artrózy. Consilium medicus 2009; 11(9): 91-95.
5. Wesseling J, Dekker J, van den Berg WB, a kol. CHECK (Kohorta bedra a kohorty kolena): podobnosti a rozdiely s iniciáciami osteoartrózy. Ann Rheum Dis 2009; 68:1413-19.
6. Krigshtein O.S., Golubev G.Sh. Posudzovanie dôkazov o účinnosti liekov, ktoré sa vyhlasujú za „modifikátory štruktúry“, 20040-2007 Klinické farmakológia a farmakoekonomika 2008; 1:55-88.
7. Alekseeva L.I. Symptomatické lieky s oneskoreným účinkom v liečbe OA. Consilium medicus 2009; 11(9):100-104.
8. Herrero-Beaumont G, Rovati LC. Použitie kryštalického glukózamín sulfátu pri osteoartritíde. Future Rheumatol 2006; 1(4): 397-414.
9. Towheed TE, Maxwell L, Anastassiades TP a kol. Glukozamínová terapia na liečbu osteoartritídy. Cochrane Database Syst. Rev. 2005; CD002946.
10 Reginster JY, Deroisy R, Rovati LC a kol. Dlhodobé účinky glukosamín sulfátu na progresiu osteoartritídy: randomizovaná, placebom kontrolovaná klinická štúdia. Lancet 2001; 357:251-256.
11. Pavelka K, Gatterová J, Olejárová M a kol. Použitie glukózamín sulfátu a oneskorenie progresie osteoartritídy kolena: 3-ročná, randomizovaná, placebom kontrolovaná, dvojito zaslepená štúdia. Arch Intern Med 2002; 162(18): 2113-2123.
12. Bruyere O, Pavelka K, Rovati LC a kol. Celková náhrada kĺbu po liečbe glukosamín sulfátom pri artróze: výsledky priemerného 8-ročného pozorovania pacientov z dvoch predchádzajúcich 3-ročných, randomizovaných, placebom kontrolovaných štúdií. Osteoartróza chrupavky 2008; 16(2):254-260
13. Leeb BF, Schweitzer H, Montag K, Smolen JS. Metaanalýza chondroitín sulfátu pri liečbe osteoartritídy. J Rheumatol 2000; 27:205-211.
14. Uebelhart D, Malaise V, Marcolongo R a kol. Intermitentná liečba osteoartritídy kolena perorálnym chondriitín sulfátom: jednoročná, randomizovaná, dvojito zaslepená, multicentrická štúdia oproti placebu. Osteoarthritis Cartilage 2004; 12:269-276.
15. Benevolenskaya L.I., Alekseeva L.I., Zaitseva E.M. Účinnosť lieku Teraflex u pacientov s osteoartrózou kolenných a bedrových kĺbov. RMJ 2005; 8:525-527.
16. Povoroznyuk V.V. Glukosamín a chondroitín v liečbe osteoartritídy: literárne údaje a výsledky nášho vlastného výskumu. RMJ 2006; 14(4): 290-294.
17. Lila A.M., Mazurov V.I., Shidlovskaya O.V., Šostak M.S. Teraflex v komplexnej terapii artrózy kolenných kĺbov a osteochondrózy chrbtice (výsledky klinickej štúdie). RMJ 2007; 13(24): 1618-1622.
18. Сlegg DO, Reda DJ, Harris CL a kol. Glukosamín, chondroitín sulfát a tieto dva v kombinácii na bolestivú osteoartritídu kolena. N Engl J Med 2006; 354(8): 795-808.
19. Lippielo L., Woodword J., Karpman D. a kol. Priaznivý účinok činidiel modifikujúcich štruktúru chrupavky testovaných na modeli osteoartrózy chondrocytov a králikov. Arthr. Rheum., 1999, suppl. 42, 256.
20 Mastbergen SC, Jansen NWD, Bijlsma JWJ a kol. Diferenciálne priame účinky inhibície cyklo-oxygenázy-1/2 na premenu proteoglykánu v ľudskej osteoartritickej chrupavke: štúdia in vitro. Arthritis Research & Therapy 2006, 8:R2doi:10.1186/ar1846.

Chorobu modifikujúce antireumatiká (DMARD) sú skupinou liekov, ktoré priamo ovplyvňujú priebeh reumatických ochorení, zastavujú alebo spomaľujú ich progresiu.

Každý liek v tejto skupine pôsobí na určitý článok v zápalovom procese, čím zabraňuje ďalšej deštrukcii chrupaviek, kĺbov a vnútorných orgánov.

Komu sa predpisujú chorobu modifikujúce antireumatiká?

Reumatológovia predpisujú DMARD pacientom so zápalovou artritídou, ktorí sú vystavení riziku trvalého poškodenia kĺbov. Väčšina DMARD sa pôvodne používala na liečbu reumatoidnej artritídy. Niektoré lieky vykazujú dobré výsledky u pacientov s ankylozujúcou spondylitídou (Bechterevova choroba), juvenilnou reumatoidnou artritídou a lupusom. Niektoré DMARD, ako je cyklofosfamid a mykofenolátmofetil, sa predpisujú pacientom s lupusom a vaskulitídou, ktoré môžu spôsobiť vážne poškodenie vnútorných orgánov.

Čo je dôležité vedieť o liekoch v tejto skupine?

Chorobu modifikujúce antireumatiká sa napríklad často predpisujú s inými liekmi z tejto skupiny alebo s nimi. Toto sa nazýva kombinovaná terapia. Hoci sú DMARD vysoko účinné pri spomalení alebo dokonca zastavení zápalu, neúčinkujú rýchlo. Pacienti ich musia užívať niekoľko týždňov či dokonca mesiacov, kým sa dostavia prvé pozitívne výsledky. Preto zvyčajne reumatológovia tiež predpisujú a / alebo glukokortikosteroidy v schéme so základnými antireumatikami. Keď sa objaví pozitívny účinok, NSAID alebo môžu byť zrušené.

Predtým, ako vám lekár predpíše liek (nielen DMARD, ale akýkoľvek iný), opýta sa vás na váš zdravotný stav: infekčné choroby v súčasnosti a za posledné tri mesiace, hodnoty krvného tlaku, anamnézu ochorenia pečene a/alebo obličiek, chronické užívali lieky na iné ochorenia. Na základe získaných informácií lekár rozhodne, aké bezpečné je užívať chorobu modifikujúce antireumatiká.

Pokyny na užívanie antireumatických liekov modifikujúcich ochorenie.

Aby ste minimalizovali riziko výskytu, použite tieto jednoduché tipy:

• Všetky tablety sa najlepšie užívajú počas jedla alebo bezprostredne po jedle. Zapite ich aspoň pohárom vody alebo mlieka. Neužívajte kávové tablety ani sýtené nápoje, pretože to len zhorší podráždenie žalúdka.
• Ak počas užívania liekov pocítite žalúdočné ťažkosti, skúste dávku rozdeliť. Vezmite si napríklad polovicu ráno a polovicu večer.
• Porozprávajte sa so svojím lekárom, ak trpíte, a ten vám predpíše špeciálny liek (napríklad Cerucal).
• Ak pociťujete bolesti v epigastrickej oblasti a ste si istý, že za všetko môžu základné antireumatiká, požiadajte reumatológa, aby vám prešiel z tabletiek na injekcie. Vo väčšine prípadov je to dobré riešenie.

Časté vedľajšie účinky chorobu modifikujúcich antireumatických liekov.

Všetky DMARD majú vedľajšie účinky. Niektoré sú nešpecifické a môžu sa vyskytnúť pri akomkoľvek lieku (napr. nevoľnosť, vracanie, bolesť hlavy) a niektoré sú špecifické pre určité lieky:

• Stmavnutie kože a nechtov - cyklofosfamid.
• Posilnenie rastu vlasov - cyklosporín.
• Bolesť v krku - leflunomid (Arava).
• Hnačka - mykofenolát mofetil.
• Bolesť kĺbov - sulfasalazín.

Prevažná väčšina DMARD je spôsobená:

• Zvýšená citlivosť na slnečné svetlo, preto je pre pacientov lepšie byť menej na slnku, najmä od 12 do 16 hodín, a určite používať opaľovacie spreje.
• Cytopénia (zníženie hladiny krvných buniek). Preto bude ošetrujúci lekár pravidelne predpisovať klinický krvný test, aby sa včas zistili zmeny.

Nezabudnite povedať svojmu lekárovi o plánovanom tehotenstve skôr, ako začnete užívať DMARD. Tehotné ženy užívajúce základné antireumatiká sú vo väčšine prípadov kontraindikované.

Ide o systémové ochorenie spojivového tkaniva postihujúce najmä periférne kĺby, ako aj vnútorné orgány. Podľa štatistík postihuje reumatoidná artritída približne 1% ľudí na celom svete. Priemerný vek nástupu ochorenia je štyridsať až päťdesiat rokov. Ženy sú častejšie choré ako muži.

Obsah:

Príčiny

Povaha reumatoidnej artritídy je veľmi zložitá. Hlavná príčina patológie sa považuje za autoimunitný proces, keď imunitný systém vníma svoje vlastné bunky ako cudzie a napáda ich. Predpokladá sa, že takáto abnormálna aktivita je spôsobená genetickou predispozíciou.

Faktory, ktoré spúšťajú ochorenie, zahŕňajú:

• Infekčné agens (vírusy, vírus);
• hypotermia;
• Endokrinné poruchy;
• Zranenia a operácie;

Príznaky reumatoidnej artritídy

Reumatoidná artritída sa vyskytuje pri poškodení kĺbov, ako aj vnútorných orgánov. Závažnosť klinického obrazu ochorenia závisí od stupňa aktivity patologického procesu:

• I - Nízky stupeň aktivity;
• I I - Stredná;
• III - Vysoká;
• 0 - Remisia.

Ochorenie sa najprv prejavuje vo forme všeobecných, nešpecifických symptómov. Osoba poznamenáva, že sa rýchlo unavuje, cíti sa slabý. Teplota sa pravidelne mierne zvyšuje, zdá sa, že bez zjavného dôvodu sa objavuje potenie. Existujú bolesti svalov, bolesti tela. Ochorenie sa často vyvíja pomaly, klinické príznaky sa rozvíjajú niekoľko mesiacov a niekedy aj rokov. V tomto čase sa začínajú objavovať známky poškodenia kĺbov. Oveľa menej často sa choroba vyvíja akútne alebo subakútne.

Kĺbové príznaky

Reumatoidná artritída má niekoľko znakov, ktoré umožňujú jej presné odlíšenie od iných ochorení. Ochorenie sa vo väčšine prípadov prejavuje polyartrózou (postihuje viac ako tri kĺby), menej často oligoartrózou (postihuje dva kĺby) alebo monoartrózou (postihuje len jeden kĺb).

Pri reumatoidnej artritíde sú kĺby postihnuté symetricky, to znamená, že ak je postihnutý kĺb prsta na ľavej ruke, potom sa zápal toho istého kĺbu pozoruje aj na pravej ruke. Najčastejšie postihnuté kĺby sú:

• Metakarpofalangeálne (s výnimkou kĺbu palca);
• Proximálna interfalangeálna;
• Metatarzofalangeálne;
• koleno;
• zápästie;
• Lakte;
• Členok.

Charakteristickým príznakom reumatoidnej artritídy je výskyt rannej stuhnutosti. Tento príznak je charakterizovaný skutočnosťou, že po prebudení človek zaznamenáva ťažkosti s pohyblivosťou a zvýšenú bolesť v kĺboch. Tento príznak sa vyvíja v dôsledku skutočnosti, že v noci sa v dutine postihnutého kĺbu hromadí zápalový exsudát, ktorý obmedzuje funkciu kĺbu. Tento stav trvá viac ako pol hodiny. Postupne stuhnutosť zmizne a človek sa začne cítiť pohodlnejšie, obnoví sa pohyblivosť v kĺbe. Vo všeobecnosti je reumatoidná artritída charakterizovaná neustálou bolesťou kĺbov.

Reumatoidná artritída prebieha v troch štádiách. Na prvé štádium vzniká opuch synoviálneho vaku kĺbu a tvorba zápalového exsudátu, čo sa navonok prejavuje opuchom kĺbu, lokálnym zvýšením teploty kože a bolesťou. Na druhá etapa bunky spojivového tkaniva sa aktívne delia, a preto je synoviálna membrána zhutnená. Na tretia etapa zapálené bunky produkujú špeciálny enzým, čo vedie k deformácii kĺbov, zvýšenej bolesti a strate motorickej funkcie. V závislosti od lokalizácie patologického procesu možno pozorovať také typy deformácií ruky, ako sú vretenovité prsty, labutí krk, ako boutonniere.

Mimokĺbové symptómy

Keďže reumatoidná artritída je systémové ochorenie, u mnohých pacientov dochádza k poškodeniu mnohých vnútorných orgánov. Medzi často postihnuté orgány patria:

• Koža;
• Srdce;
• pľúca;
• obličky;
• Orgán videnia;
• Nervový systém.

20-50% pacientov má reumatoidné podkožné uzliny. Sú to husté podkožné nebolestivé útvary s priemerom do dvoch centimetrov. Často sa uzliny vyskytujú v lakti, Achillovej šľache, nad malými kĺbmi ruky.

Reumatoidné uzliny sa môžu vyskytnúť aj vo vnútorných orgánoch, ako sú pľúca. U pacientov s reumatoidnou artritídou je často postihnutá pleura pľúc s rozvojom pleurisy a intersticiálneho tkaniva s rozvojom intersticiálneho tkaniva. Predpokladá sa, že úmrtnosť na pľúcnu patológiu u pacientov s reumatoidnou artritídou je dvakrát vyššia ako u bežnej populácie.

Cievne ochorenie sa prejavuje vo forme vaskulitídy, ktorá je základom ochorení mnohých orgánov. Na koži sa vaskulitída prejavuje hemoragickou vyrážkou.

Pri reumatoidnej artritíde je možné pozorovať poškodenie ktorejkoľvek vrstvy srdca: endokardu, perikardu, myokardu. Najčastejšia je perikarditída – zápal osrdcovnicového vaku, niekedy sprevádzaný výpotokom. Stojí za zmienku, že u pacientov s reumatoidnou artritídou sa to pozoruje už v mladosti.

Poškodenie obličiek predstavuje vážne ohrozenie života. So zápalom obličkových glomerulov sa vyvíja, čo sa v budúcnosti môže stať príčinou. U pacientov s dlhodobou formou reumatoidnej artritídy sa môže vyskytnúť obličková amyloidóza - ukladanie abnormálneho amyloidného proteínu v nich.

Navyše pri tomto ochorení môže byť postihnutý orgán zraku vo forme suchej keratokonjunktivitídy, nervový systém vo forme neuropatie, poškodenie svalov v podobe svalovej slabosti a bolesti.

Diagnóza reumatoidnej artritídy

Diagnóza reumatoidnej artritídy je veľmi rozsiahla. Na zistenie choroby možno použiť nešpecifické, špecifické a pomocné metódy výskumu.

Nešpecifické diagnostické metódy

V prvom rade sa uskutočňujú tradičné všeobecné klinické štúdie. V určenom zvýšením počtu leukocytov, zrýchlením ESR,.

Keď je možné zistiť zvýšenie hladiny fibrinogénu, sialových kyselín, ako aj C-reaktívneho proteínu, haptoglobínu. Tieto zmeny sú však nešpecifické a možno ich pozorovať pri rôznych ochoreniach.

Špecifické diagnostické metódy

Na potvrdenie diagnózy reumatoidnej artritídy umožňuje stanovenie špecifických markery reumatoidného procesu. Najmä približne 60% pacientov v krvi nájdených reumatoidný faktor. Ide o autoprotilátky proti vlastným imunoglobulínom G. Vysoké titre faktora korelujú so závažnosťou, rýchlou progresiou patologického procesu. Ak sa pacientovi podarilo zistiť reumatoidný faktor - lekári hovoria o séropozitívnej reumatoidnej artritíde, ak sa faktor nezistí - o séronegatívnom.

Jednou z najcitlivejších metód, ktorá umožňuje jej využitie pri diagnostike ochorenia v počiatočnom štádiu ochorenia, je stanovenie anticitrulínových protilátok (ACCP). Citrulín je aminokyselina, ktorá vzniká pri zápale. Bunky obsahujúce citrulín rozpozná imunitný systém ako cudzie, a preto sa proti nim vytvárajú protilátky. Pri reumatoidnej artritíde je ACCP test pozitívny približne v 80 % prípadov.

Pomocné diagnostické metódy

Pomocnou diagnostickou metódou je vyšetrenie synoviálnej tekutiny. V kvapaline je možné zistiť také zmeny, ako je zníženie jej viskozity, zvýšenie počtu leukocytov a neutrofilov, zmena farby a priehľadnosti. Vo všeobecnosti sa podobné zmeny pozorujú aj pri iných zápalových ochoreniach kĺbov. Detekcia reumatoidného faktora v synoviálnej tekutine spoľahlivo potvrdzuje prítomnosť reumatoidnej artritídy.

Na štúdium postihnutých kĺbov sa používa röntgenové vyšetrenie a artroskopia. Včasné röntgenové znaky sú periartikulárne, neostré kontúry kĺbu, erózia na kĺbových povrchoch.

Liečba reumatoidnej artritídy

Odporúčame prečítať:

Pacienti s reumatoidnou artritídou musia byť liečení v reumatologickej nemocnici. V terapii sa používajú tieto skupiny liekov:

1. lieky modifikujúce symptómy;
2. Chorobu modifikujúce (sú základné) antireumatiká;
3. Lieky na kontrolu chorôb.

Lieky modifikujúce symptómy

Účelom tejto skupiny liekov je rýchle zníženie lokálneho zápalu, bolesti, kým nezaberú základné prostriedky. Táto skupina liekov zahŕňa NSAID a glukokortikoidy.

NSAID majú protizápalové, antipyretické a analgetické účinky. Protizápalový účinok sa realizuje v dôsledku inhibície enzýmu cyklooxygenázy, ktorý sa podieľa na syntéze zápalových mediátorov. Existujú dve izoformy: COX1 a COX2. Podľa toho sa rozlišujú NSAID, ktoré pôsobia primárne na COX1 alebo COX2. Prvý zahŕňa Ibuprofen, Diclofenac, Indometacin, druhý - Meloxicam, Celecoxib. Oba majú protizápalový účinok. Blokátory COX2 však na rozdiel od blokátorov COX1 nepôsobia agresívne na sliznicu gastrointestinálneho traktu.

Glukokortikosteroidy majú výrazný protizápalový účinok. Nízke dávky glukokortikoidov sa používajú ako „premosťovacia terapia“, kým nezačnú účinkovať základné antireumatiká. V niektorých prípadoch sa podávajú veľké dávky glukokortikoidov počas niekoľkých dní, čo sa nazýva "pulzová terapia". Glukokortikoidy sa aplikujú aj lokálne – injekciou do postihnutého kĺbu. V tomto prípade je však možné potlačiť len lokálny zápal.

Základné antireumatické lieky

Ide o lieky, ktoré nemajú okamžitý účinok, ale vďaka svojej schopnosti zasahovať do imunitných mechanizmov ochorenia môžu viesť k dlhodobej remisii.

Medzi základné lieky patria:

• D-penicilamín;
• Prípravky zo zlata;
• Salazo zlúčeniny;
• Cytostatiká;
• Chinolínové deriváty.

Princíp terapie základnými liekmi: najprv sa predpisujú vysoké dávky lieku na potlačenie zápalového procesu. V budúcnosti sa dávka lieku postupne znižuje a dosahuje sa terapeutická dávka, ktorá sa musí užívať dlhodobo. Ak po štyroch až šiestich mesiacoch liečby jedným alebo druhým základným liekom nemožno dosiahnuť pozitívny výsledok, potom je potrebné zmeniť lieky.

Lieky na kontrolu chorôb

Účinok týchto liekov (nazývajú sa aj biologické činidlá) je zameraný na inhibíciu syntézy "protizápalových" cytokínov - TNF-a a IL-1. Ide o moderné geneticky upravené lieky, ktoré umožňujú vyliečiť pacientov s rezistenciou na iné lieky.

Táto skupina zahŕňa nasledujúce lieky:

Napriek ich nepopierateľnej účinnosti majú lieky na kontrolu chorôb aj nevýhody. Hlavnou nevýhodou sú vysoké náklady na lieky. Keďže je potrebné sa týmito liekmi liečiť dlhodobo, ukazuje sa, že nie každý si takúto liečbu môže dovoliť.

Nedrogová terapia

Nemedikamentózna terapia nehrá o nič menšiu úlohu ako medikamentózna liečba. Pacienti s reumatoidnou artritídou preto musia dodržiavať diétu, ktorá je podrobne opísaná v článku „“. Tí, ktorí sa chcú uzdraviť, musia prestať fajčiť, pretože to zhoršuje priebeh ochorenia.

Pacientom sú zobrazené mierne (nie nadmerné!) Gymnastické cvičenia, masáž. Priaznivo ovplyvňuje priebeh ochorenia sanatória a fyzioterapia (balneoterapia, bahenná terapia, laseroterapia, magnetoterapia, UHF, elektroforéza). Fyzioterapia sa vykonáva po odznení akútneho zápalového procesu. Pri správnom používaní je možné zlepšiť pohyblivosť kĺbov a znížiť bolesť.

Grigorová Valéria, lekárska komentátorka

Genetické inžinierstvo a lieky

Mikrobiologická výroba liekov

Pred príchodom technológie rekombinantnej DNA sa mnohé lieky na báze ľudských proteínov dali získať len v malých množstvách, ich výroba bola veľmi drahá a mechanizmus biologického účinku bol niekedy zle pochopený. Pomocou novej technológie sa celý rad takýchto liekov získava v množstvách postačujúcich na ich efektívne testovanie aj na použitie na klinike. Dodnes bolo naklonovaných viac ako 400 génov (väčšinou vo forme cDNA) rôznych ľudských proteínov, ktoré sa môžu stať liekmi. Väčšina z týchto génov je už exprimovaná v hostiteľských bunkách a ich produkty sa teraz používajú na liečbu rôznych ľudských chorôb. Ako obvykle, najprv sa testujú na zvieratách a potom sa vykonávajú prísne klinické testy. Ročný objem svetového trhu s liekmi na báze ľudských bielkovín je asi 150 miliárd dolárov a neustále rastie. Objem svetového trhu s liekmi na báze rekombinantných proteínov sa zvyšuje o 12 – 14 % ročne av roku 2000 predstavoval približne 20 miliárd dolárov.

Na druhej strane je sľubné použitie špecifických protilátok ako terapeutických činidiel. Používajú sa na neutralizáciu toxínov, boj proti baktériám, vírusom a na liečbu rakoviny. Protilátka buď zneškodní „votrelca“ – cudzieho agens, alebo zničí špecifickú cieľovú bunku. Napriek ich sľubnému potenciálu sa protilátky doteraz používali na prevenciu alebo liečbu chorôb len zriedka. A až s rozvojom technológie rekombinantnej DNA a s vývojom metód na získanie monoklonálnych protilátok a s dekódovaním molekulárnej štruktúry a funkcie imunoglobulínov opäť vznikol komerčný záujem o využitie špecifických protilátok na liečbu rôznych ochorení.

Vývoj nových metód prevencie a liečby mnohých ľudských chorôb výrazne prispel k rastu blahobytu ľudí v 20. storočí. Tento proces však nemožno považovať za dokončený. Takzvané „staré“ choroby, ako je malária, tuberkulóza atď., sa môžu znovu objaviť, len čo sa oslabia preventívne opatrenia, alebo sa objavia odolné kmene. Typická situácia je v tomto smere na Ukrajine a v Rusku.

Prvé GMO produkty – antibiotiká

Antibiotiká sú látky s nízkou molekulovou hmotnosťou, ktoré sa líšia chemickou štruktúrou. Tieto zlúčeniny majú spoločné to, že ako produkty životnej aktivity mikroorganizmov špecificky narúšajú rast iných mikroorganizmov v zanedbateľných koncentráciách.

Väčšina antibiotík sú sekundárne metabolity. Rovnako ako toxíny a alkaloidy ich nemožno klasifikovať ako látky nevyhnutne potrebné na zabezpečenie rastu a vývoja mikroorganizmov. Na tomto základe sa sekundárne metabolity líšia od primárnych, v prítomnosti ktorých dochádza k smrti mikroorganizmu.

Biosyntéza antibiotík, ako aj iných sekundárnych metabolitov, sa zvyčajne vyskytuje v bunkách, ktoré prestali rásť (idiofáza). Ich biologická úloha pri zabezpečovaní životnej aktivity produkčných buniek zostáva až do konca nepreskúmaná. Odborníci, ktorí študujú perspektívy biotechnológií v oblasti mikrobiologickej výroby antibiotík, sa domnievajú, že za nepriaznivých podmienok potláčajú rast konkurenčných mikroorganizmov, čím poskytujú priaznivejšie podmienky na prežitie producentovi mikróbov konkrétneho antibiotika. Význam procesu tvorby antibiotík v živote mikrobiálnej bunky potvrdzuje skutočnosť, že u streptomycét pripadá asi 1 % genómovej DNA na podiel génov kódujúcich enzýmy pre biosyntézu antibiotík, ktoré nemusia byť exprimované pre dlhý čas. Výrobcovia známych antibiotík sú najmä šesť rodov vláknitých húb, tri rody aktinomycét (takmer 4000 rôznych antibiotík) a dva rody pravých baktérií (asi 500 antibiotík). Z vláknitých húb treba venovať osobitnú pozornosť plesňovým hubám rodov Cephalosporium a Penicillium, ktoré sú výrobcami takzvaných beta-laktámových antibiotík - penicilínov a cefalosporínov. Väčšina aktinomycét syntetizujúcich antibiotické látky, vrátane tetracyklínov, patrí do rodu Streptomyces.

Zo známych 5000-6000 prírodných antibiotických substancií sa ich na predaj spotrebiteľom vyrobí len okolo 1000. V čase, keď sa potvrdil antibakteriálny účinok penicilínu a možnosť jeho použitia ako liečiva (H.W. Flory, E.B. Chain et al., 1941) bola produktivita kmeňa laboratórnej plesne - 2 mg prípravku na 1 liter kultivačnej tekutiny - zjavne nedostatočná na priemyselnú výrobu antibiotika. Opakovaným systematickým vystavením pôvodného kmeňa Penicillium chrisogenum takým mutagénom, ako je röntgenové a ultrafialové ožarovanie, dusíkatý yperit, v kombinácii so spontánnymi mutáciami a výberom najlepších producentov, bolo možné zvýšiť produktivitu huby 10 000-krát a upravte koncentráciu penicilínu v kultivačnej kvapaline na 2 %.

Spôsob, ako zvýšiť účinnosť kmeňov produkujúcich antibiotiká, založený na náhodných mutáciách a ktorý sa napriek enormným nákladom na pracovnú silu stal klasickým, sa stále používa. Táto situácia je dôsledkom skutočnosti, že antibiotikum, na rozdiel od proteínu, nie je produktom konkrétneho génu; biosyntéza antibiotík nastáva ako výsledok spoločného pôsobenia 10-30 rôznych enzýmov kódovaných zodpovedajúcim počtom rôznych génov. Okrem toho pre mnohé antibiotiká, ktorých mikrobiologická produkcia bola stanovená, molekulárne mechanizmy ich biosyntézy ešte neboli študované. Polygénny mechanizmus, ktorý je základom biosyntézy antibiotík, je príčinou, že zmeny v jednotlivých génoch nie sú úspešné. Automatizácia rutinných techník analýzy produktivity mutantov umožňuje študovať desiatky tisíc funkčných kmeňov a tým urýchľuje selekčný postup pri použití klasickej genetickej techniky.

Nová biotechnológia založená na použití kmeňov-superproducentov antibiotík znamená zlepšenie mechanizmov ochrany výrobcu pred ním syntetizovaným antibiotikom.

Vysokú produktivitu vykazujú kmene, ktoré sú odolné voči vysokým koncentráciám antibiotík v kultivačnom médiu. Táto vlastnosť sa berie do úvahy aj pri navrhovaní superprodukčných buniek. Od objavu penicilínu koncom 20. rokov 20. storočia bolo z rôznych mikroorganizmov izolovaných viac ako 6000 antibiotík s rôznymi špecifickosťami a rôznymi mechanizmami účinku. Ich široké využitie pri liečbe infekčných chorôb pomohlo zachrániť milióny životov. Prevažná väčšina hlavných antibiotík bola izolovaná z grampozitívnej pôdnej baktérie Streptomyces, hoci ich produkujú aj huby a iné grampozitívne a gramnegatívne baktérie. Ročne sa na celom svete vyrobí 100 000 ton antibiotík v hodnote približne 5 miliárd dolárov, z čoho viac ako 100 miliónov dolárov pripadá na antibiotiká pridávané do krmiva pre hospodárske zvieratá ako prísady alebo stimulátory rastu.

Odhaduje sa, že vedci každý rok objavia 100 až 200 nových antibiotík, predovšetkým v rámci rozsiahlych výskumných programov s cieľom nájsť medzi tisíckami rôznych mikroorganizmov tie, ktoré by syntetizovali jedinečné antibiotiká. Získavanie a klinické skúšanie nových liekov je veľmi drahé a do predaja idú len tie, ktoré majú veľkú terapeutickú hodnotu a sú ekonomicky zaujímavé. Tvoria 1 – 2 % všetkých zistených antibiotík. Veľký efekt tu má technológia rekombinantnej DNA. Po prvé, môže byť použitý na vytvorenie nových antibiotík s jedinečnou štruktúrou, ktoré majú silnejší účinok na určité mikroorganizmy a majú minimálne vedľajšie účinky. Po druhé, prístupy genetického inžinierstva možno použiť na zvýšenie výťažku antibiotík, a teda na zníženie nákladov na ich výrobu.

Možno sa domnievať, že klinická biotechnológia vznikla začiatkom priemyselnej výroby penicilínu v 40. rokoch 20. storočia. a jeho využitie v terapii. Použitie tohto prvého prírodného penicilínu zrejme prispelo k zníženiu chorobnosti a úmrtnosti viac ako ktorýkoľvek iný liek, no na druhej strane prinieslo množstvo nových problémov, ktoré sa opäť podarilo vyriešiť pomocou biotechnológie.

Po prvé, úspešné používanie penicilínu vyvolalo veľký dopyt po tejto droge a na jeho uspokojenie bolo potrebné dramaticky zvýšiť výťažnosť penicilínu pri jeho výrobe. Po druhé, prvý penicilín - C (benzylpenicilín) - pôsobil hlavne na grampozitívne baktérie (napríklad streptokoky a stafylokoky) a bolo potrebné získať antibiotiká so širším spektrom účinku a / alebo aktivity, ovplyvňujúce a gramnegatívne baktérie ako E. coli a Pseudomonas. Po tretie, keďže antibiotiká vyvolávali alergické reakcie (najčastejšie menšie, ako kožná vyrážka, ale niekedy závažnejšie, život ohrozujúce prejavy anafylaxie), bolo potrebné mať k dispozícii celý rad antibakteriálnych látok, aby ste si mohli vybrať spomedzi rovnako účinné lieky také, ktoré by u pacienta nevyvolali alergickú reakciu. Po štvrté, penicilín je nestabilný v kyslom prostredí žalúdka a nemal by sa podávať perorálne. Napokon, mnohé baktérie sa stávajú odolnými voči antibiotikám. Klasickým príkladom toho je tvorba enzýmu penicilináza (správnejšie beta-laktamáza) stafylokokmi, ktorý hydrolyzuje amidovú väzbu v beta-laktámovom kruhu penicilínu za vzniku farmakologicky neaktívnej kyseliny penicilínovej. Zvýšiť výťažnosť penicilínu pri jeho výrobe sa podarilo najmä dôsledným využívaním série mutantov pôvodného kmeňa Penicillium chrysogenum, ako aj zmenou pestovateľských podmienok.

Proces biosyntézy jedného antibiotika môže pozostávať z desiatok enzymatických reakcií, takže klonovanie všetkých génov na jeho biosyntézu nie je ľahká úloha. Jeden prístup k izolácii kompletnej sady takýchto génov je založený na transformácii jedného alebo niekoľkých mutantných kmeňov, ktoré nie sú schopné syntetizovať dané antibiotikum, pomocou klonovej banky vytvorenej z chromozomálnej DNA kmeňa divokého typu. Po zavedení banky klonov do mutantných buniek sa uskutoční selekcia transformantov schopných syntetizovať antibiotikum. Potom sa izoluje plazmidová DNA klonu obsahujúceho funkčne exprimovaný antibiotický gén (t. j. gén, ktorý obnovuje funkciu stratenú mutantným kmeňom) a použije sa ako sonda na skríning ďalšej klonovej banky chromozomálnej DNA kmeňa divokého typu, z ktorých klony obsahujúce nukleotidové sekvencie, ktoré sa prekrývajú so sekvenciou sondy. Týmto spôsobom sa identifikujú prvky DNA susediace s komplementárnou sekvenciou a potom sa klonujú a znovu sa vytvorí kompletný génový klaster biosyntézy antibiotika. Opísaný postup sa týka prípadu, keď sú tieto gény zoskupené v jednom mieste chromozomálnej DNA. Ak sú na druhej strane gény biosyntézy rozptýlené v malých klastroch na rôznych miestach, potom je potrebný aspoň jeden mutant na klaster na získanie klonov DNA, ktoré možno použiť na identifikáciu zvyšku génov klastra.

Pomocou genetických alebo biochemických experimentov je možné identifikovať a následne izolovať jeden alebo viacero kľúčových biosyntetických enzýmov, určiť ich N-terminálne aminokyselinové sekvencie a na základe týchto údajov syntetizovať oligonukleotidové sondy. Tento prístup bol použitý na izoláciu génu syntetázy izopenicilínu N z Penicillium chrysogenum. Tento enzým katalyzuje oxidačnú kondenzáciu 5-(1_-a-aminoadipylN-cysteinyl-P-valínu) na izopenicilín N, kľúčový medziprodukt v biosyntéze penicilínov, cefalosporíny a cefamycíny.

Nové antibiotiká s jedinečnými vlastnosťami a špecifickosťou možno získať genetickým inžinierstvom manipuláciou s génmi zapojenými do biosyntézy už známych antibiotík. Jedným z prvých experimentov, pri ktorých sa získalo nové antibiotikum, bolo spojenie dvoch mierne odlišných ciest biosyntézy antibiotika v jednom mikroorganizme.

Jeden z plazmidov Streptomyces, plJ2303, nesúci 32,5 kb fragment chromozomálnej DNA S. coelicoior, obsahuje všetky gény enzýmov zodpovedných za biosyntézu antibiotika aktinorhodin, člena rodiny izochromanchinónových antibiotík, z acetátu. Celý plazmid a rôzne subklony nesúce časti 32,5 kb fragmentu (napr. plJ2315) boli zavedené buď do AM-7161 kmeňa Streptomyces sp.T, ktorý syntetizuje príbuzné antibiotikum medermycín, alebo do B1140 alebo Tu22 kmeňa S. violaceoruber syntetizujúci príbuzné antibiotiká granaticín a dihydrogranaticín.

Všetky tieto antibiotiká sú acidobázické indikátory, ktoré dávajú rastúcej kultúre charakteristickú farbu, ktorá závisí od pH média. Na druhej strane, pH (a farba) média závisí od toho, ktorá zlúčenina sa syntetizuje. Mutanty materského kmeňa S.coelicoior, ktoré nie sú schopné syntetizovať aktinrodín, sú bezfarebné. Vzhľad farby po transformácii kmeňa AM-7161 Streptomyces sp. alebo kmene B1J40 alebo Tu22 S.violaceoruber s plazmidom nesúcim všetky alebo niekoľko génov kódujúcich enzýmy biosyntézy aktinorhodin indikuje syntézu nového antibiotika Transformanty kmeňa AM-7161 Streptomyces sp. a kmeň-6 1140 S.violaceoruber, obsahujúci plazmid pM2303, syntetizujú antibiotiká kódované plazmidom aj chromozomálnou DNA.

Keď sa však kmeň Tu22 S. violaceoruber transformuje plazmidom plJ2303, spolu s aktinorhodinom sa syntetizuje nové antibiotikum, dihydrogranatirodin, a keď sa kmeň AM-7161 Streptomyces sp. Ďalšie nové antibiotikum, mederrhodin A, je syntetizované plazmidom plJ2315.

Štrukturálne sa tieto nové antibiotiká len málo líšia od aktinorhodinu, medermycínu, granaticínu a hydrogranaticínu a pravdepodobne sa tvoria, keď medziprodukt jednej biosyntetickej dráhy slúži ako substrát pre enzým v inej dráhe. Keď sa podrobne preštudujú biochemické vlastnosti rôznych biosyntetických dráh antibiotík, bude možné vytvoriť nové, jedinečné, vysoko špecifické antibiotiká manipuláciou s génmi, ktoré kódujú zodpovedajúce enzýmy.

Vývoj nových metód na získanie moderných polyketidových antibiotík.

Termín "polyketid" sa týka triedy antibiotík, ktoré sa tvoria postupnou enzymatickou kondenzáciou karboxylových kyselín, ako je acetát, propionát a butyrát. Niektoré polyketidové antibiotiká sú syntetizované rastlinami a hubami, ale väčšinu z nich produkujú aktinomycéty ako sekundárne metabolity. Pred manipuláciou s génmi kódujúcimi enzýmy na biosyntézu polyketidových antibiotík bolo potrebné objasniť mechanizmus účinku týchto enzýmov.

Po podrobnom štúdiu genetických a biochemických zložiek biosyntézy erytromycínu v bunkách Saccharopolyspora erythraea bolo možné vykonať špecifické zmeny v génoch spojených s biosyntézou tohto antibiotika a syntetizovať deriváty erytromycínu s inými vlastnosťami. Najprv sa určila primárna štruktúra fragmentu DNA S.erythraea! 56 kb obsahujúcich ery génový klaster, potom modifikovaný erytromycín polyketidsyntázou dvoma rôznymi spôsobmi. Aby sa to dosiahlo, 1) bola odstránená oblasť DNA kódujúca beta-ketoreduktázu alebo 2) bola vykonaná zmena v oblasti DNA kódujúcej enoylreduktázu. Tieto experimenty umožnili experimentálne ukázať, že ak sa identifikuje a charakterizuje zhluk génov kódujúcich enzýmy pre biosyntézu určitého polyketidového antibiotika, potom ich špecifickými zmenami bude možné zmeniť štruktúru antibiotika v cieleným spôsobom.

Okrem toho rozrezaním a spojením určitých úsekov DNA je možné posunúť domény polyketidsyntázy a získať nové polyketidové antibiotiká.

DNA technológia na zlepšenie produkcie antibiotík

Pomocou genetického inžinierstva je možné nielen vytvárať nové antibiotiká, ale aj zvyšovať efektivitu syntézy už známych. Limitujúcim faktorom pri priemyselnej výrobe antibiotík s použitím Streptomyces spp. často je množstvo kyslíka dostupného bunkám. Kvôli zlej rozpustnosti kyslíka vo vode a vysokej hustote kultúry Streptomyces je často nedostatočná, rast buniek sa spomaľuje a výťažok antibiotika klesá. Na vyriešenie tohto problému je možné po prvé zmeniť dizajn bioreaktorov, v ktorých sa pestuje kultúra Streptomyces, a po druhé, pomocou metód genetického inžinierstva vytvoriť kmene Streptomyces, ktoré efektívnejšie využívajú dostupný kyslík. Tieto dva prístupy sa navzájom nevylučujú.

Jednou zo stratégií, ktoré používajú niektoré aeróbne mikroorganizmy na prežitie v podmienkach nedostatku kyslíka, je syntéza produktu podobného hemoglobínu, ktorý dokáže uchovávať kyslík a dodávať ho bunkám. Napríklad aeróbna baktéria Vitreoscilla sp. syntetizuje homodimérny proteín obsahujúci hem, funkčne podobný eukaryotickému hemoglobínu. Gén "hemoglobínu" Vitreoscilla bol izolovaný, vložený do plazmidového vektora Streptomyces a vložený do buniek tohto mikroorganizmu. Po jeho expresii predstavoval hemoglobín Vitreoscilla približne 0,1 % všetkých bunkových proteínov S. coelicoior, aj keď expresia bola pod kontrolou vlastného promótora hemoglobínového génu Vitreoscilla, a nie promótora Streptomyces. Transformované bunky S. coelicoior rastúce pri nízkom obsahu rozpusteného kyslíka (približne 5 % saturačnej koncentrácie) syntetizovali 10-krát viac aktinorhodin na 1 g suchej bunkovej hmoty a mali vyššiu rýchlosť rastu ako netransformované bunky. Tento prístup možno použiť aj na poskytovanie kyslíka iným mikroorganizmom rastúcim v podmienkach nedostatku kyslíka.

Východiskovým materiálom pre chemickú syntézu niektorých cefalosporínov – antibiotík s menšími vedľajšími účinkami a účinných proti mnohým baktériám – je kyselina 7-aminocefalosporánová (7ACA), ktorá sa zase syntetizuje z antibiotika cefalosporínu C. Bohužiaľ, prirodzené mikroorganizmy schopné syntetizovať 7ACA , zatiaľ nebol identifikovaný.

Nová biosyntetická dráha 7ACA bola skonštruovaná začlenením špecifických génov do plazmidu huby Acremonium chrysogenum, ktorá normálne syntetizuje iba cefalosporín-C. Jeden z týchto génov pochádzal z cDNA Fusarium solani kódujúcej oxidázu D-aminokyselín, zatiaľ čo druhý pochádzal z genómovej DNA Pseudomonas diminuta a kódoval cefalosporínacylázu. V plazmide boli gény riadené promótorom A. chrysogenum. V prvom kroku novej biosyntetickej dráhy sa cefalosporín-C konvertuje na kyselinu 7-p-(5-karboxy-5-oxopentánamid)cefalosporánovú (keto-AO-7ACA) oxidázou aminokyselín. Časť tohto produktu reaguje s peroxidom vodíka, jedným z vedľajších produktov, za vzniku kyseliny 7-beta-(4-karboxybutánamid)-cefalosporánovej (GL-7ACA). Cefalosporín-C, keto-A0-7ACA aj GL-7ACA môžu byť hydrolyzované cefalosporínacylázou za vzniku 7ACA, avšak iba 5 % cefalosporínu-C je priamo hydrolyzovaných na 7ACA. Preto sú oba enzýmy potrebné na tvorbu 7ACA vo vysokom výťažku.

Interferóny

Koncom 70-tych - začiatkom 80-tych rokov. Technológia DNA XX storočia prvýkrát začala priťahovať pozornosť verejnosti a veľkých investorov. Jedným zo sľubných biotechnologických produktov bol interferón, ktorý sa v tom čase považoval za zázračný liek proti rôznym vírusovým ochoreniam a rakovine. Izoláciu cDNA ľudského interferónu a jeho následnú expresiu v Escherichia coll uvádzali všetky zainteresované publikácie vo svete.

Na izoláciu ľudských génov alebo proteínov sa používajú rôzne prístupy. Zvyčajne sa izoluje požadovaný proteín a určí sa aminokyselinová sekvencia zodpovedajúcej oblasti molekuly. Na základe toho sa nájde nukleotidová sekvencia, ktorá ju kóduje, syntetizuje sa zodpovedajúci oligonukleotid a ten sa použije ako hybridizačná sonda na izoláciu požadovaného génu alebo cDNA z genómových alebo cDNA knižníc. Ďalším prístupom je generovanie protilátok proti purifikovanému proteínu a ich použitie na skríning knižníc, ktoré exprimujú určité gény. Pre ľudské proteíny syntetizované prevažne v jedinom tkanive bude cDNA knižnica odvodená z mRNA izolovanej z tohto tkaniva obohatená o cieľovú sekvenciu DNA. Napríklad hlavným proteínom syntetizovaným bunkami Langerhansových ostrovčekov pankreasu je inzulín a 70 % mRNA izolovanej z týchto buniek ho kóduje.

Princíp obohacovania cDNA je však nepoužiteľný pre tie ľudské proteíny, ktorých množstvo je veľmi malé alebo miesto syntézy nie je známe. V tomto prípade môžu byť potrebné iné experimentálne prístupy. Napríklad ľudské interferóny (IF), vrátane interferónov alfa, beta a gama, sú prirodzené proteíny, z ktorých každý môže nájsť svoje vlastné terapeutické uplatnenie. Prvý interferónový gén bol izolovaný začiatkom 80. rokov 20. storočia. XX storočia. Odvtedy bolo objavených niekoľko rôznych interferónov. Polypeptid, ktorý má účinok ľudského leukocytového interferónu, sa syntetizuje v E. coli.

Niekoľko vlastností interferónu sťažuje izoláciu jeho cDNA. Po prvé, napriek skutočnosti, že interferón bol purifikovaný viac ako 80 000 krát, bolo možné ho získať len vo veľmi malých množstvách, pretože. jeho presná molekulová hmotnosť nebola v tom čase známa. Po druhé, na rozdiel od mnohých iných proteínov, interferón nemá ľahko identifikovateľnú chemickú alebo biologickú aktivitu: bol hodnotený iba znížením cytopatického účinku živočíšneho vírusu na bunkovú kultúru, čo je zložitý a zdĺhavý proces. Po tretie, na rozdiel od inzulínu nebolo známe, či existujú ľudské bunky schopné produkovať interferón v dostatočne veľkých množstvách, t.j. či existuje zdroj interferónovej mRNA. Napriek všetkým týmto ťažkostiam bola cDNA kódujúca interferón nakoniec izolovaná a charakterizovaná. Pri izolácii ich cDNA bolo potrebné vyvinúť špeciálny prístup na prekonanie ťažkostí spojených s nedostatočným obsahom zodpovedajúcich mRNA a proteínov. Teraz je takýto postup extrakcie DNA bežný a štandardný a pre interferóny je to nasledovné.

1. mRNA bola izolovaná z ľudských leukocytov a frakcionovaná podľa veľkosti; bola uskutočnená reverzná transkripcia a vložená do miesta Psti plazmidu pBR322.

2. Výsledný produkt bol transformovaný do Escherichia coli. Výsledné klony boli rozdelené do skupín. Testovanie prebiehalo na skupine klonov, čo umožnilo urýchliť proces ich identifikácie.

3. Každá skupina klonov sa hybridizovala so surovým prípravkom IF-mRNA.

4. Z výsledných hybridov obsahujúcich klonovanú DNA a mRNA bola izolovaná mRNA a translatovaná v systéme bezbunkovej syntézy proteínov.

5. Stanovila sa interferoická antivírusová aktivita každej zmesi získanej ako výsledok translácie. Skupiny, ktoré vykazovali aktivitu interferónu, obsahovali klon s cDNA hybridizovaným s IF-mRNA.

6. Pozitívne skupiny boli rozdelené do podskupín obsahujúcich viacero klonov a znova testované. Zoskupovanie sa opakovalo, kým sa neidentifikoval klon obsahujúci ľudskú IF-cDNA plnej dĺžky.

Odvtedy bolo objavených niekoľko rôznych typov interferónov. Gény niekoľkých interferónov boli izolované a bola preukázaná ich účinnosť pri liečbe rôznych vírusových ochorení, ale interferón sa, žiaľ, nestal všeliekom.

Na základe chemických a biologických vlastností interferónu možno rozlíšiť tri skupiny: IF-alfa, IF-beta a IF-gama. IF-alfa a IF-beta sú syntetizované bunkami ošetrenými vírusom alebo prípravkami vírusovej RNA a IF-gama je produkovaný ako odpoveď na látky, ktoré stimulujú rast buniek. IF-alfa je kódovaný génovou rodinou, ktorá zahŕňa aspoň 15 nealelických génov, zatiaľ čo IF-beta a IF-gama sú kódované vždy jedným génom. Podtypy IF-alfa vykazujú rôzne špecifickosti. Napríklad pri testovaní účinnosti IF-elfa-1 a IF-alfa-2 na vírusom ošetrenej bunkovej línii hovädzieho dobytka tieto interferóny vykazujú podobnú antivírusovú aktivitu, zatiaľ čo v prípade vírusom ošetrených ľudských buniek IF-alfa- 2 je sedemkrát aktívnejší ako IF-alfa 1. Ak sa antivírusová aktivita testuje na myších bunkách, potom je IF-alfa-2 30-krát menej účinný ako IF-alfa-1.

Vzhľadom na skutočnosť, že existuje rodina interferónov, bolo urobených niekoľko pokusov vytvoriť IF s kombinovanými vlastnosťami, pričom sa využilo skutočnosti, že rôzni členovia rodiny IF-alfa sa líšia v stupni a špecifickosti svojej antivírusovej aktivity. Teoreticky sa to dá dosiahnuť kombináciou častí génových sekvencií rôznych IF-alfa. Výsledkom bude fúzny proteín s inými vlastnosťami ako ktorýkoľvek z pôvodných proteínov. Porovnanie cDNA sekvencií IF-alfa-1 a IF-alfa-2 ukázalo, že obsahujú rovnaké reštrikčné miesta na pozíciách 60, 92 a 150. Po odštiepení oboch cDNA v týchto miestach a následnej ligácii fragmentov vzniklo niekoľko hybridných boli získané gény. Tieto gény boli exprimované v E. coli, syntetizované proteíny boli purifikované a boli skúmané ich biologické funkcie. Testovanie ochranných vlastností hybridných IF v bunkovej kultúre cicavcov ukázalo, že niektoré z nich sú aktívnejšie ako rodičovské molekuly. Okrem toho mnohé hybridné IF indukovali tvorbu 2'-5'-oligoizoadenylátsyntetázy v kontrolných bunkách. Tento enzým sa podieľa na syntéze 2'-5'-viazaných oligonukleotidov, ktoré následne aktivujú latentnú bunkovú endoribonukleázu, ktorá štiepi vírusovú mRNA. Iné hybridné IF vykazovali väčšiu antiproliferatívnu aktivitu ako rodičovské molekuly v kultúrach rôznych ľudských rakovinových buniek.

Rastový hormón

Stratégia konštrukcie nových proteínov nahradením funkčných domén alebo miestne cielenou mutagenézou sa môže použiť na zvýšenie alebo zníženie biologických vlastností proteínu. Napríklad natívny ľudský rastový hormón (hGH) sa viaže ako na receptor rastového hormónu, tak aj na receptor prolaktínu v rôznych typoch buniek. Aby sa predišlo nežiaducim vedľajším účinkom počas liečby, je potrebné vylúčiť pripojenie hGH na prolaktínový receptor. Pretože oblasť molekuly rastového hormónu, ktorá sa viaže na tento receptor, sa len čiastočne zhoduje vo svojej aminokyselinovej sekvencii s oblasťou molekuly, ktorá interaguje s prolaktínovým receptorom, bolo možné selektívne znížiť väzbu hormónu na prolaktínový receptor. Na tento účel bola použitá miestne špecifická mutagenéza, v dôsledku ktorej došlo k určitým zmenám v bočných skupinách niektorých aminokyselín (His-18, His-21 a Glu-174) - ligandov pre ióny Zn 2+ potrebné pre vysoko- afinitná väzba hGH na prolaktínový receptor. Modifikovaný rastový hormón sa viaže len na svoj „vlastný“ receptor. Získané výsledky sú nepochybným záujmom, no stále nie je jasné, či upravený hGH nájde uplatnenie na klinike.

cystická fibróza

Najčastejším smrteľným dedičným ochorením u belochov je cystická fibróza. V USA je 30 000 prípadov tohto ochorenia, v Kanade a Európe 23 000. Pacienti s cystickou fibrózou často trpia infekčnými ochoreniami, ktoré postihujú pľúca. Liečba rekurentných infekcií antibiotikami nakoniec vedie k vzniku rezistentných kmeňov patogénnych baktérií. Baktérie a ich produkty lýzy spôsobujú hromadenie viskózneho hlienu v pľúcach, čo sťažuje dýchanie. Jednou zo zložiek hlienu je DNA s vysokou molekulovou hmotnosťou, ktorá sa uvoľňuje z bakteriálnych buniek počas lýzy. Vedci z biotechnologickej spoločnosti Genentech (USA) izolovali a exprimovali gén pre DNázu, enzým, ktorý rozkladá vysokomolekulárnu DNA na kratšie fragmenty. Prečistený enzým sa vstrekuje ako súčasť aerosólu do pľúc pacientov s cystickou fibrózou, štiepi DNA, znižuje sa viskozita hlienu, čo uľahčuje dýchanie. Hoci tieto opatrenia neliečia cystickú fibrózu, zmierňujú stav pacienta. Tento enzým bol nedávno schválený americkým Úradom pre potraviny a liečivá a v roku 2000 sa predal približne za 100 miliónov dolárov.

Ďalším biotechnologickým produktom, ktorý pomáha pacientom, je alginát lyáza. Alginát je polysacharid syntetizovaný rôznymi morskými riasami, ako aj pôdnymi a morskými baktériami. Jeho monomérnymi jednotkami sú dva sacharidy – beta-D-mannuronát a alfa-1-guluronát, ktorých relatívny obsah a distribúcia určujú vlastnosti konkrétneho alginátu. Zvyšky a-L-guluronátu teda tvoria medzireťazcové a vnútroreťazcové zosieťovanie väzbou iónov vápnika; beta-D-manuronátové zvyšky viažu iné kovové ióny. Alginát obsahujúci takéto zosieťovanie tvorí elastický gél, ktorého viskozita je priamo úmerná veľkosti molekúl polysacharidu.

Uvoľňovanie alginátu mukóznymi kmeňmi Pseudomonas aeruginosa výrazne zvyšuje viskozitu hlienu u pacientov s cystickou fibrózou. Na prečistenie dýchacieho traktu a zmiernenie stavu pacientov by sa okrem liečby DNázou mala vykonať depolymerizácia alginátu pomocou alginát lyázy.

Gén alginátovej lyázy bol izolovaný z Flavobacterium sp., gramnegatívnej pôdnej baktérie, ktorá aktívne produkuje tento enzým. Na základe E. coli bola vytvorená banka klonov Flavobacterium a tie, ktoré syntetizujú alginátovú lyázu, boli testované nasadením všetkých klonov na pevné médium obsahujúce alginát s prídavkom iónov vápnika. Za takýchto podmienok všetok alginát v médiu, okrem toho, ktorý obklopuje kolónie produkujúce alginát-lyázu, vytvára zosieťovanie a zakaľuje sa. Hydrolyzovaný alginát stráca schopnosť vytvárať zosieťovanie, takže prostredie okolo kolónií syntetizujúcich alginát-lyázu zostáva transparentné. Analýza klonovaného fragmentu DNA prítomného v jednej z pozitívnych kolónií ukázala prítomnosť otvoreného čítacieho rámca kódujúceho polypeptid s molekulovou hmotnosťou približne 69 000. Flavobacterium sp. Najprv z neho nejaký proteolytický enzým odreže N-koncový peptid s hmotnosťou asi 6000. Zvyšný proteín s molekulovou hmotnosťou 63 000 je schopný depolymerizovať alginát produkovaný baktériami aj riasami. Pri jeho následnom narezaní vzniká produkt s molekulovou hmotnosťou 23 000, ktorý depolymerizuje alginát z morských rias a enzým s molekulovou hmotnosťou 40 000, ktorý ničí bakteriálny alginát. Na získanie veľkého množstva enzýmu s molekulovou hmotnosťou 40 000 sa DNA, ktorá ho kóduje, amplifikovala polymerázovou reťazovou reakciou (PCR) a potom sa vložila do plazmidového vektora izolovaného z B. subrjlis, nesúceho gén kódujúci B. subrjlis α- amylázový signálny peptid. Transkripcia bola kontrolovaná použitím penicilinázového génového expresného systému. Keď boli bunky B. subrjlis transformované získaným plazmidom a nasadené na pevné médium obsahujúce alginát s prídavkom iónov vápnika, vytvorili sa kolónie s veľkým halo. Keď takéto kolónie rástli v kvapalnom médiu, rekombinantná alginátová lyáza sa uvoľnila do kultivačného média. Následné testy ukázali, že tento enzým bol schopný účinne skvapalniť algináty produkované mucilaginóznymi kmeňmi P. aeruginosa, ktoré boli izolované z pľúc pacientov s cystickou fibrózou. Je potrebný ďalší výskum, aby sa zistilo, či je vhodné klinické testovanie rekombinantnej alginát lyázy.

Prevencia odmietnutia transplantovaných orgánov

V 70. rokoch 20. storočia boli revidované názory na pasívnu imunizáciu: začala sa považovať za preventívny prostriedok boja proti odmietnutiu transplantovaných orgánov. Bolo navrhnuté zaviesť pacientom špecifické protilátky, ktoré by sa viazali na určité typy lymfocytov, čím by sa znížila imunitná odpoveď namierená proti transplantovanému orgánu.

Prvými látkami odporúčanými americkým Úradom pre kontrolu potravín a liečiv na použitie ako imunosupresíva pri transplantáciách ľudských orgánov boli myšie monoklonálne protilátky OCTH. Takzvané T-bunky sú zodpovedné za odmietnutie orgánov – lymfocytov, ktoré sa diferencujú v týmuse. OCTZ sa viaže na receptor nachádzajúci sa na povrchu akejkoľvek T bunky nazývanej CD3. To zabraňuje rozvoju úplnej imunitnej odpovede a odmietnutiu transplantovaného orgánu. Táto imunosupresia je veľmi účinná, aj keď má niektoré vedľajšie účinky, ako je horúčka a vyrážky.

Boli vyvinuté techniky na produkciu protilátok s použitím E. coli. Hybridómy, podobne ako väčšina iných kultúr živočíšnych buniek, rastú relatívne pomaly, nedosahujú vysoké hustoty a vyžadujú zložité a drahé médiá. Monoklonálne protilátky získané týmto spôsobom sú veľmi drahé, čo neumožňuje ich široké použitie na klinike.

Na vyriešenie tohto problému sa uskutočnili pokusy vytvoriť akési „bioreaktory“ založené na geneticky modifikovaných baktériách, rastlinách a zvieratách. Na tento účel sa do hostiteľského genómu zaviedli génové konštrukty schopné kódovať jednotlivé oblasti protilátky. Na účinné dodanie a fungovanie niektorých imunoterapeutických činidiel často postačuje jedna antigén viažuca oblasť protilátky (Fab alebo Fv fragment); prítomnosť Fc fragmentu protilátky je voliteľná.

GM rastliny - výrobcovia farmakologických prípravkov

Vyhliadky poľnohospodárskej biotechnológie na poskytovanie takýchto rastlín, ktoré sa použijú ako lieky alebo vakcíny, dnes vyzerajú čoraz reálnejšie. Je ťažké si predstaviť, aké dôležité by to mohlo byť pre chudobné krajiny, kde sú konvenčné liečivá stále novinkou a tradičné očkovacie programy WHO sú príliš drahé a ťažko realizovateľné. Tento smer výskumu by sa mal podporovať všetkými možnými spôsobmi, a to aj prostredníctvom spolupráce medzi verejným a súkromným sektorom hospodárstva.

Spomedzi génov, ktorých expresia v rastlinách sa považuje za exotickú, sú najdôležitejšie tie, ktoré kódujú syntézu polypeptidov medicínskeho významu. Je zrejmé, že patent Calgene o expresii myšacieho interferónu v rastlinných bunkách by sa mal považovať za prvú štúdiu v tejto oblasti. Neskôr sa ukázala syntéza imunoglobulínov v listoch rastlín.

Okrem toho je možné zaviesť do genómu rastliny gén kódujúci obalový proteín (proteíny) vírusu. Konzumáciou rastliny ako potravy ľudia postupne získajú imunitu voči tomuto vírusu. V skutočnosti ide o tvorbu rastlinných liečiv.

Transgénne rastliny majú pri produkcii rekombinantných proteínov množstvo výhod oproti mikrobiálnej, zvieracej a ľudskej bunkovej kultúre. Medzi výhody transgénnych rastlín uvádzame tie hlavné: možnosť veľkovýroby, nízke náklady, jednoduché čistenie, absencia nečistôt, ktoré majú alergénne, imunosupresívne, karcinogénne, teratogénne a iné účinky na človeka. Rastliny môžu syntetizovať, glykozylovať a zostavovať cicavčie proteíny z podjednotiek. Pri konzumácii surovej zeleniny a ovocia, ktoré nesú gény kódujúce syntézu proteínových vakcín, dochádza k orálnej imunizácii.

Jedným zo spôsobov, ako znížiť riziko úniku génov do prostredia, ktoré sa využíva najmä pri tvorbe jedlých vakcín, je zavádzanie cudzích génov do chloroplastov, a nie do jadrových chromozómov, ako je zvykom. Predpokladá sa, že táto metóda rozšíri rozsah GM rastlín. Napriek tomu, že je oveľa ťažšie zaviesť požadované gény do chloroplastov, táto metóda má niekoľko výhod. Jedným z nich je, že cudzorodá DNA z chloroplastov sa nemôže dostať do peľu. Tým sa úplne eliminuje možnosť nekontrolovaného presunu GM materiálu.

Použitie technológie DNA na vývoj vakcín

Sľubným smerom je vytvorenie transgénnych rastlín nesúcich gény pre proteíny charakteristické pre baktérie a vírusy, ktoré spôsobujú infekčné ochorenia. Keď sa konzumuje surové ovocie a zelenina nesúce takéto gény alebo ich sublimované šťavy, telo sa zaočkuje. Napríklad pri zavádzaní génu pre netoxickú podjednotku enterotoxínu cholery do rastlín zemiakov a kŕmení surových hľúz experimentálnym myšiam sa v ich telách vytvorili protilátky proti patogénom cholery. Je jasné, že takéto jedlé vakcíny môžu byť účinným, jednoduchým a nenákladným spôsobom ochrany ľudí a zaistenia bezpečnosti potravín vo všeobecnosti.

Vývoj technológie DNA v posledných desaťročiach spôsobil revolúciu aj vo vývoji a výrobe nových vakcín. Pomocou metód molekulárnej biológie a genetického inžinierstva boli identifikované antigénne determinanty mnohých infekčných agens, boli klonované gény kódujúce zodpovedajúce proteíny a v niektorých prípadoch sa podarilo vyrobiť vakcíny založené na proteínových podjednotkách týchto antigénov. bola založená. Hnačka spôsobená infekciou Vibrio cholerae alebo enterotoxigénnou Escherichia coli (Escherichia coli) patrí medzi najnebezpečnejšie ochorenia s vysokým percentom úmrtí najmä u detí. Celkový počet prípadov cholery na svete presahuje 5 miliónov prípadov ročne, čo má za následok smrť asi 200 tisíc ľudí. Svetová zdravotnícka organizácia (WHO) preto dbá na prevenciu hnačkových infekcií, pričom všetkými možnými spôsobmi podnecuje tvorbu rôznych vakcín proti týmto ochoreniam. Ohniská cholery sa vyskytujú aj u nás, najmä v južných oblastiach.

Hnačkové bakteriálne ochorenia sú rozšírené aj u hospodárskych zvierat a hydiny, najmä u mladých zvierat, čo je príčinou veľkých strát v chovoch v dôsledku úbytku hmotnosti a úhynu.

Klasickým príkladom mikrobiálnej rekombinantnej vakcíny je produkcia povrchového antigénu hepatitídy B. Vírusový gén HBsAg bol vložený do kvasinkového plazmidu, čo má za následok produkciu veľkého množstva vírusového proteínu v kvasinkách, ktorý sa po purifikácii používa na injekciu ako účinnú vakcínu proti hepatitíde (Pelre et al., 1992).

Mnoho južných krajín s vysokým výskytom hepatitídy vykonáva proti tomuto ochoreniu univerzálne očkovanie obyvateľstva vrátane detí. Bohužiaľ, cena takejto vakcíny je pomerne vysoká, čo bráni rozšíreným univerzálnym očkovacím programom v krajinách s nízkou životnou úrovňou. V súvislosti s touto situáciou na začiatku 90. rokov WHO iniciatívne vytvorila nové technológie na výrobu lacných vakcín proti infekčným chorobám, dostupných pre všetky krajiny sveta.

Pred desiatimi rokmi bol predložený koncept využitia transgénnych rastlín na výrobu takzvaných „jedlých“ vakcín. V skutočnosti, ak akýkoľvek jedlý rastlinný orgán syntetizuje antigénový proteín so silnými orálnymi imunogénnymi vlastnosťami, potom keď sú tieto rastliny zjedené, antigénový proteín bude absorbovaný paralelne s tvorbou vhodných protilátok.

Získali sa rastliny tabaku nesúce gén kódujúci obalový antigén hepatitídy B pod rastlinným promótorom. Prítomnosť antigénu v listoch transgénnych rastlín bola potvrdená enzýmovým imunotestom. Je ukázaná podobnosť fyzikálno-chemickej štruktúry a imunologických vlastností výsledného rekombinantného antigénu a ľudského sérového antigénu.

Identifikácia protilátok produkovaných v rastlinách ukázala možnosť zostavenia dvoch rekombinantných génových produktov do jednej proteínovej molekuly, čo je v prokaryotických bunkách nemožné. K zostaveniu protilátok došlo, keď boli oba reťazce syntetizované so signálnou sekvenciou. V tomto prípade, spolu s možnosťou zavedenia dvoch génov do jednej rastliny, je tiež možné kombinovať jednotlivé polypeptidové reťazce syntetizované v rôznych transgénnych rastlinách do kompletného proteínu počas hybridizácie týchto dvoch rastlín. Do jedného plazmidu je možné zaviesť niekoľko génov.

Transgénne rastliny produkujúce autoantigény môžu byť tiež použité pri iných autoimunitných ochoreniach, ako je roztrúsená skleróza, reumatoidná artritída, inzulín-dependentný diabetes a dokonca odmietnutie transplantovaného orgánu. Inzulín-dependentný diabetes je autoimunitné ochorenie, pri ktorom sú bunky pankreasu produkujúce inzulín zničené ich vlastnými cytotoxickými T-lymfocytmi. Perorálny profylaktický príjem významného množstva imunogénnych proteínov môže viesť k prevencii a výraznému oneskoreniu nástupu symptómov autoimunitných ochorení. Je to však možné len v prítomnosti významného množstva autoantigénov. Proteíny inzulín a pankreatická dekarboxyláza glutámovej kyseliny (GAD65) sa považujú za perorálne vakcíny na prevenciu cukrovky závislej od inzulínu. Nedávno kanadskí biotechnológovia získali transgénne rastliny zemiakov, ktoré syntetizujú dekarboxylázu kyseliny glutámovej v pankrease. Keď sa kŕmili diabetické myši, znížil sa výskyt cukrovky aj rozsah autoimunitnej odpovede.

Vyššie uvedené výsledky vývoja genetického inžinierstva presvedčivo naznačujú možnosť vytvorenia „jedlých“ vakcín na báze transgénnych rastlín. Vzhľadom na skutočnosť, že vývoj vakcín pre ľudí si vyžiada oveľa viac času a dôkladnejšie testovanie poškodenia zdravia, treba očakávať, že prvé jedlé vakcíny budú vyvinuté pre zvieratá. Štúdie na zvieratách pomôžu odhaliť mechanizmy účinku „jedlých“ vakcín a až potom, po dlhom štúdiu a komplexnom hodnotení, je možné takéto vakcíny použiť v klinickej praxi. Napriek tomu práca v tomto smere aktívne pokračuje a myšlienka využitia rastlín na výrobu vakcín už bola patentovaná v Spojených štátoch, čo naznačuje komerčný záujem o tento vývoj.

Napriek týmto povzbudivým výsledkom si problém vytvorenia komerčných „jedlých“ vakcín proti hnačke vyžaduje ďalší výskum. V patogenéze enterotoxickej formy bakteriálnej a cholerovej hnačky je prvoradou úlohou umožniť množenie baktérií v tenkom čreve. Tento proces závisí od schopnosti Escherichia coli priľnúť, čo je spôsobené prítomnosťou na povrchu bakteriálnych buniek špeciálnych vláknitých útvarov proteínovej povahy - pili. Na stenách tenkého čreva pacientov s hnačkou sa nachádza podstatne viac baktérií ako v lúmene tej istej časti čreva, čo súvisí s prítomnosťou fimbriálnych adhezínov v Escherichia coli – proteínoch, ktoré zabezpečujú väzbu na receptory na povrchu črevného epitelu.

Dokonca aj nepatogénne kmene Escherichia coll, ktoré obsahovali plazmid kódujúci syntézu adhezínu, dokázali kolonizovať črevo a spôsobiť hnačku bez toho, aby produkovali enterotoxíny. V tomto ohľade je pravdepodobné, že samotná imunita proti toxínom nebude dostatočná na zabránenie patogénnym účinkom spôsobeným V. cholerae alebo E. coli. Je možné, že na prekonanie týchto účinkov bude potrebné okrem enterotoxínových antigénov exprimovať aj neutralizačné epitopy štrukturálnych antigénov, ako sú lipopolysacharidy, bakteriálne proteíny vonkajšej membrány alebo adhezíny spojené s pili týchto baktérií zodpovedných za väzbu na črevnú sliznicu. sliznice. Nedávno sa jeden takýto adhezín, FimH, úspešne použil na imunizáciu myší proti bakteriálnej hnačke.

Ďalším dôležitým problémom spojeným s vývojom "jedlých" vakcín je úroveň expresie heterológneho antigénu v rastlinách. Pretože orálne vakcíny vyžadujú väčšie množstvo antigénu ako parenterálne vakcíny, množstvo antigénu syntetizovaného v rastlinách, ktoré v súčasnosti predstavuje nie viac ako 0,3 % celkového rozpustného proteínu, sa musí zvýšiť. Zároveň musí byť hladina expresie dostatočne vysoká, aby vyvolala imunitnú odpoveď, ale nižšia ako hladina, ktorá vyvoláva toleranciu voči antigénu, ako je to v prípade látok konzumovaných s bežnou potravou. A keďže imunitná odozva (imunogenicita verzus tolerancia) môže byť antigén-špecifická, úrovne expresie pre každý potenciálny antigén bude potrebné vybrať individuálne.

Ako ukazujú experimenty, úroveň expresie heterológneho antigénu v rastlinách možno zvýšiť použitím tkanivovo špecifických promótorov a zosilňovačov, zosilňovačov transkripcie a translácie, pridaním transportných peptidov, ako aj zmenou nukleotidovej sekvencie zodpovedajúcich génov pomocou rastlinou preferované kodóny. Otázka, ktoré rastliny je lepšie použiť a v ktorom jedlom orgáne je lepšie exprimovať antigén, si však vyžaduje ďalší výskum, pretože rôzne rastliny môžu obsahovať látky, ktoré blokujú alebo spomaľujú imunitnú odpoveď alebo sú jednoducho toxické pre ľudí a zvieratá, ako sú alkaloidy.v bunkách tabaku.

ABC zdravia – zdravé potraviny

Úspechy vedecko-technického pokroku zasiahli všetky sféry ľudskej činnosti, od výroby až po každodenný život. Po stáročia sa ľudia snažili oslobodiť od fyzickej námahy automatizáciou výroby, vytváraním domácich spotrebičov atď. A vo všeobecnosti boli prepustení. V dôsledku toho sa do konca 20. storočia denná spotreba energie človeka znížila o 1,5-2 krát v porovnaní s jeho začiatkom.

O zdraví človeka rozhoduje najmä dedičná predispozícia (genetika) a výživa. Vytvorenie potravinovej základne bolo vždy kľúčom a základom prosperity každého štátu. Preto má každý štát záujem na preventívnych projektoch a zdravotných programoch, zlepšovaní štruktúry výživy, zlepšovaní kvality života, znižovaní chorobnosti a úmrtnosti. Práve výživa nás úzko spája s prostredím a jedlo je materiál, z ktorého je postavené ľudské telo. Preto znalosť zákonitostí optimálnej výživy dokáže zabezpečiť zdravie človeka. Toto poznanie je jednoduché a je nasledovné: spotrebujte toľko energie, koľko miniete. Energetická hodnota (obsah kalórií) dennej stravy by mala zodpovedať dennému výdaju energie. Ďalšou je maximálna pestrosť stravy, ktorá zabezpečí rôznorodé chemické zloženie potravy fyziologickým potrebám človeka v oblasti živín (cca 600 položiek). Konzumovaná strava by mala obsahovať bielkoviny, tuky, sacharidy, vitamíny, minerálne soli, vodu, vlákninu, enzýmy, aromatické a extraktívne látky, vedľajšie zložky – bioflavonoidy, indoly, antokyanidy, izoflavóny a mnohé ďalšie. V prípade nedostatku aspoň jednej z týchto zložiek sú možné vážne zdravotné problémy. A aby sa to nestalo, denná strava človeka by mala obsahovať približne 32 rôznych potravinových produktov.

Optimálny pomer živín vstupujúcich do tela prispieva k zachovaniu zdravia a dlhovekosti. Ale, bohužiaľ, väčšina svetovej populácie je charakterizovaná nedostatkom nasledujúcich živín: kompletné (živočíšne) bielkoviny; polynenasýtené mastné kyseliny; vitamíny C, B, B2, E, kyselina listová, retinol, betakarotén a iné; makro- a mikroprvky: Ca, Fe, Zn, F, Se, I a iné; vláknina. A nadmerná konzumácia takýchto živočíšnych tukov a ľahko stráviteľných sacharidov.

Deficit príjmu bielkovín u väčšiny populácie je v priemere 20%, obsah väčšiny vitamínov a mikroprvkov je o 15-55% nižší ako vypočítané hodnoty ich potreby a vláknina je o 30% nižšia. Porušenie nutričného stavu nevyhnutne vedie k zlému zdravotnému stavu a v dôsledku toho k rozvoju chorôb. Ak vezmeme celú populáciu Ruskej federácie ako 100%, iba 20% bude zdravých, ľudia v stave maladaptácie (so zníženou adaptačnou odolnosťou) - 40% a v stave pred chorobou a chorobou - 20% každý, resp.

Medzi najčastejšie choroby závislé od výživy patria: ateroskleróza; hypertonické ochorenie; hyperlipidémia; obezita; cukrovka; osteoporóza; dna; niektoré zhubné novotvary.

Dynamiku demografických ukazovateľov v Ruskej federácii a na Ukrajine za posledných 10 rokov charakterizujú aj výlučne negatívne trendy. Úmrtnosť je takmer dvojnásobkom pôrodnosti, priemerná dĺžka života je výrazne nižšia nielen v rozvinutých krajinách ...

V štruktúre príčin smrti zaujímajú popredné miesto patológie kardiovaskulárneho systému a onkologické ochorenia - ochorenia, ktorých riziko okrem iného závisí od podvýživy.

Do úvahy treba vziať aj nedostatok potravín vo svete. Počas 20. storočia sa svetová populácia zvýšila z 1,5 na 6 miliárd ľudí. Predpokladá sa, že do roku 2020 narastie na 8 miliárd a viac – podľa toho, kto a ako počíta. Je jasné, že hlavnou otázkou je výživa takého počtu ľudí. Napriek tomu, že sa poľnohospodárska produkcia za posledných 40 rokov vďaka selekcii a zdokonaľovaniu agrotechnických metód zvýšila v priemere 2,5-krát, jej ďalší rast sa zdá byť nepravdepodobný. To znamená, že miera poľnohospodárskej produkcie potravín bude v budúcnosti čoraz viac zaostávať za tempom rastu populácie.

Moderný človek denne skonzumuje asi 800 g jedla a 2 litre vody. Len za deň tak ľudia zjedia viac ako 4 milióny ton jedla. Svetový nedostatok potravín už presahuje 60 miliónov ton a predpovede sú sklamaním...

Riešenie problému zvyšovania produkcie potravín starými metódami už nie je možné. Tradičné poľnohospodárske technológie navyše nie sú obnoviteľné: za posledných 20 rokov ľudstvo stratilo viac ako 15 % úrodnej pôdnej vrstvy a väčšina pôd vhodných na pestovanie je už zapojená do poľnohospodárskej výroby.

Analýza situácie, ktorá sa v posledných rokoch vyvinula v agropriemyselnom komplexe Ruska, naznačuje pokles živého obyvateľstva a pokles výroby všetkých druhov poľnohospodárskych produktov viac ako 1,5-krát. Pri zostávajúcich celkových objemoch prírodných a pracovných zdrojov kríza spôsobila prudké zhoršenie využívania ornej pôdy, pokles produktivity agroekosystémov, z obehu bolo vyradených viac ako 30 miliónov hektárov vysokoproduktívnych agrocenóz.

Doterajšie opatrenia na stabilizáciu situácie na poľnohospodárskom trhu sa ukázali ako neúčinné a nedostatočné. A dovoz potravín prekročil všetky rozumné limity a spochybnil potravinovú bezpečnosť.

Na základe dôležitosti optimalizácie štruktúry výživy pre zdravie národa, rozvoj a bezpečnosť krajiny sa vyvinul prioritný smer na zlepšenie výživy ruskej populácie: odstránenie deficitu vysokokvalitných bielkovín; odstránenie nedostatkov mikroživín; vytváranie podmienok pre optimálny fyzický a duševný vývoj detí; zaistenie bezpečnosti domácich a dovážaných potravinárskych výrobkov; zvyšovanie úrovne vedomostí obyvateľstva v otázkach zdravej výživy. Vedeckým základom modernej stratégie výroby potravín je hľadanie nových zdrojov, ktoré poskytujú optimálny pomer chemických zložiek potravy pre ľudský organizmus. Riešenie tohto problému spočíva predovšetkým v hľadaní nových zdrojov bielkovín a vitamínov.

Napríklad rastlinou obsahujúcou kompletný proteín, ktorý nie je horší ako živočíšne proteíny, pokiaľ ide o súbor aminokyselín, je sója. Zavedenie produktov z neho do stravy umožňuje kompenzovať nedostatok bielkovín, ako aj rôzne menšie zložky, najmä izoflavóny.

Jedným z riešení potravinového problému je chemická syntéza potravinárskych produktov a ich zložiek a určitý pokrok sa už dosiahol aj vo výrobe vitamínových prípravkov. Veľmi perspektívnou a už používanou metódou získavania kvalitných potravinárskych produktov je ich obohatenie o bielkoviny a vitamíny pri technologickom spracovaní, teda pri výrobe potravín s daným chemickým zložením.

Ďalším spôsobom je využitie mikroorganizmov ako samostatných zložiek potravinárskych produktov, pretože rýchlosť rastu mikroorganizmov je tisíckrát vyššia ako rýchlosť rastu poľnohospodárskych zvierat a 500-krát vyššia ako rýchlosť rastu rastlín.

Dôležité je, že existuje možnosť cieleného genetického predurčenia mikroorganizmov ich chemického zloženia, jeho zlepšenia, čo priamo určuje ich nutričnú hodnotu a perspektívu využitia.

Výroba potravín sa tak v budúcom storočí nezaobíde bez využívania špičkových moderných technológií a najmä bez využívania biotechnológií, využívania mikroorganizmov na výrobu potravinárskych produktov.

S rastúcim povedomím o dôležitosti zdravého životného štýlu sa zvýšil dopyt po potravinách, ktoré neobsahujú škodlivé látky. A tu sa technológovia DNA nemohli zúčastniť.

Vyššie sme už spomenuli cukrovú repu, ktorá produkuje fruktán, nízkokalorickú náhradu sacharózy. Tento výsledok bol získaný vložením génu z topinamburu do genómu repy, ktorý kóduje enzým, ktorý premieňa sacharózu na fruktán. Takto sa 90 % akumulovanej sacharózy v transgénnych rastlinách repy premení na fruktán.

Ďalším príkladom práce na tvorbe produktov „funkčných potravín“ je pokus o vytvorenie bezkofeínovej kávy. Tím vedcov na Havaji izoloval gén pre enzým xantozín-N7-metyltransferázu, ktorý katalyzuje kritický prvý krok v syntéze kofeínu v kávových listoch a zrnách. S pomocou Agrobacterium bola antisense verzia tohto génu vložená do buniek tkanivovej kultúry kávy Arabica. Štúdie transformovaných buniek ukázali, že hladina kofeínu v nich je len 2% normálu. Ak bude práca na regenerácii a rozmnožovaní transformovaných rastlín úspešná, ich použitie umožní vyhnúť sa procesu chemickej dekofeinácie kávy, čo nielen ušetrí 2,00 USD za kilogram kávy (náklady na proces), ale aj ušetrí takto pokazená chuť nápoja, ktorá sa pri dekofeinácii čiastočne stráca.

Zlepšenie kvality potravín potrebujú najmä rozvojové krajiny, kde hladujú stovky miliónov ľudí. Napríklad strukoviny pestované po celom svete majú nedostatok určitých aminokyselín obsahujúcich síru, vrátane metionínu. V súčasnosti sa aktívne pokúšajú zvýšiť koncentráciu metionínu v strukovinách. V GM rastlinách je možné zvýšiť obsah zásobnej bielkoviny o 25 % (doteraz to bolo u niektorých odrôd fazule). Ďalším už spomínaným príkladom je „zlatá ryža“ obohatená o betakarotén, ktorú získal prof. Potrykus z Technickej univerzity v Zürichu. Získanie priemyselnej triedy by bol vynikajúci úspech. Uskutočňujú sa aj pokusy obohatiť ryžu o vitamín B, ktorého nedostatok vedie k anémii a iným ochoreniam.

Práca na zlepšovaní kvalitatívnych charakteristík rastlinných produktov dobre ilustruje možnosti moderných DNA technológií pri riešení širokej škály problémov.

jedlo ako liek

Termín "biotechnológia" označuje súbor priemyselných metód, ktoré využívajú na výrobu živé organizmy a biologické procesy. Biotechnologické techniky sú staré ako svet – vinárstvo, pečenie, pivovarníctvo, výroba syrov sú založené na využití mikroorganizmov a patria tiež k biotechnológiám.

Moderná biotechnológia je založená na bunkovom a genetickom inžinierstve, ktoré umožňuje získavať cenné biologicky aktívne látky – antibiotiká, hormóny, enzýmy, imunomodulátory, syntetické vakcíny, aminokyseliny a potravinové bielkoviny, vytvárať nové odrody rastlín a plemená zvierat. Hlavnou výhodou uplatňovania nových prístupov je zníženie závislosti výroby na prírodných zdrojoch, využívanie environmentálne a ekonomicky najvýhodnejších spôsobov riadenia ekonomiky.

Vytváranie geneticky modifikovaných rastlín umožňuje opakovane urýchliť proces šľachtenia kultivarov, ako aj získať plodiny s vlastnosťami, ktoré nie je možné vyšľachtiť tradičnými metódami. Genetická modifikácia poľnohospodárskych plodín im dodáva odolnosť voči pesticídom, škodcom, chorobám, znižuje straty pri pestovaní, skladovaní a zlepšuje kvalitu produktov.

Čo je typické pre druhú generáciu transgénnych plodín, ktoré sa už vyrábajú v priemyselnom meradle? Majú vyššie agrotechnické vlastnosti, to znamená väčšiu odolnosť voči škodcom a burinám, a teda aj vyššie úrody.

Z hľadiska medicíny je významnými výhodami transgénnych produktov to, že po prvé bolo možné výrazne znížiť zvyškové množstvo pesticídov, čo umožnilo znížiť chemickú záťaž na ľudský organizmus v nepriaznivej environmentálnej situácii. Po druhé, poskytnúť rastlinám insekticídne vlastnosti, čo vedie k zníženiu ich poškodenia hmyzom, čím sa výrazne zníži napadnutie obilnín plesňami. Je známe, že produkujú mykotoxíny (najmä fumonizíny - prírodné kontaminanty obilnín), toxické pre človeka.

GM produkty prvej aj druhej generácie teda pozitívne vplývajú na ľudské zdravie nielen nepriamo – zlepšením životného prostredia, ale aj priamo – znížením zvyškového množstva pesticídov a obsahu mykotoxínov. Nie je prekvapujúce, že plocha, ktorú zaberajú transgénne plodiny, sa z roka na rok zvyšuje.

Teraz sa však najväčšia pozornosť bude venovať vytváraniu produktov tretej generácie so zlepšenou alebo upravenou nutričnou hodnotou, odolných voči klimatickým faktorom, zasoleniu pôdy, ako aj s predĺženou trvanlivosťou a zlepšenými chuťovými vlastnosťami, ktoré sa vyznačujú absenciou alergénov. .

Pri plodinách štvrtej generácie okrem vyššie uvedených vlastností aj zmena architektúry rastlín (napríklad nízky vzrast), zmena času kvitnutia a plodenia, čo umožní pestovať tropické ovocie v stredná zóna, zmena veľkosti, tvaru a počtu plodov, zvýšenie účinnosti fotosyntézy, produkcia živín so zvýšenou úrovňou asimilácie, teda lepšie vstrebateľné telom.

Zdokonaľovanie metód genetických modifikácií, ako aj prehlbovanie poznatkov o funkciách potravy a látkovej premene v ľudskom organizme umožní vyrábať produkty určené nielen na zabezpečenie dobrej výživy, ale aj na ďalšiu podporu zdravia a prevenciu chorôb.

Bioreaktorové závody

Jednou z perspektívnych oblastí rastlinných DNA technológií je vytváranie bioreaktorových rastlín schopných produkovať proteíny potrebné v medicíne, farmakológii atď. Medzi výhody bioreaktorových rastlín patrí absencia potreby kŕmenia a údržby, relatívna jednoduchosť tvorby a rozmnožovania a vysokú produktivitu. Okrem toho cudzie proteíny nespôsobujú imunitné reakcie v rastlinách, čo je u zvierat ťažké dosiahnuť.

Existuje potreba získať celý súbor biologicky aktívnych proteínov, ktoré vzhľadom na veľmi nízku úroveň syntézy v špecifických tkanivách alebo produktoch nie sú dostupné na štúdium mechanizmu účinku, široké využitie alebo identifikáciu ďalších aplikácií. Medzi takéto bielkoviny patrí napríklad laktoferín, ktorý sa v malom množstve nachádza v mlieku cicavcov, krvných leukocytoch.

Ľudský laktoferín (hLF) je perspektívny pre použitie ako doplnok stravy a terapeutické liečivo na prevenciu a liečbu infekčných ochorení gastrointestinálneho traktu u malých detí, na zvýšenie imunitnej odpovede organizmu pri malígnych a mnohých vírusových (AIDS) ochoreniach. . Získavanie laktoferínu z mlieka hovädzieho dobytka v dôsledku jeho nízkeho obsahu vedie k vysokým nákladom na liek. Zavedenie cDNA génu laktoferínu do buniek tabaku viedlo k tomu, že množstvo kalusových tkanív syntetizovalo skrátený laktoferín, ktorého antibakteriálne vlastnosti boli oveľa silnejšie ako vlastnosti natívneho laktoferínu. Koncentrácia tohto skráteného laktoferínu v bunkách tabaku bola 0,6-2,5 %.

Do rastlinného genómu sa vkladajú gény, ktorých produkty vyvolávajú u ľudí a zvierat imunitnú odpoveď, napríklad na obalové proteíny patogénov rôznych chorôb, najmä cholery, hepatitídy, hnačky, ako aj na antigény plazmatické membrány niektorých nádorov.

Vznikajú transgénne rastliny, ktoré nesú gény, ktoré produkujú určité hormóny potrebné pre ľudskú hormonálnu terapiu atď.

Príkladom využitia rastlín na výrobu vakcín je práca vykonaná na Stanfordskej univerzite. V práci boli protilátky proti jednej z foriem rakoviny získané pomocou modernizovaného vírusu tabakovej mozaiky, do ktorého bola vložená hypervariabilná oblasť lymfómového imunoglobulínu. Rastliny infikované modifikovaným vírusom produkovali protilátky správnej konformácie v dostatočnom množstve na klinické použitie. 80 % myší, ktoré dostali protilátky, prežilo lymfóm, zatiaľ čo všetky myši, ktoré nedostali vakcínu, zomreli. Navrhovaná metóda umožňuje rýchlo získať špecifické protilátky pre pacienta v dostatočnom množstve na klinické použitie.

Využitie rastlín na tvorbu protilátok má veľké vyhliadky. Kevin Uzil a spolupracovníci ukázali, že protilátky produkované sójou účinne chránili myši pred infekciou herpes vírusom. V porovnaní s protilátkami produkovanými v cicavčích bunkových kultúrach mali protilátky produkované rastlinami podobné fyzikálne vlastnosti, zostali stabilné v ľudských bunkách a nelíšili sa vo svojej schopnosti viazať a neutralizovať vírus. Klinické štúdie ukázali, že použitie protilátok produkovaných tabakom účinne predchádzalo proliferácii mutantných streptokokov spôsobujúcich kaz.

Bola vyvinutá vakcína proti cukrovke závislej od inzulínu vyrobená zo zemiakov. Hľuzy zemiakov akumulovali chimérický proteín pozostávajúci z B podjednotky toxínu cholery a proinzulínu. Prítomnosť B podjednotky uľahčuje príjem tohto produktu bunkami, čo robí vakcínu 100-krát účinnejšou. Kŕmenie hľúz mikrogramovým množstvom inzulínu diabetickým myšiam spomalilo progresiu ochorenia.

Genetické technológie v boji proti znečisťovaniu životného prostredia. Fytoremediácia

Človek svojím konaním zasiahol do priebehu evolučného vývoja života na Zemi a zničil existenciu biosféry, nezávislej od človeka. Nepodarilo sa mu však zrušiť základné zákony upravujúce biosféru a oslobodiť sa spod ich vplyvu.

Oživenie po ďalšej kataklizme zo zostávajúcich centier, prispôsobenie sa a vývoj, život však mal vždy hlavný smer vývoja. Určil to zákon Roulierovho historického vývoja, podľa ktorého sa v rámci pokroku života a nezvratnosti evolúcie všetko usiluje o nezávislosť od podmienok prostredia. V historickom procese sa táto túžba realizuje komplikovaním organizácie, čo sa prejavuje zvýšením diferenciácie štruktúry a funkcií. Pri každom ďalšom otočení špirály evolúcie sa teda objavujú organizmy so stále zložitejším nervovým systémom a jeho centrom – mozgom. Evoluční vedci 19. storočia tento smer evolúcie nazval "cefalizácia" (z gréckeho "cephalon" - mozog) Cefalizácia primátov a komplikácia ich organizmu však nakoniec postavila ľudstvo ako biologický druh na pokraj vyhynutia podľa biologického pravidla zrýchľovania evolúcie. , podľa ktorého komplikácia biologického systému znamená skrátenie priemernej dĺžky existencie druhov a zvýšenie rýchlosti jeho evolúcie. Napríklad priemerná dĺžka života vtáčích druhov je 2 milióny rokov, cicavcov - 800 tisíc rokov, ľudských predkov - 200 - 500 tisíc rokov. Moderný ľudský poddruh existuje podľa niektorých predstáv iba 50 až 100 tisíc rokov, ale mnohí vedci sa domnievajú, že jeho genetické schopnosti a rezervy sú vyčerpané (Dlekseenko, Keisevich, 1997).

Predkovia moderného človeka vykročili na cestu, ktorá zintenzívňuje konfrontáciu s biosférou a vedie ku katastrofe asi pred 1,5-3 miliónmi rokov, keď prvýkrát začali používať oheň. Od tohto momentu sa cesty človeka a biosféry rozišli, začala ich konfrontácia, ktorej výsledkom môže byť kolaps biosféry alebo zánik človeka ako druhu.

Ľudstvo nemôže odmietnuť žiadne výdobytky civilizácie, aj keď sú katastrofálne: na rozdiel od zvierat, ktoré využívajú iba obnoviteľné zdroje energie a v množstvách primeraných schopnosti biosféry samoreprodukovať biomasu, ľudstvo môže existovať s použitím nie takej obnoviteľnej energie ako neobnoviteľné nosiče energie a zdroje energie. Nové vynálezy v tejto oblasti len zvyšujú tento odpor.

Jedným z najnovších smerov využitia transgénnych rastlín je ich využitie na fytoremediáciu – čistenie pôd, podzemných vôd a pod. - zo znečisťujúcich látok: ťažké kovy, rádionuklidy a iné škodlivé zlúčeniny.

Znečistenie životného prostredia prírodnými látkami (ropa, ťažké kovy a pod.) a syntetickými zlúčeninami (xenobiotikami), často toxickými pre všetko živé, z roka na rok narastá. Ako zabrániť ďalšiemu znečisťovaniu biosféry a eliminovať jej existujúce zdroje? Jedným z východísk je použitie genetických technológií. Napríklad živé organizmy, predovšetkým mikroorganizmy. Tento prístup sa nazýva „bioremediácia“ – biotechnológia zameraná na ochranu životného prostredia. Na rozdiel od priemyselných biotechnológií, ktorých hlavným cieľom je získavanie užitočných metabolitov mikroorganizmov, je boj so znečistením nevyhnutne spojený s „uvoľňovaním“ mikroorganizmov do životného prostredia, čo si vyžaduje hĺbkové pochopenie ich interakcie s ním. Mikroorganizmy produkujú biodegradáciu – ničenie nebezpečných zlúčenín, ktoré pre väčšinu z nich nie sú bežným substrátom. Biochemické cesty degradácie zložitých organických zlúčenín môžu byť veľmi dlhé (napríklad naftalén a jeho deriváty sú zničené tuctom rôznych enzýmov).

Degradáciu organických zlúčenín v baktériách najčastejšie riadia plazmidy. Nazývajú sa degradačné plazmidy alebo D-plazmidy. Rozkladajú zlúčeniny ako salicylát, naftalén, gáfor, oktán, toluén, xylén, bifenyl atď. Väčšina D-plazmidov bola izolovaná v pôdnych kmeňoch baktérií Pseudomonas. Ale majú ich aj iné baktérie: Alcalkjenes, Flavobacterium, Artrobacter atď. Mnoho pseudomonád má plazmidy, ktoré kontrolujú odolnosť voči ťažkým kovom. Takmer všetky D-plazmidy, ako hovoria odborníci, sú konjugatívne, t.j. schopné samotransportu do buniek potenciálneho príjemcu.

D-plazmidy môžu kontrolovať tak počiatočné štádiá deštrukcie organickej zlúčeniny, ako aj jej úplný rozklad. Prvým typom je OST plazmid, ktorý riadi oxidáciu alifatických uhľovodíkov na aldehydy. Gény v ňom obsiahnuté riadia expresiu dvoch enzýmov: hydroxylázy, ktorá premieňa uhľovodíky na alkohol, a alkoholdehydrogenázy, ktorá oxiduje alkohol na aldehyd. Ďalšiu oxidáciu vykonávajú enzýmy, za syntézu ktorých sú „zodpovedné“ gény chromozómov. Väčšina D-plazmidov však patrí do druhého typu.

Baktérie odolné voči ortuti exprimujú gén mer A kódujúci transportný a detoxikačný proteín ortuti. Modifikovaná konštrukcia génu mer A bola použitá na transformáciu tabaku, repky, topoľa a Arabidopsis. V hydroponickej kultúre bolo rastlinám s týmto génom extrahovaných z vodného prostredia až 80 % iónov ortuti. Zároveň nebol potlačený rast a metabolizmus transgénnych rastlín. Odolnosť voči ortuti sa prenášala generáciami semien.

Počas zavádzania troch modifikovaných konštruktov mer A génu do tulipánového stromu (Liriodendron tulipifera) boli rastliny jednej z výsledných línií charakterizované rýchlym rastom v prítomnosti nebezpečných koncentrácií chloridu ortutnatého (HgCI2) pre kontrolné rastliny. Rastliny tejto línie absorbovali a premieňali na menej toxickú elementárnu formu ortuti a prchali až 10-krát viac iónovej ortuti ako kontrolné rastliny. Vedci sa domnievajú, že elementárna ortuť odparená transgénnymi stromami tohto druhu sa okamžite rozptýli do ovzdušia.

Ťažké kovy sú neoddeliteľnou súčasťou látok znečisťujúcich pôdu používaných v poľnohospodárskej výrobe. V prípade kadmia je známe, že väčšina rastlín ho hromadí v koreňoch, zatiaľ čo niektoré rastliny, ako napríklad šalát a tabak, ho hromadia najmä v listoch. Kadmium sa do pôdy dostáva najmä z priemyselných emisií a ako nečistota vo fosfátových hnojivách.

Jedným z prístupov k zníženiu príjmu kadmia v ľudskom a živočíšnom organizme môže byť produkcia transgénnych rastlín, ktoré akumulujú menšie množstvo tohto kovu v listoch. Tento prístup je cenný pre tie druhy rastlín, ktorých listy sa používajú ako potraviny alebo krmivo pre zvieratá.

Môžete použiť aj metalotioneíny – malé proteíny bohaté na cysteín, ktoré dokážu viazať ťažké kovy. Ukázalo sa, že cicavčí metalotioneín je funkčný v rastlinách. Získali sa transgénne rastliny exprimujúce gény metalotioneínu a ukázalo sa, že tieto rastliny boli odolnejšie voči kadmiu ako kontrolné rastliny.

Transgénne rastliny s cicavčím génom hMTII mali o 60 – 70 % nižšiu koncentráciu kadmia v stonkách v porovnaní s kontrolou a znížil sa aj prenos kadmia z koreňov do stoniek – len 20 % absorbovaného kadmia sa transportovalo do stonky.

Je známe, že rastliny akumulujú ťažké kovy tým, že ich extrahujú z pôdy alebo vody. Na tejto vlastnosti je založená fytoremediácia, rozdelená na fytoextrakciu a rizofiltráciu. Fytoextrakcia znamená použitie rýchlo rastúcich rastlín na extrakciu ťažkých kovov z pôdy. Rhizofiltrácia je absorpcia a koncentrácia toxických kovov z vody koreňmi rastlín. Rastliny, ktoré absorbovali kovy, sa buď kompostujú alebo spália. Rastliny sa výrazne líšia svojou skladovacou schopnosťou. Ružičkový kel teda môže akumulovať až 3,5% olova (zo suchej hmotnosti rastlín) a jeho korene - až 20%. Táto rastlina tiež úspešne akumuluje meď, nikel, chróm, zinok atď. Fytoremediácia je perspektívna aj na čistenie pôdy a vody od rádionuklidov. Ale toxické organické zlúčeniny rastliny nerozkladajú, je tu perspektívnejšie použiť mikroorganizmy. Niektorí autori síce trvajú na znížení koncentrácie organických kontaminantov pri fytoremediácii, no ničia ich najmä nie rastliny, ale mikroorganizmy žijúce v ich rizosfére.

Predstavila sa symbiotická lucerna viažuca dusík Rhlzobium melitotj s množstvom génov, ktoré rozkladajú benzín, toluín a xylén obsiahnuté v palive. Hlboký koreňový systém lucerny umožňuje vyčistiť pôdu kontaminovanú ropnými produktmi do hĺbky 2-2,5 metra.

Je potrebné pripomenúť, že väčšina xenobiotík sa objavila v životnom prostredí za posledných 50 rokov. Ale v prírode už existujú mikroorganizmy schopné ich využiť. To naznačuje, že v populáciách mikroorganizmov sa genetické udalosti vyskytujú pomerne rýchlo, čo určuje ich vývoj, presnejšie mikroevolúciu. Keďže vďaka našej technogénnej civilizácii pribúda xenobiotík, je dôležité mať všeobecnú predstavu o metabolizme mikroorganizmov a ich metabolických schopnostiach. To všetko si vyžiadalo vývoj novej vedy – metabolomiky. Je založená na skutočnosti, že baktérie môžu v dôsledku mutácií získať schopnosť spracovávať nové zlúčeniny. Spravidla to vyžaduje niekoľko po sebe nasledujúcich mutácií alebo vloženie nových génových systémov z tých, ktoré už existujú v iných typoch mikroorganizmov. Napríklad rozklad stabilnej organohalogénovej zlúčeniny vyžaduje genetickú informáciu nachádzajúcu sa v bunkách rôznych mikroorganizmov. V prírode k takejto výmene informácií dochádza v dôsledku horizontálneho prenosu génov a v laboratóriách sa používajú metódy technológie DNA prevzaté z prírody.

Ďalší rozvoj fyto- a bioremediácie je komplexný problém spojený najmä s využívaním rastlín a rizosférických mikroorganizmov. Rastliny budú úspešne extrahovať ťažké kovy z pôdy a rizosférické baktérie rozložia organické zlúčeniny, čím sa zvýši účinnosť fytoremediácie, podporí rast rastlín a rastlín - vývoj mikroorganizmov žijúcich na ich koreňoch.

Znečistenie životného prostredia možno považovať za chorobu ekosystémov, zatiaľ čo bioremediáciu možno považovať za liečbu. Malo by sa to považovať aj za prevenciu mnohých ľudských chorôb spôsobených znečistením životného prostredia. V porovnaní s inými spôsobmi čistenia je tento oveľa lacnejší. Pri difúznom znečistení (pesticídy, ropa a ropné produkty, trinitrotoluén, ktorý znečisťuje početné územia) nemá alternatívu. Pri čistení životného prostredia od znečistenia je dôležité správne uprednostňovať, minimalizovať riziká spojené s tým či oným znečistením a brať do úvahy vlastnosti konkrétnej zlúčeniny a jej vplyv predovšetkým na ľudské zdravie. Legislatívne akty a pravidlá sú potrebné na reguláciu zavlečenia GM mikroorganizmov do životného prostredia, pri ktorých sú špeciálne nádeje na očistenie od akýchkoľvek znečisťujúcich látok. Na rozdiel od priemyselnej biotechnológie, kde je možné prísne kontrolovať všetky parametre technologického procesu, bioremediácia prebieha v otvorenom systéme, kde je takáto kontrola náročná. Do istej miery je to vždy „know-how“, druh umenia.

Výhoda mikroorganizmov pri čistení ropných produktov sa naplno ukázala, keď po katastrofe tankera vytieklo do mora 5000 m 3 ropy pri pobreží Aljašky. Ukázalo sa, že asi 1,5 tisíc km pobrežia je kontaminovaných ropou. Do mechanického čistenia sa zapojilo 11 000 pracovníkov a rôzne vybavenie (stálo to 1 milión dolárov za deň). Existoval však aj iný spôsob: súbežne sa na čistenie pobrežia zaviedlo do pôdy dusíkaté hnojivo, ktoré urýchlilo vývoj prirodzených mikrobiálnych spoločenstiev. To urýchlilo rozklad ropy 3-5 krát. Výsledkom bolo, že znečistenie, ktorého následky by sa podľa výpočtov mohli prejaviť aj po 10 rokoch, bolo úplne odstránené za 2 roky, pričom sa na bioremediáciu vynaložilo menej ako 1 milión dolárov.

Rozvoj bioremediácie, technológií a metód jej aplikácie si vyžaduje interdisciplinárny prístup a spoluprácu odborníkov z oblasti genetiky a molekulárnej biológie, ekológie a iných disciplín. Smery využitia genetického inžinierstva sú teda veľmi rôznorodé a rozsiahle a niektoré z nich fantastické a zároveň veľmi perspektívne z hľadiska dosiahnuteľných výsledkov.

Štúdium reakcie živých organizmov na zmeny prostredia je mimoriadne dôležité pre hodnotenie vplyvu týchto zmien, najmä antropogénneho pôvodu, na biodiverzitu, ktorej zachovanie je najdôležitejšou úlohou ľudskej civilizácie.

Podľa Organizácie pre hospodársku spoluprácu a rozvoj (OECD) predstavuje potenciálny trh pre bioremediáciu viac ako 75 miliárd USD. Zrýchlené prijatie biotechnológií na ochranu životného prostredia je čiastočne spôsobené tým, že sú oveľa lacnejšie ako iné čistiace technológie. Podľa OECD má bioremediácia lokálny, regionálny a globálny význam a na čistenie sa budú čoraz viac využívať prírodné organizmy aj GMO.

biopalivo

Vzhľadom na obmedzené zásoby fosílnej energie by sa teraz mala venovať osobitná pozornosť možnosti využívania nových druhov palív – metánu, vodíka atď., ako aj obnoviteľných zdrojov energie. V celkovej energetickej bilancii však také ekologické zdroje energie, ako je energia Slnka, morských prúdov, vody, vetra atď., môžu tvoriť najviac 20 % ich celkovej produkcie. V tejto situácii je jedným z najperspektívnejších obnoviteľných zdrojov energie biomasa, ktorej spôsoby využitia sa neustále zdokonaľujú. Súčasne s priamym spaľovaním sú široko používané procesy biokonverzie, napríklad alkoholová a anaeróbna fermentácia, tepelná konverzia, splyňovanie, pyrolýza atď., ktoré sa používajú ako prísada do paliva, ktorá nahrádza dovážanú ropu. Na ten istý účel sa začala ťažba prirodzených húštin trávy čiernej vŕby, ktorá zaberá asi 6 miliónov hektárov v severovýchodných oblastiach krajiny.

Ak sa v Indii, Číne a niektorých ďalších krajinách likviduje poľnohospodársky odpad s cieľom získať bioplyn, potom sa vo Švédsku, Nemecku, Brazílii, USA, Kanade pestujú poľnohospodárske plodiny špeciálne na výrobu etanolového palivového alkoholu. Účinnou náhradou fosílnych palív je repkový a repkový olej, ktorých jarné formy možno pestovať v Rusku až za polárny kruh. Zdrojom rastlinných olejov na výrobu biopalív môže byť aj sója, slnečnica a iné plodiny. Brazília čoraz viac využíva na výrobu palivového etanolu cukrovú trstinu a v Spojených štátoch sa čoraz viac využíva kukurica.

Koeficient energetickej návratnosti (pomer celkového energetického ekvivalentu užitočných produktov k všetkým energetickým nákladom na jeho výrobu) je pre cukrovú repu - 1,3; kŕmne trávy - 2,1; repka - 2,6; pšeničná slama - 2.9. Zároveň je možné vďaka použitiu 60 centov pšeničnej slamy z každého hektára ako suroviny získať 10 tis. m 3 generátorového plynu alebo 57,1 GJ.

V dôsledku rýchleho vyčerpania prírodných zdrojov ropy, plynu a uhlia v mnohých krajinách sa osobitná pozornosť venuje takzvaným olejonosným rastlinám – Euphorbia lathyris (pryšec olejnatý) a E.tirucallii z čeľade pryšcovitých (Kupharbiacea), s obsahom latexu, ktorého zloženie terpénov sa svojimi vlastnosťami približuje vysoko kvalitnému oleju. Zároveň je úroda suchej hmoty týchto rastlín asi 20 t/ha a úroda olejovitého produktu v podmienkach severnej Kalifornie (t. j. v pásme 200-400 mm zrážok za rok) môže dosiahnuť 65 barelov surovín na 1 ha. Preto je výnosnejšie pestovať rastlinné náhrady fosílnych palív, keďže z každého hektára sa dá získať viac ako 3 600 petrodolárov, čo v obilnom ekvivalente bude 460 c/ha, t.j. 20-násobok priemernej úrody pšenice v USA a Kanade. Ak si spomenieme na známy americký slogan „za každý barel ropy bušeľ obilia“, tak to pri dnešných cenách ropy, plynu a obilia znamená výmenu 1 obilného dolára za približne 25 petrodolárov. Samozrejme, sud ropy nenahradí bušeľ obilia v doslovnom zmysle slova a nie každá zóna bude schopná pestovať tieto druhy rastlín. Ale získavanie alternatívnych palív cieleným šľachtením rastlín robí aj z technogénno-energetickej zložky vysoko produktívnych agrofytocenóz reprodukovateľný a ekologický faktor pri intenzifikácii rastlinnej výroby, čo je, samozrejme, jedno z bezbolestných východísk pre takéto štáty. ako Ukrajina - využívať rastliny vo zvýšenej miere ako obnoviteľné zdroje vrátane energie (bionafta, mazivá atď.). Napríklad produkcia ozimnej repky už poskytuje pomer spotreby energie k energetickému výkonu 1:5.

GMO a biodiverzita

Základným bodom súčasnej etapy šľachtenia je jasné pochopenie toho, že základom jeho rozvoja, vrátane využitia techník genetického inžinierstva, je biodiverzita.

Evolúcia rastlinnej ríše sa uberala cestou znásobovania počtu druhov a ich „ekologickej špecializácie“. Táto skutočnosť poukazuje na nebezpečenstvo poklesu biologickej (genetickej) diverzity v biosfére všeobecne a v agroekosystémoch zvlášť. Prudké zúženie druhovej a genetickej diverzity znížilo nielen odolnosť rastlinnej výroby voči rozmarom počasia a klimatickým zmenám, ale aj schopnosť efektívnejšie využívať slnečnú energiu a ďalšie nevyčerpateľné prírodné zdroje (uhlík, kyslík, vodík, dusík a iné biofilné prvky), ktoré, ako je známe, tvoria 90 – 95 % sušiny fytomasy. Navyše to vedie k zániku génov a génových kombinácií, ktoré by sa dali využiť v šľachtiteľskej práci budúcnosti.

Jedna a tá istá oblasť, zdôraznil Ch. Darwin (1859), môže poskytnúť čím viac života, tým rozmanitejšie formy, ktoré ju obývajú. Každý pestovaný rastlinný druh sa v súvislosti s jeho evolučnou históriou a špecifickou prácou šľachtiteľa vyznačuje vlastným „agroekologickým pasom“, t.j. obmedzenie veľkosti a kvality úrody na určitú kombináciu teploty, vlhkosti, osvetlenia, obsahu prvkov minerálnej výživy, ako aj ich nerovnomerné rozloženie v čase a priestore. Znižovanie biologickej diverzity v agrokrajinách preto okrem iného znižuje možnosť diferencovaného využívania zdrojov prírodného prostredia a následne aj uplatňovanie diferenciálnej renty pôdy I. a II. typu. Zároveň je oslabená aj ekologická stabilita agroekosystémov, najmä v nepriaznivých pôdnych, klimatických a poveternostných podmienkach.

Známy je rozsah katastrofy spôsobenej porážkou zemiakov fytoftórou a háďatkami, katastrofálne straty pšenice v dôsledku poškodenia hrdzou, kukurice v dôsledku epifytoty helmintosporiázy, ničenie plantáží trstiny v dôsledku vírusov atď.

Prudký pokles genetickej diverzity rastlinných druhov pestovaných na začiatku 21. storočia jasne dokazuje skutočnosť, že z 250 tisíc druhov kvitnúcich rastlín za posledných 10 tisíc rokov človek zaviedol do kultúry 5-7 tisíc druhov , z ktorých len 20 kultúr (z toho 14 patrí medzi obilniny a strukoviny) tvorí základ moderného stravovania svetovej populácie. Vo všeobecnosti sa k dnešnému dňu asi 60 % potravín vyrába vďaka pestovaniu viacerých obilnín a viac ako 90 % potravinových potrieb človeka zabezpečuje 15 druhov poľnohospodárskych rastlín a 8 druhov domestikovaných zvierat. Z 1940 miliónov ton produkcie obilia teda takmer 98 % pripadá na pšenicu (589 miliónov ton), ryžu (563 miliónov ton), kukuricu (604 miliónov ton) a jačmeň (138 miliónov ton). Z 22 známych druhov ryže (rod Oryza) sa široko pestujú iba dva (Oryza glaberrima a O. sativa). Podobná situácia je aj pri strukovinách, ktorých hrubá produkcia 25 najvýznamnejších druhov je len asi 200 miliónov ton, pričom väčšinou ide o sóju a arašidy, ktoré sa pestujú najmä ako olejniny. Z tohto dôvodu sa diverzita organických zlúčenín v ľudskej strave výrazne znížila. Dá sa predpokladať, že u Homo sapiens, ako jedného z biologických druhov, je potreba vysokej biochemickej variability potravy zaznamenaná v evolučnej „pamäti“. Najnegatívnejšie dôsledky na zdravie preto môže mať tendencia zvyšovať svoju monotónnosť. Vzhľadom na široké rozšírenie onkologických ochorení, aterosklerózy, depresie a iných ochorení sa upozorňuje na nedostatok vitamínov, tonizačných látok, polynenasýtených tukov a iných biologicky cenných látok.

Je zrejmé, že dôležitým faktorom pri šírení hodnotnej kultúry je rozsah jej využitia. Rýchly nárast plochy sójových bôbov a kukurice v Spojených štátoch a ďalších krajinách je teda spôsobený výrobou stoviek položiek zodpovedajúcich produktov. Úloha diverzifikácie je veľmi dôležitá aj pre iné plodiny (napríklad z ciroku sa vyrába kvalitné pivo, z raže whisky atď.).

Väčšiu pozornosť z hľadiska riešenia vzájomne súvisiacich problémov zdravej výživy a zvyšovania druhovej diverzity agroekosystémov si zaslúži zvýšenie osevných plôch takých cenných plodín ako je pohánka (Fagopyrum), ktorá má vysoké adaptačné schopnosti v rôznych, vrátane nepriaznivých podmienok prostredia, amarant (Amaranthus), quinoa (Chenopodium quinoa), repka, horčica a dokonca aj zemiaky.

S rozvojom geografických objavov a svetového obchodu sa rozšírilo aj zavádzanie nových druhov rastlín. Písomné pamiatky svedčia napríklad o tom, že už v roku 1500 pred Kr. Egyptská faraónka Hatšepsut poslala lode do východnej Afriky zbierať rastliny používané pri náboženských obradoch. V Japonsku sa nachádza pamätník Tajiho Mamoriho, ktorý na príkaz cisára odcestoval do Číny zbierať citrusové rastliny. Poľnohospodárstvo zohralo osobitnú úlohu pri mobilizácii genetických zdrojov rastlín. Z histórie Spojených štátov je známe, že už v roku 1897 prišiel Niels Hansen na Sibír hľadať lucernu a iné krmoviny, ktoré by mohli úspešne rásť v suchých a chladných podmienkach prérií Severnej Ameriky. Predpokladá sa, že práve z Ruska boli v tom čase do Spojených štátov privezené také dôležité kŕmne plodiny, ako je slíva, ošípaná, kostrava, kohútik, tráva belasá, lucerna, ďatelina a mnohé ďalšie. Približne v tom istom čase Mark Carleton zbieral odrody pšenice v Rusku, z ktorých typ odrody Charkov zaberal v Spojených štátoch na dlhé obdobie viac ako 21 miliónov akrov ročne a stal sa základom produkcie tvrdej pšenice v zóne Severných plání (Zhuchenko , 2004).

Introdukcia nových druhov rastlín do kultúry v súčasnosti pokračuje. V peruánskych Andách bola objavená odroda vlčieho bôbu (tarwi), ktorú jedli predkovia súčasných Indiánov a ktorá v obsahu bielkovín prevyšuje aj sóju. Okrem toho je tarvi odolný voči nízkym teplotám, nenáročný na úrodnosť pôdy. Chovateľom sa podarilo získať formy tarwi obsahujúce menej ako 0,025 % alkaloidov oproti 3,3 % v pôvodnom materiáli. Medzi ďalšie druhy s ekonomickou hodnotou patrí austrálska tráva (Echinochloa lurnerana), ktorá môže byť vynikajúcou obilninou, ktorá sa vyrovná proso vo veľmi suchých oblastiach. Spomedzi perspektívnych plodín si pozornosť zaslúži druh Bauhinia esculenta, ktorý podobne ako Psophocarpus tetragonolobus tvorí hľuzy, jeho semená obsahujú viac ako 30 % bielkovín a tukov. Vo veľmi suchých podmienkach sa môže použiť Voandzeia subterranea, ktorá je nielen bohatá na bielkoviny, ale aj odolnejšia voči suchu ako arašidy a lepšie odolná voči chorobám a škodcom. Pre suché a neúrodné olejnaté pôdy sa za perspektívnu považuje Cucurbita foetidissima z čeľade Cucurbitaceae a pre slané pasienky sa za perspektívne považujú niektoré druhy rodu Atriplex z čeľade Chenopodiaceae, ktoré vylučujú prebytočnú soľ listami.

V súčasnosti v mnohých krajinách sveta prebieha aktívna šľachtiteľská práca s amarantom (Amaranthus), zabudnutou kultúrou Inkov, v semenách ktorej v porovnaní s používanými obilnými druhmi rastlín obsahuje dvakrát viac bielkovín, vrátane 2. -3 krát viac lyzínu a metionínu, 2-4 krát viac tuku a tak ďalej. Zistilo sa, že kukuričné ​​línie v dôsledku prítomnosti baktérií Spirillum lipoferum na svojich koreňoch fixujú vzdušný dusík v rovnakom množstve ako rastliny sóje. Zistilo sa, že baktérie viažuce dusík fungujú aj na koreňoch mnohých druhov tropických tráv a asimilujú dusík nemenej aktívne ako baktérie rodu Rhizobium v ​​strukovinách. Podarilo sa teda nájsť druhy tropických tráv, ktoré dokážu fixovať až 1,7 kg dusíka denne na 1 ha, t.j. 620 kg/rok.

V mnohých krajinách vrátane európskych sú zemiaky hlavným zdrojom vitamínu C, keďže sa konzumujú vo veľkých množstvách. Je známe, že produkcia zemiakov na svete je asi 300 miliónov ton.

Zároveň sa zo 154 známych druhov zemiakov rozšíril len jeden, Solanum tuberosum. Je zrejmé, že vzhľadom na zvýšené možnosti šľachtenia na zvýšenie potenciálnej produktivity rastlín, ako aj potrebu zvýšiť environmentálnu udržateľnosť agrocenóz a rozvoj území nevhodných na pestovanie plodín, rozsah ľudskej činnosti na zavádzanie nových druhov rastlín do kultivácia výrazne vzrastie. V konečnom dôsledku „nevedomý“ (Darwinov termín) a vedomá selekcia viedli k tomu, že adaptačný potenciál kultúrnych rastlín sa výrazne líši od potenciálu ich divokých predkov, a to nielen v dôsledku rozdielov v samotných kritériách adaptability, ale aj z hľadiska jeho hlavných zložky: potenciálna produktivita, odolnosť voči abiotickým a biotickým stresom, obsah ekonomicky cenných látok.

Spolu so zachovaním genofondu rastlín v prírodných rezerváciách, prírodných rezerváciách a národných ekoparkoch, t.j. V prostredí in situ bude v nasledujúcom období zohrávať čoraz dôležitejšiu úlohu zriaďovanie „génových bánk“ alebo „bánk zárodočnej plazmy“ na zabezpečenie bezpečného uchovávania zbierok ex situ. Iniciátorom organizácie posledne menovaného bol N.I. Vavilov, ktorý vo VIR zhromaždil v tom čase najväčšiu banku rastlinných zdrojov na svete, ktorá slúžila ako príklad a základ pre všetky nasledujúce banky, a čo je najdôležitejšie, zachránila množstvo krajín pred devastáciou a hladom viackrát (napr. v dôsledku prítomnosti génov rezistencie v génovej banke VIR).

Vďaka pokračovaniu ideológie N.I. Vavilov, do konca 90. rokov národné a medzinárodné zbierky rastlín obsahovali viac ako 6 miliónov vzoriek, z toho viac ako 1,2 milióna obilnín, 400 tisíc potravinárskych strukovín, 215 tisíc krmovín, 140 tisíc zeleniny, vyše 70 tisíc okopanín. Zároveň je 32% vzoriek uložených v Európe, 25% - v Ázii, 12% - v Severnej Amerike, 10% - v Latinskej Amerike a medzinárodných centrách, 6% - v Afrike, 5% - na Strednom východe .

Najväčšie vzorky genetických zbierok z hľadiska kvantity a kvality držia USA (550 tisíc), Čína (440 tisíc), India (345 tisíc) a Rusko (320 tisíc). Spolu so zachovaním rastlinných zdrojov v génových bankách sa čoraz viac rozširuje vytváranie prírodných rezerv flóry a fauny. Vďaka prudko zvýšenej integrácii svetového trhu s potravinami sa výrazne zvýšila aj výmena rastlinných genetických zdrojov medzi krajinami. Tieto procesy sú založené na pochopení, že žiadna krajina alebo región nie je sebestačný z hľadiska poskytovania genetických zdrojov. Vytvorenie národných botanických záhrad v mnohých krajinách výrazne prispelo k mobilizácii genetických zdrojov. Medzi nimi napríklad botanická záhrada, ktorá vznikla v Londýne v roku 1760 a neustále dováža exotické druhy rastlín z koloniálnych krajín.

V súčasnosti Medzinárodná rada pre genetické zdroje rastlín (IBPGR) koordinuje prácu na zachovaní genofondu rastlín vo svete. Od roku 1980 sa realizuje Európsky program spolupráce v oblasti genetických zdrojov. Dôležitú úlohu v tom zohráva aj Komisia FAO pre genetické zdroje rastlín, rozhodnutia medzinárodných konferencií a Dohovor o biologickej diverzite prijatý v roku 1992. Súčasne fungujú génové banky rôznych typov. Niektoré z nich podporujú iba jednu plodinu a jej divokých príbuzných, iné - niekoľko plodín určitej pôdno-klimatickej zóny; ak niektoré obsahujú základné zbierky dlhodobého skladovania, iné sú zamerané na uspokojovanie potrieb šľachtiteľských stredísk a výskumných inštitúcií. Génová banka v Kew Gardens (Anglicko) teda uchováva výlučne voľne rastúce rastliny (asi 5000 druhov).

Adaptačná stratégia intenzifikácie poľnohospodárstva kladie kvalitatívne nové požiadavky na mobilizáciu svetových rastlinných zdrojov z hľadiska zberu, skladovania a využívania genofondu, vrátane zavádzania nových druhov rastlín do pestovania. V súčasnosti je vo svete vrátane Európy hrozbou úplného zničenia viac ako 25 tisíc druhov vyšších rastlín - každý tretí z 11,5 tisíc druhov. Mnohé primitívne formy pšenice, jačmeňa, raže, šošovice a iných plodín sú už nenávratne stratené. Obzvlášť rýchlo miznú miestne odrody a druhy burín. Takže, ak v Číne a Indii na začiatku 50. rokov. 20. storočie používali sa tisíce odrôd pšenice, potom už v 70. rokoch - len desiatky. Každý druh, ekotyp, lokálna odroda je zároveň jedinečným komplexom koadaptovaných blokov génov vytvorených počas dlhého prirodzeného alebo umelého výberu, čo v konečnom dôsledku zabezpečuje čo najefektívnejšie využitie prírodných a antropogénnych zdrojov v konkrétnej ekologickej nike.

Pochopenie retrospektívnosti evolučnej „pamäte“ vyšších rastlín jednoznačne naznačuje potrebu zachovania druhovej diverzity flóry nielen v génových bankách a centrách genetických zdrojov, ale aj v prírodných podmienkach, t.j. v stave neustále sa vyvíjajúceho dynamického systému. Oveľa väčšiu pozornosť si zároveň zasluhuje vytváranie genetických zbierok genetických systémov na transformáciu genetickej informácie vrátane res systémov, mutantov mei, gametocídnych génov, polyploidných štruktúr, rôznych typov rekombinačných systémov, reprodukčných izolačných systémov atď. Je jasné, že môžu byť nevyhnutné pre selekciu vývoja budúcnosti pomocou technológií genetického inžinierstva. Dôležité je tiež identifikovať a zachovať genetické determinanty tvorby stabilných homeostatických systémov, synergických, kumulatívnych, kompenzačných a iných cenotických reakcií, ktoré poskytujú ekologický „nárazník“ a dynamickú rovnováhu biocenotického prostredia. Väčšia pozornosť by sa mala venovať takým geneticky podmieneným vlastnostiam rastlín, ako sú konkurencieschopnosť, alelopatické a symbiotické interakcie a iné environmentálne účinky realizované na biocenotickej úrovni. Osobitná pozornosť by sa mala venovať rastlinným druhom s konštitutívnou odolnosťou voči environmentálnym stresorom. Je známe, že v druhej polovici XX storočia. v mnohých krajinách sa plocha pestovania tohto druhu plodín výrazne zväčšila (niekedy 60 – 80-krát).

V súčasnosti je na svete viac ako 1 460 národných génových bánk, vrátane asi 300 veľkých, ktoré poskytujú garantované skladovanie vzoriek pestovaných rastlín a ich divokých príbuzných v podmienkach ex situ. Ex situ zbierky uchovávajú aj botanické záhrady, ktorých je na svete asi 2 000 (asi 80 000 druhov rastlín, 4 milióny exemplárov a 600 semenných bánk). Ich prítomnosť je znakom národnej suverenity, úrovne kultúry, obáv o budúcnosť krajiny a sveta. Do roku 2002 sa v medzinárodných centrách pod kontrolou poradnej skupiny FDO zachovalo viac ako 532 000 exemplárov rastlín, z ktorých 73 % patrí tradičným a krajinovým odrodám, ako aj divokým príbuzným kultúrnych rastlín. Ako uvádza Dleksanyan (2003), treba rozlišovať medzi pojmami „génová banka“ a „zbierky ex silu“. Ak prvým je garantované uloženie genofondu v špeciálne vybavených zariadeniach, potom „ex situ zbierky“ zahŕňajú prírastky, ktoré sú zaujímavé pre ich držiteľov.

Začiatkom 50. rokov. V 20. storočí bola prvá polotrpasličia odroda ryže získaná použitím trpasličieho génu čínskej odrody Fee-geo-woo a odroda pšenice Gaines v zavlažovaných oblastiach severozápadného Pacifiku USA priniesla rekordný výnos. 141 c/ha. V roku 1966 vznikla odroda IR 8, ktorá dostala prezývku „zázračná ryža“. Pri vysokej agrotechnike tieto odrody vyprodukovali 80 a dokonca 130 q/ha. Podobné výsledky sa získali pre proso. Ak bol výnosový index pre staré odrody 30-40%, potom pre nové odrody to bolo 50-60% a vyššie.

Ďalšie príležitosti na zvýšenie výnosov zvýšením výnosového indexu sú obmedzené. Oveľa viac pozornosti by sa preto malo venovať zvyšovaniu hodnoty čistej fotosyntézy. Je potrebné zamerať sa na širokú druhovú a odrodovú heterogenitu agroekosystémov a agrokrajín v produkcii poľných plodín spolu s výberom poistných plodín, ako aj vzájomne poistených plodín a odrôd a zahŕňa diferencovaný prístup k realizácii adaptačného potenciálu každého z nich. z nich. Vysoká potenciálna produktivita odrody a agroekosystému, dosiahnutá (a niekedy aj na úkor) znižovaním ich ekologickej odolnosti voči environmentálnym faktorom obmedzujúcim veľkosť a kvalitu úrody, ako aj fungovaním nadmerne bioenergeticky náročnej ekologickej stability, nemôže považovať za adaptívne, keďže pre kultúrne rastliny je hlavným ukazovateľom adaptability z dlhodobého hľadiska zabezpečenie vysokej veľkosti a kvality úrody. Génové fondy nahromadené v génových bankách môžu byť zdrojom pre vedecky podložené šľachtenie na vytvorenie potrebných odrôd.

Je potrebné zdôrazniť, že vo svetových génových bankách kultúrnych rastlín boli zozbierané milióny vzoriek, ale zatiaľ len 1 % z nich bolo študovaných vo vzťahu k ich potenciálnym vlastnostiam (Zhuchenko, 2004). Pre vytváranie trvalo udržateľných agrosystémov má zároveň prvoradý význam kontrola a skvalitňovanie ich genetickej zložky – genofondov poľnohospodárskych druhov, ktorá určuje vlastnosti miestnych agrosystémov.