Что если давнее почитание людей к лекарствам из пчелиных продуктов не было просто символическим или мистическим, а было тем самым знанием и пониманием их биологической силы — тем, к которому современная наука только сейчас начинает приходить?
Новый материал даст ответ на этот вопрос.
Интересная работа от 2019 года, опубликованная в Journal of Experimental Biology, подтвердила следующее: вещества, полученные от пчёл, — это не просто плотные концентрации питательных веществ. Это сигнальные системы — нанотехнологические матрицы, способные к межвидовой связи с человеческими клетками.
Открытие: нано-везикулы в улье
Исследователи из Центра регенерации медицины Чили показали, что мед, маточное масло и пчелиная пыльца содержат богатые белком экзосомы везикулы (ELV), происходящие из гипофарингеальных желез пчёл-нянь как средство для «микробного путешествия во времени» и палеовосстановления микробиома.
Эти везикулы — мембранные частицы, обычно менее 150 нанометров (в пределах размерного диапазона классических вирусов) — когда-то считались клеточным мусором. Теперь мы знаем, что они являются одним из основных способов межклеточной и даже межвидовой коммуникации в природе.
Результаты исследования поразительны:
ELV из маточного желе проявляли наиболее сильное антибактериальное действие, демонстрируя бактериостатические, бактерицидные и биопленочные ингибирующие активности против Staphylococcus aureus — одной из ведущих причин инфекций ран и антибиотикорезистентных заболеваний. Везикулы мёда и пыльцы показали схожие, но менее сильные эффекты.
Человеческие мезенхимальные стволовые клетки интернализировали эти пчелиные везикулы за несколько часов и, что важно, реагировали на них, ускоряя их миграцию — ключевой показатель способности к заживлению ран.
Это представляет собой функциональную межвидовую сигнализацию: информацию из секреций насекомых, направляющую регенеративное поведение млекопитающих.
Микровезикулы играют ключевую роль в клеточной коммуникации. Поскольку секреторные выделения представляют собой богатый источник активных экзосом, мы предположили, что экзосомоподобные везикулы присутствуют в секретомах Apis mellifera гипофарингеальных желез (в мёде, маточном молочке и пчелиной пыльце) и участвуют в их известных антибактериальных и про-регенеративных эффектах.
Мы разработали протокол выделения, основанный на последовательном центрифугировании и ультрацентрифугировании, и продемонстрировали наличие белоксодержащих экзосомоподобных везикул во всех трёх продуктах пчеловодства.
Оценивая их антибактериальные свойства, мы обнаружили, что
- экзосомоподобные везикулы оказывают бактериостатическое, бактерицидное действие и препятствуют образованию биоплёнок Staphylococcus aureus.
- Кроме того, мы продемонстрировали, что мезенхимальные стволовые клетки (МСК) поглощают экзосомоподобные везикулы пчелиного происхождения и что эти везикулы влияют на миграционный потенциал МСК.
- В эксперименте по заживлению ран in vitro экзосомоподобные везикулы из мёда и маточного молочка усиливали миграцию МСК человека, демонстрируя их межвидовую активность.
- Таким образом, мы обнаружили экзосомоподобные везикулы — новое активное соединение в пчелиной пыльце, мёде и маточном молочке.
Другие работы, подтвердившие эти свойства
Последующее исследование той же группы, опубликованное в 2021 году, показало, что эти везикулы несут специфический груз: антимикробные пептиды дефензин-1 и желеин-3, а также крупный протеин королевского желе-1 (MRJP1) и экзосомные маркеры CD63 и синтенин — подтверждая их эндосомное происхождение.
Apis mellifera Маточное молочко (ММ) — широко известное средство в традиционной медицине по всему миру. Его универсальные свойства варьируются от антибактериальных до противовоспалительных и способствующих регенерации. Было выявлено несколько активных соединений, однако механизмы их действия до сих пор остаются малоизученными.
Было доказано, что ММ, как продукт жизнедеятельности желёз, содержит значительное количество внеклеточных везикул (ВВ). Целью данного исследования было выяснить, в какой степени ВВ ММ участвуют в процессах заживления ран.
Молекулярный анализ RJEVs подтвердил наличие важных консервативных экзосомных маркеров, таких как CD63 и синтенин, а также грузовых молекул MRJP1, дефензина-1 и джеллейна-3. Анализ интернализации RJEV продемонстрировал участие слияния мембран, а также макропиноцитоза или клатрин-зависимого эндоцитоза в клетках млекопитающих.
Кроме того, было продемонстрировано, что RJEV модулируют дифференцировку МСК и секретом, а также уменьшают вызванное ЛПС воспаление в макрофагах RAW 264.7 путем блокирования пути MAPK.
In vivo исследования подтвердили антибактериальный эффект RJEV и продемонстрировали ускорение заживления ран у мышей с наложением шины. Таким образом, это исследование показывает, что RJEV, предположительно имеющие экзосомальное происхождение, играют ключевую роль в известных эффектах RJ, модулируя воспалительную фазу и клеточную реакцию при заживлении ран.
Исследование 2023 года в журнале Molecular Therapy: Nucleic Acids дополнительно показало, что EV из маточного молочного молока модулируют дифференцировку стволовых клеток, подавляют воспаление, вызванное LPS, подавляя ингибирование пути MAPK и ускоряют закрывание ран in vivo.
Точный механизм высвобождения внеклеточных везикул с поверхности клетки до сих пор до конца не изучен. Однако было показано, что этот процесс сопровождается реорганизацией субмембранного цитоскелета и участием Rab-ГТФаз и белков SNARE, которые отвечают за слияние везикул с клеточной мембраной (44). Кроме того, можно стимулировать клетки к выделению внеклеточных везикул извне, например, активируя рецептор тромбина в тромбоцитах (45), вызывая повышение концентрации внутриклеточных ионов кальция (46) или стимулируя дендритные клетки (ДК) с помощью липополисахаридов (47).
Подводя итог, мы получили первое представление о биогенезе RJEVs, подтвердив наличие экзосомальных маркеров CD63 и синтенина, и обнаружили, что RJEVs содержат важные активные транспортные белки, такие как MRJP1, Дефензин-1 и Желлеин-3.
Анализ поглощения RJEV выявил потенциальный двойной механизм действия внутри клетки, включающий прямое высвобождение груза в цитоплазму после слияния мембран и внутриклеточную сортировку после макропиноцитоза или клатринозависимого эндоцитоза. Кроме того, RJEVs продемонстрировали способность модулировать MSCs на нескольких уровнях (например, дифференцировку, пролиферацию, секретом), а также индуцируемое ЛПС воспаление в макрофагах. В исследованиях in vivo мы подтвердили известные антибактериальные эффекты RJEVs и обнаружили ускорение заживления ран
на мышиной модели с шинированием.В целом, маточное молочко — это очень сложный продукт пчеловодства, который уже несколько десятилетий представляет интерес для применения в медицине. За последние годы было открыто несколько активных соединений, и RJEVs, по-видимому, являются недостающим звеном, объясняющим некоторые из пока необъяснимых эффектов.
Необходимы дальнейшие исследования не только для потенциальных медицинских целей.
применение RJEVs, а также фундаментальные исследования функций клеток медоносных пчел, чтобы понять биогенез, усвоение
и роль RJEVs для самих пчел.
Внеклеточные везикулы могут служить паракринными медиаторами, которые воздействуют на клетки, перенося их биоактивное содержимое в виде различных типов нуклеиновых кислот, рецепторов, ферментов, факторов транскрипции, иммуномодуляторов и даже морфогенных факторов, таких как сигнальные белки Wnt (54) и Notch (55). Доставка содержимого внеклеточных везикул в клетки-реципиенты открывает несколько способов потенциальной регуляции клеточных процессов, включая влияние на экспрессию генов и белков, а также на активность внутриклеточных сигнальных путей.
Было показано, что в зависимости от происхождения клетки и типа клеток-мишеней внеклеточные везикулы либо стимулируют, либо подавляют пролиферацию и дифференцировку клеток, действуют как цитопротективные агенты, снижая гибель клеток (56), оказывают проангиогенное воздействие (57), регулируют образование миелина (58) и модулируют иммунные клетки, как будет показано ниже ( рис. 2 ). Важно отметить, что внеклеточные везикулы могут действовать не только как паракринные факторы, передающие биологическую информацию между различными типами клеток, но и играть ключевую роль в аутокринной передаче сигналов (59).
Помимо множества других функций, внеклеточные везикулы также рассматриваются как важные факторы, модулирующие работу иммунной системы, как в качестве активаторов, так и в качестве ингибиторов, в зависимости от биологического контекста.
Их роль в иммунитете зависит как от взаимодействия внеклеточных везикул других типов клеток с иммунными клетками, так и от секреции внеклеточных везикул клеточными компонентами иммунной системы, которые регулируют её судьбу паракринным или аутокринным способом ( рис. 3 ) (65).
Таким образом, внеклеточные везикулы обеспечивают связь между иммунными клетками, участвуя в организации иммунного ответа. В частности, они участвуют во взаимодействии врождённого и адаптивного иммунитета, модулируя реакцию клеток и высвобождение цитокинов, хемокинов и других иммуноактивных факторов (65).
За пределами питательных веществ: биосемиотическая структура
Последствия превышают возможности любой традиционной модели питания.
Когда мы говорим о мёде и продуктах пчеловодства как о «антибактериальном» веществе, мы обычно имеем в виду перекись водорода, метилглиоксал, низкий pH или высокую осмолярность. Это химические параметры — пассивные препятствия для выживания бактерий.
Экзосомы, обнаруженные в данных продуктах, представляют собой нечто категориально иное: это активные обучающие агенты. Они доставляют белки и, возможно, генетический материал к клеткам-реципиентам.
Они не просто создают враждебную среду для патогенов — они общаются, перепрограммируют, направляют клетки человека к регенерации.
В этой концепции исцеляющая сила вещества заключается не только в том, что оно содержит, но и в том, что оно передаёт.
Молекулярные механизмы остаются неполностью изученными, но мы знаем, что эпигенетическая модификация — активация генов без изменения последовательности ДНК — играет центральную роль.
Открытие того, что маточное молочко содержит обильное количество везикул, похожих на экзосомы, указывает на то, что эти наночастицы могут быть носителями этого эпигенетического перепрограммирования.
Если электромобили из маточного желе могут перепрограммировать судьбу пчелиных клеток, ускорять миграцию стволовых клеток человека и модулировать воспалительные пути — что ещё они могут передавать ?
Заглядывая в историю
В папирусе Эдвина Смита, самом древнем сохранившемся хирургическом труде человечества, продукты пчеловодства упоминались как средство для лечения раны.
Аюрведические и китайские медицинские традиции назначают пчелиные продукты на протяжении тысячелетий. Греки называли мёд амброзией — пищей богов. Реагировали ли эти культуры на что-то, что их инструменты не могли измерить, но тела могли распознать?
Современная медицина постепенно догоняет эти древние знания. Мёд манука получил клиническое признание в области ухода за ранами.
Но если исследования экзосомы верны, мы рассматривали продукты пчёл как материалы, хотя они могли бы работать более фундаментально как сообщения — закодированное биологическое программное обеспечение, взаимодействующее с нашей собственной клеточной системой.
Какие выводы можно сделать
Результаты Шуха и др. вызывают вопросы, более интересные, чем ответы, которые они дают:
- Специфичность: Какие микроРНК или другие регулирующие молекулы могут нести эти везикулы? Было показано, что растительные экзосомы переносят функциональные миРНК через границы видов. Могут ли пчелиные экзосомы делать то же самое?
- Зависимость от источников: исследователи отметили, что маточное молочко имеет более однородный профиль частиц, чем мёд или пыльца, размеры пузырьков которых были неоднородными. Коррелирует ли эта однородность с более мощными биологическими эффектами маточного молока? Изменяет ли цветочный источник мёда его экзосомное содержание?
- Эффекты обработки: В исследовании использовались сырые, необработанные продукты. Как пастеризация, фильтрация и хранение влияют на целостность экзосом? Это может объяснять, почему традиционная медицина постоянно делала упор на сырой, местной мёд.
- Эволюционная когерентность: Экзосомы обеспечивают межцарственную коммуникацию между пчелами и цветами через пыльцу. Они способствуют передаче сигналов между кормицами и развивающимися личинками. И теперь мы наблюдаем, как они общаются с человеческими клетками. Становимся ли мы свидетелями границ обширной биологической сети — общего языка везикулярной информации, охватывающей древо жизни?
Мы давно задаёмся вопросом: что делает пчелиные продукты лечебными?
Гипотеза питательного вещества включает витамины, минералы, аминокислоты, флавоноиды. Антимикробная гипотеза предполагает образование ферментативного перекиси водорода и низкую активность воды. Противовоспалительная гипотеза предлагает различные фенольные соединения.
Ни один из этих постулатов не является ошибочным. Но экзосомы указывают на свойства более высокого порядка — систему доставки, которая может объяснять не только отдельные терапевтические эффекты, но и последовательные, многосистемные преимущества, которые традиционная медицина всегда приписывала этим веществам — другими словами, именно качество информации, содержащейся в продуктах, а не просто количество минералов, витаминов и питательных веществ (то есть их физикохимических и энергетических компонентов), объясняет их основное исцеление и регенеративное свойства.
Исследования остаются на раннем этапе. чилийская группа, использовавшая in vitro анализы ран и бактериальные монокультуры; Данные о заживлении ран in vivo появились только в последующих исследованиях. У нас пока нет клинических испытаний.
Экзосомное происхождение этих везикулов, хотя и поддерживается маркерными белками, не было окончательно установлено с помощью полного анализа путей биогенеза у пчёл.
Но направление интересное. И это указывает на биологию, в которой исцеление не навязывается извне фармацевтическим вмешательством, а стимулируется изнутри путём восстановления естественных каналов коммуникации организма — с помощью посланников, которые природа совершенствовала миллионы лет.
Похоже, пчёлы всегда знали, что делают. Мы только начинаем переводить послание.
Какие бы вы сделали выводы из этих работ?
