Болезни опорно-двигательного аппарата человека представляют как медицинскую, так и биологическую проблему. При таких болезнях разрушается структура соединительных тканей, их основных компонентов: коллагеновых фибрилл и протеогликанов. Для решения этой проблемы в РФ и за рубежом применяют гликозаминогликаны (хондропротекторы). Однако хондропротекторы не восстанавливают полностью структуру ткани. Другой попыткой является применение гидролизатов коллагена в ряде стран [1].

Одним из перспективных решений этой проблемы является получение нутрицевтиков на основе гидролизата коллагена, содержащего низкомолекулярные пептиды в комплексе с гликозаминогликанами. Низкомолекулярные пептиды могут выполнять не только строительную, но и регуляторную функцию. Известно, что ди- и трипептиды коллагена регулируют функции нейроэндокринной и иммунной систем [2].

Недостающие концентрации коллагена и протеогликанов можно восполнить веществами, полученными из соединительных тканей сельскохозяйственных животных. Мы разработали природоподобную технологию получения комплекса пептидов коллагена и гликозаминогликанов, которая включает этапы гомогенизации сырья и ферментативного гидролиза. Доступность ферментов для молекул коллагена, упакованных в фибриллы, облегчается для частиц минимального размера. Такие частицы получали в гомогенизаторе высокого давления «Донор-3», в условиях повышенных значений температуры и давления. Мы исследовали ферментативный гидролиз биополимеров хрящевой ткани в зависимости от рН, температуры, концентрации ферментов и продолжительности процесса. Было проверено действие ферментных препаратов на основе папаина российских производителей карипазима, которые выпускают в ЗАО «Вифитех» и ООО «МедФлорина» в п. Оболенск Московской обл.

Сравнительный анализ физико-химических свойств гомогенатов, полученных в зависимости от условий гомогенизации показал, что при температурах 70ºC и 80ºC получены образцы с разными свойствами. Более гомогенный образец гиалиновых хрящей получен при температуре 80ºC. Более полная денатурация коллагена также происходит при температуре 80ºC. Размеры частиц в гомогенате при 80ºC в полтора раза меньше, чем при 70ºC. Молекулы коллагена в гомогенате при 80ºC более доступны для действия ферментов. Таким образом, мы определили оптимальную температуру гомогенизации хрящей, равную 80ºC.

Cтепень гидролиза была выше у гидролизатов, полученных под действием карипазима ООО «МедФлорина». После действия карипазима на гомогенат при температуре 50°С, концентрации фермента 5% пептидный профиль был расположен в интервале от 240 до 780 Da. При повышении температуры до 55°С, а концентрации карипазима до 10% образуются более низкомолекулярные пептиды в интервале от 240 до 620 Da. С помощью метода ЯМР получены спектры, на которых идентифицированы пептиды и гиалуроновая кислота. Распределение молекулярных масс олигосахаридов гликозаминогликанов расположено в диапазоне от 240 до 720 Da. Таким образом, мы получили комплекс низкомолекулярных пептидов коллагена и гликозаминогликанов. Если сравнивать молекулярные массы гидролизатов коллагена, полученные нами, с импортными аналогами, следует отметить, что мы создали образцы, не уступающие «Flexinovo» (Польша), и имеющие преимущества по сравнению с «BioCell Collagen II» (США).



1. Lopez H. L. Amer. Acad. Physic. Med. Rehab. 2012. V. 4. P. S155 - S168.

2. Бакаева З.В. и др. Бюлл. Экспер. Биол. и Мед. 2018. Т.165. С.438-442.

Diseases of the human musculoskeletal system represent both medical and biological problem. In such the diseases the structure of connective tissues is destroyed, their main components are collagen fibrils and proteoglycans. To solve this problem glycosaminoglycans (chondroprotectors) are used in the Russian Federation and abroad. However, chondroprotectors are not restore the structure of the tissues completely. Another attempt is the usage of collagen hydrolysates in a number of countries [1].

One of the promising solutions of this problem is the production of the nutraceuticals based on collagen hydrolyzate containing low molecular weight peptides in combination with glycosaminoglycans. Low molecular weight peptides can perform not only structural, but also regulatory function. Collagen di- and tripeptides regulate the functions of the neuroendocrine and immune systems [2].

The missing concentrations of collagen and proteoglycans can be replenished with the substances obtained from the connective tissues of farm animals. We have developed nature-like technology for obtaining the complex of collagen peptides and glycosaminoglycans that includes the stages of raw material homogenization and enzymatic hydrolysis. The availability of enzymes for collagen molecules packed in fibrils is facilitated for particles having minimal size. Such particles were obtained in the high-pressure homogenizer “Donor-3” under the conditions of elevated temperatures and pressures. We investigated the enzymatic hydrolysis of cartilage tissue biopolymers depending on pH, temperature, enzyme concentration and duration of the process. The effect of enzyme preparations based on papain of Russian manufacturers of caripazim, which are produced by CJSC Vifitech and LLC MedFlorina, in the town of Obolensk, Moscow Region, was tested.

Comparative analysis of the physicochemical properties of homogenates obtained depending on the homogenization conditions was carried. At the temperatures of about 70ºC and 80ºC samples with different physicochemical properties were obtained. More homogeneous sample of hyaline cartilage was obtained at the temperature of 80ºC. More complete denaturation of collagen also occurs at this temperature of 80ºC. The particle sizes in the homogenate at 80ºC are 1,5 times smaller than at 70ºC. Collagen molecules in the homogenate at 80ºC are more accessible for active enzymes. Thus, we have determined the optimal temperature for cartilage homogenization, which is 80ºC.

In the study of enzymatic hydrolysis, the degree of hydrolysis was higher in hydrolysates obtained under the action of karipazim made at LLC "Medflorina". After the influence of caripazim on the homogenate at the temperature of 50°C, the enzyme concentration of 5%, the peptide profile was located in the range from 240 to 780 Da. With the increase of temperature up to 55°C, and a concentration of caripazim up to 10%, lower molecular weight peptides are formed in the range from 240 to 620 Da. Using the NMR method, spectra were obtained, in which peptides and hyaluronic acid were identified. The molecular weight distribution of glycosaminoglycan oligosaccharides ranges from 240 to 720 Da. Thus, we obtained the complex of low molecular weight peptides of collagen and glycosaminoglycans. If we compare with imported analogues the molecular weights of collagen hydrolysates obtained by us, it should be noted that we have created samples that are not inferior to Flexinovo (Poland) and have advantages over BioCell Collagen II (USA).



1. Lopez H. L. Amer. Acad. Physic. Med. Rehab. 2012. V. 4. P. S155 - S168.

2. Bakaeva Z.V. et al. Bull. Exp. Biol. Med. 2018. V.165. P.438-442.