Полизахаридите и как те влияят върху имунитета

Награда „Питагор“ в категорията за млад учен в областта на природните и инженерните науки тази година отива при двама души – д-р Диана Чолакова от Софийския университет „Св. Климент Охридски“ и доц. д-р инж. Йордан Георгиев от Медицинския факултет на Университета „Проф. д-р Асен Златаров“ в Бургас.
В този брой ви срещаме с доц. Георгиев. Неговите научни интереси са свързани с изследването на структурните особености и имуномодулиращите свойства на растителни, гъбни и микробиални полизахариди, както и с търсенето на ценни антиоксидантни метаболити в природни екстракти и приложението им в храненето на човека. Той е съавтор в 35 научни публикации, повечето от които са индексирани в световните бази данни с научна информация Web of Science и Scopus. Младият учен е участвал в 18 научноизследователски проекта.
Носител е и на наградата за млад учен „Проф. Марин Дринов“ през 2022 г., която се присъжда от БАН.

Доц. Йордан Георгиев завършва бакалавърска степен в Университета по хранителни технологии в Пловдив със специалност „Био­технологии“. Магистърската му степен е от Биологическия факултет на Пловдивския университет „Паисий Хилендарски“ по специалност „Биофармацевтична биохимия“.
„На практика, още от 2010 г. по време на бакалавърското си обучение заминах за Германия по програма „Еразъм“. Там разработих първата си дипломна работа – разказва доц. Георгиев. – Занимавах се с изследвания върху определени ензими в ябълкови и гроздови пресовки, които участват в катаболизирането на пектиновите полизахариди, намиращи се в растителните клетъчни стени. Дипломната си работа направих в Хумболтовия университет в Берлин. Нейната основна цел беше да изследваме как при различни ферментационни условия, свързани с производството на някои традиционни немски (шнапс) и италиански (грапа) алкохолни напитки, става освобождаването на съпътстващи нежелани метаболити като метанол. Нашата роля всъщност беше да потиснем действието на ензима пектин метилестераза, който е отговорен за освобождаването на метанол от пектина в плодовете. Друга важна задача в дипломната работа беше да разработим мултиензимен метод за озахаряване на отпадните плодови пресовки от ябълки и грозде с цел последващото им оползотворяване в биотехнологичната промишленост.“

След като приключва с бакалавърския курс, започва работа в Лабораторията по биологичноактивни вещества в Пловдив към Института по органична химия с Център по фитохимия при БАН. Там разработва и магистърската си дипломна работа, насочена към получаването на ензимно модифицирани цитрусови пектини с цел приложението им като имуномодулиращи агенти. След това започва да работи и върху дисертация. В нея изследва структурата и биологичните свойства на пектинови полизахариди, изолирани от повече от 30 български лечебни растения и горски плодове.

„По това време имах възможност да специализирам в лаборатория „Биофармакология на лекарствата от растителен произход“ в Университета „Китасато“ в Токио. Там работих с опитни животни – казва ученият. – Изследвахме ex vivo ефекта на полизахариди, извлечени от български лечебни растения, върху интестиналната имунна система.“

След това продължава работата си върху изследване на имуномодулиращите свойства на полизахаридите с човешки и животински клетки в Института по биофизика в Бърно към Чешката академия на науките. Следва специализация и в Норвегия. Там ученият има възможност да наблегне на някои високотехнологични химични експерименти, като изследване на първичната структура на полизахаридите и връзката структура – биологична активност.

С чешките си колеги задълбочава биологичните изследвания върху молекулните механизми на имуномодулация с билкови полизахариди.
Друго направление в Лабораторията е изследването на полифенолния състав и антиоксидантната активност на природни екстракти от български плодове, зеленчуци, билки и др., както и създаването на функционални напитки с антиоксидантно действие. То се оглавява от проф. Петко Денев, който е и ръководител на групата в Пловдив.

„Въпреки че вече не съм редовен служител в Института по органична химия, ще си остана свързан с Академията. Там получих не просто знания, а съм благодарен за опита, който съм проверил, че се цени в Европа“, казва ученият.

Проучванията, в които е участвал доц. Георгиев, са финансирани по различни изследователски проекти за подкрепа на млади учени към МОН и съфинансирани от програми на ЕС, Фонд „Научни изследвания“, по младежки проекти в рамките на БАН, прог­рами за междуакадемичен обмен между Академията и чуждестранни научни организации и други. Ученият работи с растения, които са с доказани лечебни свойства от т.нар. етнофармакология, или народната медицина. Към края на 2022 г. той се хабилитира в Университета „Проф. д-р Асен Златаров“, където започва работа в катедра „Физиология, патофизиология, химия и биохимия“. Преподава биохимия на студенти от специалност „Медицина“. Стреми се да занимава младите си колеги и с интересни, от практическа гледна точка, въпроси в областта на биомедицината. Прилага индивидуален подход при работата с тях съобразно възможностите и положените от тях усилията.
В края на май доц. Георгиев организира и Първи студентски научен семинар по биохимия в бургаското висше училище. Той има за цел да подпомогне изграждането на критично мислене, умения за обработването и представянето на научна информация от бъдещите лекари и преодоляване на някои психологични бариери, свързани с докладването пред публика в реална среда.

В семинара се включват и преподаватели по медицинска биохимия от други университети. Всички 29 докладвали студенти получават като награда билети за посещение на театрална постановка по техен избор в Бургаския драматичен театър „Адриана Будевска“.
„В момента предстои разработването на курс по гликобиология в чисто преподавателски аспект. Той има за цел да се изучава приложението на въглехидратите и сложните белтъци, които са с въглехидратна компонента. Това са т.нар. гликопротеини, които претърпяват структурни и други промени при развитието на туморни, автоимунни, различни възпалителни хронични и невродегенеративни заболявания.

Подготвяме се и за изследователска работа с колеги от други катедри, тъй като моето образование е на границата между химия и биология, а за провеждането на биомедицински изследвания е необходимо сериозното участие на лекари. В този ред на мисли, предстои създаването на малка медико-биологична лаборатория в Медицинския факултет в Бургас. По тази инициатива сме впрегнали сили с доц. д-р Марияна Йорданова, която е медик и също работи отскоро в Медицинския факултет.

Една от целите на лабораторията ще бъде да се изследват обекти от различни природни източници като се изолират конкретно полизахариди, гликопротеини и различни други съединения, като се изучат механизмите им на имуномодулация. Тоест по какъв начин на молекулно ниво те имат способността да активират имунната система, когато тя е потисната – например при туморни заболявания и други нежелани процеси. Или когато има свръхактивиране на имунната система, какъвто е случаят с автоимунните заболявания – примерно при артрит или диабет тип 1.

Някои молекули, изолирани от лечебни растения, могат да модулират активността на имунитета, така че да се подпомогне овладяването на негативния ефект на тези патологични състояния. Осъзнаваме, че молекулите, с които работим, като ги охарактеризираме в биологичен и клиничен аспект, не могат да бъдат използвани директно като лекарство. Идеята ни е те да играят роля в съпътстващата терапия, която има за цел да намали страничните ефекти на някои лекарства и по този начин да се подобри състоянието на пациентите. Например възможно е с приемането на тези съединения да се подпомогне собствената антиоксидантна ензимна защита на организма, която е силно нарушена при онкологични заболявания. Затова целта ни е да се разработи съпътстваща терапия с подобни съединения, които се приемат успоредно с регулярната терапия.

В процес на разработване е и проектно предложение от нашия факултет и колеги от БАН, което има за цел да подпомогне развитието на тази тематика в Университета в Бургас. Да закупим оборудване, което е необходимо за провеждането на научни експерименти с човешки и животински клетки. Университетът „Проф. д-р Асен Златаров“ е с утвърдени позиции в областта на теоретичната химия и химичните технологии. Имаме добра апаратура за химично охарактеризиране на целевите съединения, които можем да изолираме от природни източници“, разказва доц. д-р инж. Йордан Георгиев.

Новото, което предстои пред младия учен, който е и родом от Бургас, е насочването му към Черно море като източник на интересни съединения от различни организми, преди всичко от микроорганизми, водорасли и мекотели. Той иска да изолира нови молекули, например от цианобактерии. Върху това е работил със свои преподаватели от Пловдивския университет, тъй като там е най-голямата колекция от водорасли и цианобактерии у нас.

Доц. Георгиев и неговите колеги търсят нови имуномодулиращи полизахариди и от Антарктида. Съвместно с учени от Института по микробиология от няколко години те работят по изолиране и охарактеризиране на полизахариди от антарктически дрожди. Тази година неговата колежка гл. ас. д-р Снежана Видева е имала възможност в рамките на проект, финансиран от Националния център за полярни изследвания към Софийския университет, да участва в българската експедиция на остров Ливингстън и да донесе нови дрожди за изолиране на полизахариди.

Ученият изследва също така и някои интересни ядливи гъби – например сърнелата. Тя е с отлични вкусови качества и нейните полизахариди могат да се използват за стимулиране на имунната система, когато това е необходимо, например при инфекции. Младият учен си сътрудничи и с проф. Светла Данова, която е разработила микробна асоциация от две бактерии – едната изолирана от кисело зеле, а другата от ферментирал нахут. Киселото зеле е не само естествен източник на витамин С през зимата, но и среда за развитие на ценни полезни млечнокисели бактерии, които могат да оказват благоприятно въздействие и в дебелото черво на човек. Двете бактерии могат да съжителстват съвместно и да отделят полезни за организма метаболити при усвояването на полизахариди, като маслената киселина, която е ценен енергиен източник за чревния епител.

Проф. Данова и доц. Георгиев са изпитали способността на бактериите да усвояват полизахариди от билката кръвен здравец, както и от гъбата сърнела. По отношение на народната медицина екипът на доц. Георгиев се е концентрирал в търсенето на билки, за които е известно, че оказват благотворен ефект върху кръвотворните органи, които са изключително важни за имунитета. Такива билки биха били ценни при различни социално значими заболявания. Идеята е насочена към разработването на продукти, които да подпомагат правилното и лечебното хранене.

„Българският народ, за съжаление, вече е обременен от лошата храна, която консумираме – почти всичко се внася, включително и магданоз, да не говорим за плодовете и зеленчуците – подчертава ученият. – Като човек, работещ в областта на храненето, твърдя, че това е много сериозен проблем за страната ни. А ефектът от него е високата заболеваемост. Децата зат­лъстяват, няма нормално столово хранене както в други страни – нито за учениците, нито за работещите. Това е много голям проблем. Наскоро прочетох статия, в която се предлагаше да се въведат глоби за хора, които не ходят на профилактични прегледи. Явно, държавата иска да засили ролята на превенцията. Но в същото време, не се прави нищо за нормалното и здравословно хранене, или т.нар. функционално хранене, което е за здрави хора, а диетичното – за болни. В България е единственият Университет по хранителни технологии на Балканите, но не виждам държавните органи да използват неговия потенциал.“

Ученият е категоричен, че не трябва да се съсредоточаваме върху превенцията само от медицинска гледна точка, а и върху това как да се работи за възстановяване здравето на човек – чрез добро хранене с подходящи съпътстващи хранителни терапии. По думите му, храненето и медицината са свързани. И това е забравено в България.

Свързани статии:

Изкуственият интелект открива нови светове Сближаване на научните изследвания и иновациите Златна треска в Космоса Наука с потенциал за бизнес