Хлорофили и хлорофилини - състав, свойства и индикации за употреба на натриево-медния хлорофилинов комплекс Хлорофреш

Хлорофилът (от гр. khloros – зелен, и phyllon - лист) е главният природен пигмент, придаващ зеления цвят на листата на растенията и на талусите на водораслите. Той има главна роля за живота на Земята, като участва в абсорбирането на енергия от светлината в хода на процеса, известен като фотосинтеза. Зеленият му цвят се дължи на това, че той абсорбира силно червените и сините лъчи, а по-слабо – зелените, поради което нашите очи виждат отразената от листата зелена светлина. Хлорофилът се съдържа в тилакоидните мембрани на хлоропластите – органелите на растителните клетки, които трансформират водата и въглеродния диоксид в глюкоза и енергия.

Химичната структура на хлорофила се състои от редуциран тетрапиролов пръстен, наречен хлорин.   

      

Хлорофилът е частично редуциран аналог на порфирините, които изграждат молекулата на хема в хемоглобина на червените кръвни клетки у животните (но там координационният централен йон е железният Fe2+ вместо магнезиевият Mg+). Четирите азотни атома на хлорина са координационно свързани с двувалентния магнезиев йон, а встрани е разположена фитилова въглеводородна верига с 20 С-атома. Пети безазотен пръстен с кетонна група е заформен в съседство с фитиловата група, което също отличава хлорофилите от порфирините.

Хлорофилите се различават по детайли в молекулите си и биват  шест вида – a, b, c1, c2, d и f, f, от които само първите два се срещат в хлоропластите на зелените растения. Хлорофилите а и b се различават единствено по това, че при а на C7 e захваната метилова група, а при b – алдехидна.

За формулирането на хранителни добавки и пигменти в хранителната индустрия, хлорофилът се добива от листни зеленчуци (спанак, киселец, лапад), дървесни видове (черница), житни треви (напр. райграс), бобови растения (люцерна, детелина) или водорасли (най-често спирулина).

Хлорофилинът е производно на хлорофила, съдържащ меден Cu2+ йон вместо магнезиевия Mg2+ йон. Използва се в хранителните добавки и багрила вместо хлорофила поради добрата му водноразтворимост (хлорофилът е мастноразтворим), по-добрата химическа стабилност (магнезият е високореактивен и лесно реагира с киселини и други вещества, причинявайки загуба на цвета и намаляване на антиоксидантния ефект на хлорофила), увеличена термична и биохимична устойчивост, и въпреки водноразтворимостта му – по-добра абсорбция, обусловена от по-малката му свързаност с мембрани и протеини в изходния материал.  Един от примерните му методи за получаване е чрез пресуване на листния материал, екстрахиране с етанол при температура от 65 градуса по Целзий, осапунване с 5% натриева основа, третиране с 20% разтвор на меден сулфат и повторно реагиране с NaOH за получаване на водноразтворимата сол (1). Използваните реагенти в процеса са нискотоксични и не остават в крайния продукт. Като резултат, при хлорофилина е отстранена фитиловата „опашка“, обуславяща мастноразтворимостта. Готовият продукт е смес от динатриевия и тринатриевия медно-хлорофилинов комплекс с превес на втория.

В серията продукти Хлорофреш хлорофилинът е получен от листата на черницата (Morus alba L.)

Биохимичните и фармакологичните свойства на хлорофила и хлорофилина нямат съществени разлики, поради което често двата се използват като синоними. В европейската номенклатура на хранителните добавки хлорофилите и хлорофилините се означават съответно като Е140(i) r Е140(ii), а натриево-медният хлорофилин – като E141 (Натурално зелено 3).

ФАРМАКОЛОГИЧНИ ЕФЕКТИ И МЕХАНИЗМИ

Хлорофилинът, приет перорално, притежава антиоксидантно, антихалитозно (срещу лошия дъх), дезодориращо, антибактериално, ранозаздравяващо, антианемично, детоксикационно (предотвратява абсорбцията на токсични и канцерогенни вещества и усилва екскрецията на вече усвоените такива), химиопротективно, хепатопротективно и противотуморно действие. Локално приложеният хлорофилин е фотопротективен и дерморегенеративен агент.

Натриево-медният хлорофилин притежава най-високата антиоксидантна активност сред хлорофилите по отношение на DPPH-радикала (2,2-дифенил-1-пикрилхидразил), 15 пъти по-висока от тази на хлорофил а (4). Проучвания върху животни показват, че този ефект е причина за намаляване оксидативния стрес, предизвикан от химични канцерогени или радиационно облъчване (Kamat et al., 2000; Kumar et al., 2001).

Дезодориращият ефект на хлорофилина се базира на два основни механизма – антимикробното действие на медните йони и хелиращия им ефект – свързването на тиоловите (наричани още меркаптанови --SH) групи, на сероводорода и сулфидите, придаващи основната част от миризмата на изпражненията и гнилостните процеси.

Дeтоксикационен и антиканцерогенен ефект. Установено е образуването на здрави молекулни комплекси между хлорофилите и редица химични канцерогени по време на едновременния им перорален прием, което неутрализира вредния им потенциал (4). Сред тях са бензо[a]пиренът (канцероген от клас 1, съдържащ се в каменовъгления катран, цигарения дим, пушените меса и горящите пластмаси), хетероцикличните мутагени с аминна структура (образуват се от аминокиселините на мускулните меса при готвене на висока температура) и афлатоксин В1 (мощен канцероген, образуван от плесени на род Aspergullus и попадащ във фуражите и зърнените храни при неправилно съхранение и третиране).

Друг детоксикационен ефект на хлорофилина, различен от образуването на молекулни комплекси, е свързан с усилване ефективността на детоксикационните ензими от фаза II и потискане активността на чернодробните CYP450 ензими, с което съответно се засилва екскрецията на канцерогените и се намалява превръщането на проканцерогените в активни канцерогени.

У плъхове с експериментално предизвикан със стрептозотоцин диабет, хлорофилинът намалява предизвикания от хипергликемията оксидативен стрес и потиска апоптозата на хепатоцитите (Abani Kumar Patar et al., 2018).

Хлорофилът и хлорофилинът са също така и хепатопротектори. У мишки хлорофилинът модулира активността на чревната микрофлора, потиска възпалението в чревната лигавица и намалява скоростта и степента на предизвиканата от възпалението чернодробна фиброза (Han Zheng et al., 2018).

Противотуморен ефект на хлофилина спрямо стомашните и чревни тумори, предизвикани от полициклични ароматни въглеводороди е установен у дъговата пъстърва (Tammie J. McQuistan et al., 2011) и срещу раковите клетки на панкреаса (Katerina Vankova et al., 2018). Тези находки съответстват на емпирично установения факт, че богатата на хлорофил диета се асоциира с по-ниски нива на заболеваемост от стомашно-чревни тумори у хората.

ХАЛИТОЗА (ЛОШ ДЪХ)

Халитозата е нефизиологично състояние, характеризиращо се с неприятен дъх от устата и издаващо подлежащи проблеми. Може да се дължи на неправилна диета, тютюнопушене, сухота в устата (чест страничен ефект на много лекарства), инфекции в устната кухина и гърлото (кариес, гингивит, пулпит, тонзилит, фарингит. Халитозата може да се прояви дори при безупречна орална хигиена и да предизвика притеснение и редица психо-социални проблеми.

Идеята за употребата на хлорофила срещу лошия дъх вероятно датира от древността – дъвченето на ароматни листа от различни растения е било средството на избор при възпалителни и инфекциозни заболявания в устната кухина, недостатъчно слюноотделяне (ксеростомия) или просто като „освежител за уста“. Дезодориращият ефект на хлорофила се съчетава с антимикробното действие на етеричните масла в листата. Популярни за целта, поне по нашите географски ширини, са растенията от сем. Устоцветни (Lamiaceae) – мента, маточина, градински чай, босилек и т.н., а също и листните зеленчуци като спанак, лапад и киселец.  Още през 1943 г., Goldberg описва употребата на водноразтворим хлорофил при орален сепсис у 300 пациент с добри резултати (3). Campbell и Christion (1955) изследват влиянието на хлорофилина върху отделянето на летливи органични одоранти от течности чрез определяне на промяната в повърхностното им напрежение. Антимикробният ефект на хлорофилина по отношение на редица оропатогенни бактерии е установен от Koser & Hodges (1953).

Хлорофилинът се използва като гаргара (течният продукт или тинктурата, разтворена във вода) срещу халитоза от секретиращи рани, афти, кървящи язви, гноящи венечни джобове и други стоматологични проблеми.

Намаляването на телесните миризми при потене се дължи както на антимикробния, така и на хелиращия (свързващ летливи одоранти) ефект на хлорофилите. При хлорофилина този ефект е още по-силен поради водноразтворимостта му и засиленото му излъчване с потта.

СТОМАШНО-ЧРЕВНИ ПРОБЛЕМИ, ВКЛЮЧВАЩИ ОТДЕЛЯНЕТО НА НЕПРИЯТНИ МИРИЗМИ

 Хлорофреш се използва успешно за неутрализиране на миризмите при болни с колостомия, илеостомия или анална инконтиненция.  Той също така нормализира популациите на патогенните/условно патогенните микроби в червата и ускорява зарастването на рани и язви. Едно проучване в гериатрично отделение е установило, че у тестовата група от 62 пациенти приемът на хлорофилин е намалил телесните и фекалните миризми, понижил е образуването на газове и е облекчил хроничния запек (9)

НАМАЛЯВАНЕ МИРИЗМАТА НА УРИНАТА ПРИ ГЕРИАТРИЧНИ ПАЦИЕНТИ С ИНКОНТИНЕНЦИЯ

Този проблем е добре познат на всеки, който се е грижил за възрастен човек с незадържане на урина. Отдавна е доказано в двойно-сляпо, кръстосано, рандомизирано и плацебо-контролирано клинично проучване, че вътрешният прием на хлорофилин (100 мг дневно за 2 седмици и плацебо за 2 седмици, разделени с пауза от 1 седмица) намалява миризмата на урината при 12/20 пациенти срещу 6/20 за плацебо. При всеки от участниците са правени 10 измервания по визуално-аналогова скала по време на приема на хлорофилина или плацебото и три пъти по време на почивката. Средното понижение в миризмата на урината е определено на 21% за хлорофилиновата група и на 9% - за плацебо (7). Практиката показва, че по-високите дози на хлорофилина (3 x 75 мг или 2 х 100 мг) дават още по-добър резултат.

ЛИМФОПЕНИЯ С ТЕЖКО ПРОТИЧАНЕ НА / ВЪЗСТАНОВЯВАНЕ ОТ COVID-19

С появата на последната, все още неприключила пандемия от SARS-Cov2 (COVID-19), се установиха нови полезни свойства на хлорофилите. Доказано беше, че цинковите комплекси на хлорофила блокират синтеза на вирусната РНК в човешките епителни клетки. За медните хлорофилинови комплекси антивирусен ефект беше също описан срещу вирусите на инфлуенцата и на СПИН (HIV) (6). Паралелно с антивирусния ефект, беше обърнато внимание и на факта, че медните йони в състава на хлорофилините имат стимулиращо действие върху продукцията на стволови кръвотворни клетки (Pervical SS et al., 1995). Понеже специфичните лекарства за коригиране на лимфопения са приложими само в контролирана обстановка и имат сериозни странични реакции – например не могат да се прилагат по време на „цитокинната буря“ в хода на ковид-инфекцията поради риск от разкъсване на алвеолите, хлорофилинът е предложен от експертите за перорален прием в началото на симптоматиката като средство, предотвратяващо настъпването на лимфопения. Друг анти-ковид ефект на хлорофилина е свързан с факта, че той блокира експресията на провъзпалителния цитокин IL-6, който активира каскада от деструктивни възпалителни ефекти (6).

ЛЕВКОПЕНИЯ ПО ДРУГИ ПРИЧИНИ И АПЛАСТИЧНА АНЕМИЯ

В Китайския журнал по интегративна медицина е публикувано проучване с 60 пациенти с лeвкопения поради различни причини, при които хлорофилинът е дал добри резултати (Gao F & Hu XF, 2005). У 30 от тях ефектът е бил подчертано добър, при 17 – добър, и само при 9 – не е имало подобрение. Екипът на Hao (2004) описва благоприятен ефект на хлорофилина при левкопения, породена от тиреостатици (лекарства, потискащи функцията на щитовидната жлеза).

РАДИОПРОТЕКТИВЕН ЕФЕКТ

Проучванията, проведени в Bhabha Atomic Reseach Center, Индия, показват, че хлорофилинът засилва диференциацията на Th1 и Th2 – хелперните лимфоцити след облъчване с йонизиращо лъчение (Sharma D. et al., 2009).

ЛОКАЛНО ПРИЛОЖЕНИЕ НА ХЛОРОФИЛИНА ПРИ ДЕРМАТОЗИ

Локално ранозаздравяващо и антиоксидантно действие на 0.066% липозомна дисперсия на натриево-медния хлорофилин в гел е доказано в клинично проучване с 10 жени, получили увреждане на кожата от слънчева светлина (фини линии и бръчки в околоочната област и тъмни петна (лентиго) по лицето). Прилагането на емулсията сутрин и вечер върху лицето, носа и околоочните зони за 8 седмици е довело до значително подобрение или възстановяване у всички тествани индивиди (2). Подобно проучване с 0.1% гел е проведено при пациенти с акне вулгарис и разширени пори и резултатите също са положителни (Thomas J Stephens et al., 2015), а също и при зачервяване на лицето при еритематотелеангиектатична розацея (David B. Vasily, 2015).

Въпреки че хлорофилинът при локална употреба е фотопротектор и заздравява кожата след излагане на слънце, вътрешният му прием парадоксално има фотосенсибилизиращи свойства и може да усили ефективността на фотодинамичната терапия при акне, макуларна дегенерация и при някои видове тумори. По тази причина интензивно се разработват негови синтетични аналози.

ДЕТОКСИКАЦИЯ ОТ ХИМИЧНИ ТОКСИНИ, КАНЦЕРОГЕНИ И МУТАГЕНИ

Сред населението на провинция Кидонг, разположена на северния бряг на китайската река Яндзъ срещу гр. Шанхай, от екипа на Egner (8) е проведено рандомизирано, двойно-сляпо и плацебо-контролирано клинично проучване относно действието на хлорофилина срещу хепатокарциногенезата на афлатоксините. Кидонг е район с високо съдържание на афлатоксини в зърнените храни и околната среда и случаите на хепатоцелуларен карцином са чести. Проучването със 188 участници (източници 5 и 8 – резултатите са публикувани в два журнала, с различни акценти и референции) доказва, че трикратният дневен прием на 100 мг хлорофилин има химиопротективен ефект, значително по-добър от този на плацебо. Той се проявява чрез понижаване с 50% на средното ниво на уринарната екскреция на афлатоксин-N(7)-гуанин, който е ДНК-аддукт - производно, получено при разрушаването на ДНК спиралите под действието на най-силно канцерогенния афлатоксинов метаболит – афлатоксин-8,9-епоксидът. Ниските нива на А-N7-G са индикатор за по-ниско увреждане на ДНК, респективно за по-нисък канцерогенен потенциал на афлатоксините.

Проучването показва, че хлорофилинът е надежден и безопасен химиопротектор в районите, където диетичният (и донякъде инхалаторният) прием на афлатоксини е неизбежен (слаборазвитите страни с нисък контрол върху качеството на земеделската продукция, селските райони, опитните полета и нивите). В професионалната среда, където концентрациите на афлатоксини и други микотоксини могат да обусловят сериозен риск от хепатоцелуларен карцином, рак на белия дроб или токсичен хепатит – работещите в силози, складове, мелници, складове и цехове за преработка и продажба на ядки и семена, могат да приемат превантивно хлорофилин.

Хлорофилинът намалява токсичното – диабетогенно, генотоксично и увреждащо митохондриите действие на (вече забранената в много страни) хранителна добавка алоксан, върху мишки. Алоксанът е използван в миналото за избелване на брашната и въпреки забраната, през 2017 година отново беше засечен в брашно, достигнало до пазара в ЕС (Vita Giaccone et al., 2017 - Италия). У мишките, третирани с хлорофилин преди алоксана, е наблюдавано забавено настъпване на диабета, ограничаване на хипергликемията, намаляване увреждането на ДНК и хромозомните аберации, оптимизиране на ензимния профил (гюкокиназа, пируват, инсулин) и модулиране на протеинната експресия (инсулин, IRS1, IRS2, GLUT2). Пре-третирането с хлорофилин също така стабилизира митохондриалния мембранен потенциал, вътреклетъчната калциева концентрация, активността на АТФ-азата, каспазите, Bcl сигналните пътища и т.н. (10). Предстои да се охарактеризира антидиабетичният му ефект при хората чрез клинични проучвания.

БЕЗОПАСНОСТ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ

Максималният допустим дневен прием на хлорофил или хлорофилин се изчислява на 15 мг/кг тегло /ден, което при средно тегло на възрастен от 70 кг. е около 1000-1050 мг (Roger Wood, Pauline Key in Analytical Methods for Food Additives, 2004). Биологично активните дози обаче са значително под тези стойности – между 200 и 300 мг дневно е напълно достатъчно в голямата част от случаите, при което рискът от странични реакции е намален значително.

 Високите дози крият риск от претоварване на организма с мед, а това може да доведе до цинков дефицит. Предозирането с Cu2+ може да причини също така мускулна слабост, диария, болка в коремната област, жълтеница, метален вкус в устата и бъбречна недостатъчност, поради което не се препоръчва превишаване на препоръчаните от производителите дози и непрекъснат прием над шест месеца (при лица над 65 години – 3 месеца, поради забавения метаболизъм).

Безопасността на Хлорофреш не е доказана категорично при бременност и кърмене у хората, въпреки че при мишки не са установени тератогенни или мутагенни свойства (Leite VS et al., 2013). Възможно е медните йони да предизвикат смущения в растежа и развитието на епидермалните структури у плода.

КНИГОПИС

1. Google patent CN104650102A. Sodium copper chlorophyllin and production process thereof. https://patents.google.com/patent/CN104650102A/en
2. Monya L. Sigler, Thomas J. Stephens. Assessment of the safety and efficacy of topical copper chlorophyllin in women with photodamaged facial skin. J Drugs Dermatol. 2015 Apr; 14(4):401-4.
3. Goldberg, S. L.: The use of water soluble chlorophyll in oral sepsis: An experimental study of 300 cases. Am. J. Surg., 62: 117-123, 1943.
4. Reinhold Carle, Reif M. Schweiggert (Ed). Handbook of natural pigments in food and beverages – Industrial applications for improving food color. Elsevier Ltd., 2016.  
5. Patricia A. Egner et al. Chemoprevention with chlorophyllin in individuals exposed to dietary aflatoxin. Mutat Res. Feb-Mar 2003; 523-524.
6. Nicole F. Clark and Andrew W. Taylor-Robinson COVID-19 Therapy: Could a Copper Derivative of Chlorophyll a Be Used to Treat Lymphopenia Associated With Severe Symptoms of SARS-CoV-2 Infection? OPINION article Front Med 12 March 2021.
7. M.C. Nahata et al. Effect of chlorophyllin on urinary odor in incontinent geriatric patients. Drug Intell Clin Pharm 1983 Oct; 17(10): 732-4.
8. P. Egner, J. B. Wang et al. Chlorophyllin intervention reduces aflatoxin-DNA adducts in individuals at high risk for liver cancer. Proc Natl Acad Sci USA 2001 Dec 4; 98(25):14601-6.
9. Richard W. Young MD, Joseph S. Beregi Jr. MT (ASCP). Use of chlorophyllin in the care of geriatric patients. J Am Geriatr Soc January1980, Vol. 28, Issue 1, pp. 46-47.
10. 10.   Asmitta Samadder et al. Phyto-chlorophyllin Prevents Food Additive Induced Genotoxicity and Mitochondrial Dysfunction via Cytochrome c Mediated Pathway in Mice Model. Combinational Chemistry & High Throughput Screening.Vol. 4, Issue 10, 2021.