Пептиды и аминокислоты шелка – гидролизаты шелковой нити личинок шелкопряда – широки применяются в средствах для ухода за кожей и волосами. Результаты доклинических исследований показали, что гидролизаты шелка увлажняют и защищают кожу от повреждения ультрафиолетовым излучением. При приеме внутрь гидролизат способствует повышению силы мышц и выносливости во время тренировок. Кроме того, аминокислоты и пептиды шелка положительно влияют на когнитивные способности у детей и взрослых, особенно на внимательность и память. В обзоре рассмотрены доклинические и клинические исследования гидролизатов шелка.

Шелк шелкопряда, Bombyx mori, используется в качестве медицинского материала на протяжении многих веков [1]. Шелк – это, по сути, белковые полимеры, которые прядутся в волокна личинками одомашненного шелкопряда. Белки шелка вырабатываются в эпителиальных клетках в специализированных железах с последующим выделением. Волокнистые белки характеризуются повторяющейся первичной последовательностью.

Шелк из кокона шелкопряда содержит по крайней мере два белка фиброина (около 80%), легкую и тяжелую цепи – 25 и 325 кДа, соответственно [1]. Основные волокна заключены в клееподобную белковую серициновую оболочку (18%), которая удерживает два фиброиновых волокна вместе, образуя составные волокна чехла кокона. Повторы основной последовательности в тяжелой цепи фиброина включают аланин-глициновые мотивы с серином или тирозином.

В настоящее время исследуются многие продукты шелкопряда, которые могут найти применение в фармацевтической, косметической, химической и пищевой промышленности [2]. Сообщалось, что личинки шелкопряда являются возможным источником адипокинетического гормона (AKH), ингибиторов химотрипсина, B-H-ацетилглюкозаминидазы, полового феромона бомбикола, аминокислот и др. Рассматривается ценность шелкопряда как здоровой пищи, особенно для сердечных и диабетических пациентов, при бронхиальной астме, первичной невралгии тройничного нерва, голосовых узлов, при полипах и в лечении лицевого паралича и боли. Порошок из личинок шелкопряда, прежде всего, используется как хорошее средство для снижения уровня глюкозы, а также может применяться против старения и гипертонии. Куколки являются источником белков, витаминов B₁ B₂ и E₁, гормона диапаузы, аминокислот и др. Из куколок можно извлечь лизин, хитин и хитозан. Серицин, выделенный из кокона или шелка, содержит 18 аминокислот, необходимых человеческому организму. Серицин является антиоксидантом, коагулянтом, защитной и питательной добавкой, и служит, благодаря высокой влагопоглощающей и консервирующей способности, сырьем для производства увлажняющих кремов, лосьонов и косметики. Белки шелка и продукты их гидролиза – аминокислоты и пептиды – обеспечивают интенсивное увлажнение кожи в средствах по уходу за кожей.

Общая характеристика и получение

Аминокислоты шелка (гидролизованный белок шелка, гидролизат шелка, аминокислоты и пептиды шелка, Silk Amino Acids, Hydrolyzed silk, Silk Protein hydrolyzate; CAS 96690-41-4) – растворимая в воде янтарная жидкость с характерным запахом. В состав гидролизованного шелка, представляющего собой сложную смесь продуктов распада белков, входят следующие аминокислоты (г/100 г): аспаргиновая кислота 7,4; треонин 3,9; серин 17,4; глутаминовая кислота 3,6; пролин 0,9; глицин 20,6; аланин 21; валин 3,7; метионин 0,4; изолейцин 0,8; лейцин 1,2; тирозин 12,2; фенилаланин 2; лизин 1,6; гистидин 0,9; аргинин 2,4.

С химической точки зрения, любые виды гидролизованного шелка классифицируются как один и тот же продукт с общим номером CAS. Но среди производителей   косметических ингредиентов гидролизаты различают более тонко. Так, под аминокислотами шелка понимают низкомолекулярную фракцию со средней молекулярной массой 90 («Silk 90), получаемою гидролизом фиброина. Более 85% этой фракции составляют аланин, серин и глицин. Эти аминокислоты являются важным питательным компонентом для всех тканей организма, включая кожу, поскольку служат строительными блоками белков и участвуют в работе ферментов, в том числе – протеолитических. Кроме того, серин участвует в биосинтезе метионина, цистеина и, соответственно, глутатиона, которые обладают мощными антиоксидантными свойствами.  

Аминокислоты шелка очень легко проникают в дермальный слой кожи, питая ее. Благодаря своему участию в работе ферментов, аминокислоты шелка могут сохранять и регулировать влажность, защищать кожу от ультрафиолетового излучения, сдерживать образование пигментных пятен, предотвращать старение кожи. Пептидами шелка называют продукт, который представляет собой водорастворимые полипептиды, образующийся при деградации белка шелка, со средней молекулярной массой 500–10000 Да. Это белый порошок с хорошей растворимостью в воде. Пептиды богаты гидрофильными группами: -OH, -COOH, -NH₂, >NH. Поэтому пептиды шелка могут равномерно распределять влагу. По сравнению с другими белковыми гидролизатами, пептиды шелка обогащены питательными веществами, и при этом легко поглощаются волосами. Продукт с молекулярной массой 500–2000 Да образует достаточно стабильную пленку на поверхности волос, защищая их от повреждающих воздействий. 

В целом, гидролизаты шелка используются для предотвращения обезвоживания и чаще всего встречаются в гелях и кремах для омоложения кожи – это наиболее современный питательный материал для ухода за кожей. Аминокислоты шелка применяют в косметических продуктах и средствах личной гигиены [3]. По данным Совета по средствам личной гигиены (США), эти аминокислоты вводятся в средства до концентрации в диапазоне от 8,0×10^-5% до 0,2%, причем 0,2% – в шампунях и других средствах гигиены. Гидролизованный шелк и экстракт шелка используются в лаке для волос в максимальных концентрациях до 0,024% и 0,0036%, соответственно.

Молекулярная масса преобладающих фракций пептидов в гидролизате, как отмечено выше, может быть разной: <10 кДа, 2–4 кДа; 300 Да и 650 Да [4], что зависит от способа приготовления, используемого конкретным производителем. Аминокислоты из белков шелка кокона B. mori производятся путем ферментативного или кислотно-основного гидролиза при повышенной температуре [3, 4]. В качестве источника фермента иногда используют непосредственно железы шелкопряда, что ведет к преобладанию пептидных фракций 7–50 кДа, 5–15 кДа или 15–50 кДа [5]. Эти процессы проводят в течение нескольких часов до достижения желаемой молекулярной массы. Скорость гидролиза может быть повышена под действием ультразвукового облучения [6]. Конечный продукт обычно представляет собой 20%-ный водный раствор гидролизованного белка шелка. Согласно литературным источникам, гидролизованный шелк производится двумя технологическими путями: 1) гидролиз, инактивация гидролитического агента, фильтрация, обработка, концентрирование и стерилизация; 2) гидролиз белков в воде при определенном pH и температуре в течение заданного времени, фильтрование для выделения нужных компонентов, добавление кватерниума-15, ЭДТА и метилпарабена или только ЭДТА и метилпарабена, и корректировка молекулярной массы (повторная фильтрация).

Доклинические исследования

Защита кожи и волос

Ультрафиолетовое излучение – один из основных компонентов солнечного света. УФ типа A является ключевой причиной фотосенсибилизации и фототоксичности, в то время как УФ-B вызывает немедленное и явное повреждение. УФ-А повреждает клетки кожи и ДНК, отвечая за фотостарение и фотоканцерогенез. Ультрафиолет может вызывать солнечные ожоги, эритему и воспаление.

Авторы работы [7] продемонстрировали эффективность пептидов шелка в защите кожи от УФ-излучения, используя два SPF-крема с одинаковыми формулами, один из которых был обогащен пептидами шелка. Фактор защиты от ультрафиолетового излучения и значения «критической длины волны» оценивались с помощью метода «Colipa» in vitro. В результате сканирования SPF крема с пептидами шелка были зарегистрированы SPF 50,87, T(УФ-А) 8,68%, T(УФ-B) 1,52%, критическая длина волны 378,92. Результаты сканирования крема SPF без пептида шелка составили: SPF 39,31, T(УФ-А) 6,71%, T(УФ-B) 2,27%, критическая длина волны 382,08. Это подтверждает, что пептиды шелка обладают сильными защитными свойствами, особенно в отношении активности УФ-А. Поэтому, помимо известных преимуществ пептидов шелка в косметике, его также можно использовать в качестве натурального УФ-протектора.

В исследовании [8] изучалось воздействие средства для волос на образцах ex vivo, собранных у здоровых женщин в возрасте от двадцати лет, которые не подвергались химическим воздействиям. В средство для волос ввели пептиды шелка с молекулярной массой 300–500 Да. Пептиды шелка эффективно проникали в волосы, поврежденные химической обработкой, увеличивали вес, толщину и влажность волос, а также восстанавливал кутикулу волос. Изменение веса волос составило 10%, толщина увеличилась на 5–7%, также улучшились влажности и микроструктура волос. Таким образом, обработка волос гидролизатом шелка может служить эффективным способом для восстановления и ухода за волосами.

Повышение силы, выносливости и улучшение репродуктивной функции

Мышцы составляют >40% массы тела, и поддержание скелетной мышечной массы считается необходимым для максимального увеличения продолжительности жизни.

В работе [9] было исследовано влияние препаратов аминокислот шелка (SAA) на выносливость и репродуктивные функции самцов мышей. Состав препарата кислотного гидролизата включал: Ala 34,36%, Gly 27,23%, Ser 9,58%, Val 3,49%, Thr 2,00%. Животным вводили перорально препараты по 800 мг/кг в течение 30 дней в состоянии покоя или во время ежедневной 30-минутной тренировки по плаванию. На 14-ый и 28-ой дни мышей подвергали принудительному плаванию с отягощением (5% от массы тела) для определения максимального времени плавания, и после двухдневного восстановительного периода анализировали параметры, связанные с выносливостью и репродуктивной функцией. Повторение плавания в определенной степени увеличивало максимальное время плавания, а препараты аминокислот шелка еще больше повышали выносливость, несмотря на снижение прироста массы тела, и демонстрировали долгосрочный эффект. Плавательные упражнения повышали в крови показатели мышечного повреждения, повреждения печени, энергетического истощения и накопления азота, которые в значительной степени предотвращались препаратами аминокислот шелка. Препараты увеличили вес семенников, повысили концентрацию тестостерона, что привело к возрастанию количества сперматозоидов у мышей в состоянии покоя и при физической нагрузке. В целом, можно предположить, что препараты аминокислот шелка обладают энергетическим эффектом.

В другом исследовании [10] самцам мышей перорально вводили по 50, 160 или 500 мг/кг аминокислот шелка в течение 44 дней в эксперименте со схожим дизайном. Повторные плавательные упражнения увеличивали максимальное время плавания практически в два раза относительно контроля, несмотря на заметное снижение прироста массы тела (на ~6%), причем аминокислоты шелка дополнительно повышали выносливость дозозависимым образом. Упражнения по принудительному плаванию повышали показатели крови, свидетельствующие о повреждении тканей, но истощали запасы глюкозы в крови и гликогена в тканях, что в значительной степени предотвращалось аминокислотами шелка. Кроме того, SAA снижал содержание кортикостерона в крови, увеличенное при принудительном плавании. Плавательные упражнения понизили уровень тестостерона, который восстановился под действием аминокислот шелка, что привело к увеличению количества сперматозоидов на 15–35%. Полученные результаты показывают, что аминокислоты шелка не только повышают физическую выносливость за счет минимизации повреждения тканей, включая мышцы, но также предотвращают энергетическое истощение, вызванное плавательным стрессом, и улучшают репродуктивную функцию самцов за счет регулировки уровня тестостерона.

Аминокислоты шелка улучшают энергетический метаболизм во время физических упражнений [11]. В эксперименте подопытных мышей тренировали на беговой дорожке пять раз в неделю в течение двух недель. Ежедневные дозы аминокислот шелка составляли 800 мг/кг, внутрибрюшинно перед беговой тренировкой. Показатель VO_2max после двух недель тренировок увеличился на 8% в группе приема аминокислот шелка по сравнению с исходным уровнем, что не наблюдалось в контрольной группе. Сумма окисления жиров в течение часового периода была на 13% выше относительно контроля. Результаты свидетельствуют о том, что прием аминокислот шелка может улучшить показатели физической активности.

В исследовании [12] определили оптимальную дозу пептидов шелка для усиления жирового обмена во время физических упражнений для самцов мышей. Гидролизат состоял в основном из аланина (34,36%), глицина (27,23%), изолейцина (15,51%), серина (9,58%) и незначительного количества других аминокислот. Препарат вводили по 200, 400 и 800 мг/кг. Все мыши проходили тренировки, как в описанном выше эксперименте [11]. По истечении двух недель окисление жира во время часовой тренировки составило 1,15±0,07 г/кг/час для дозы 800 мг/кг, что на 15% больше, чем у контрольных мышей. Дозы 200 мг/кг и 400 мг/кг не показали выраженного эффекта. 800 мг/кг пептида шелка является оптимальной дозой для усиления жирового обмена во время физической нагрузки. Кроме того, пептиды шелка могут снизить массу тела за счет стимуляции жирового обмена.

Ожирение и диабет

Ожирение связано с избыточным накоплением жира в организме, что может вызвать гипергликемию и снижение функции и силы скелетных мышц с развитием саркопенического ожирения. Ожирение является глобальной проблемой здравоохранения и характеризуется увеличением жировой ткани, что отражает дисбаланс между потреблением и расходом энергии. Оно связано с рядом метаболических заболеваний, таких как диабет 2 типа (T2D), сердечно-сосудистые болезни, гипертония, инсульт, хроническое воспаление и различные виды рака.

В исследовании [13] подтвердили активность пептидов шелка (SP) и пептидов куколки шелкопряда (SPP) против ожирения у крыс, которых кормили высокожировой диетой (HFD). Самцов мышей кормили HFD, содержащей SP или SPP (0,3, 1,0 или 3,0%) в течение восьми недель и анализировали показатели крови и тканей. HFD заметно увеличивала прирост массы тела за счет увеличения эпидидимального и мезентериального жира. Вес тела и жира значительно снижался под действием SP и SPP до уровня, близкого к мышам с нормальным питанием, при этом уменьшение площади жировой ткани в брюшной полости и размера эпидидимальных адипоцитов было подтверждено магнитно-резонансной томографией и микроскопическим исследованием, соответственно. Длительная HFD диета вызвала накопление липидов в печени и повышение уровня триглицеридов и холестерина в крови, а также их регуляторных факторов Acrp30 и лептина. Однако SP и SPP восстанавливали концентрацию Acrp30 и лептина, а также ослабляли стеатоз. SP и SPP подавляют дифференцировку преадипоцитов и адипогенез и улучшают вызванное HFD диетой ожирение путем снижения накопления липидов и размера адипоцитов.

Авторы работы [14] подтвердили, что гидролизованный пептид шелка (SP), предотвращает ожирение мышей, вызванное высокожировой диетой (HFD), и регулирует поглощение глюкозы и дифференциацию мышц in vivo и in vitro. SP – диетический кислотно-гидролизованный пептид шелка, средняя молекулярная масса от 150 до 300 Да, который является ингредиентом для производства коммерческих продуктов, используемых компанией Worldway Co., Ltd. (Корея). Средняя масса тела мышей, питавшихся HFD, была эффективно снижена на 16,4% и 49,7% при введении SP в дозе 50 и 200 мг/кг/день, соответственно. Концентрация общего холестерина в сыворотке крови составляла 134,0±4,5 мг/дл в группе HFD, но только 117,5±6,8 мг/дл и 113,3±3,9 мг/дл в группах SP50 и SP200, соответственно. Аналогично, концентрация триглицеридов в группе HFD составляла 115,3±5,2 мг/дл, а в группах SP50 и SP200 – 101,5±6,6 мг/дл и 97,3±7,5 мг/дл, соответственно. По сравнению с уровнем глюкозы в крови мышей, получавших HFD, через 60 минут в группах, которым вводили 50 или 200 мг/кг/день SP, концентрация была ниже примерно на 14,9% и 29,2%, соответственно. Через 120 минут глюкоза в крови мышей, получавших HFD, снизилась до 129,2±9,6 мг/дл, а в группе, получавшей 200 мг/кг/день SP, концентрация глюкозы в крови была лишь немного ниже этого показателя (111±19,2 мг/дл). Результаты показали, что SP препятствует увеличению массы тела и экспрессии адипогенных транскрипционных факторов в висцеральной жировой ткани. SP обладает потенциалом для лечения гипергликемии, вызванной ожирением, и связанной саркопении.

Предполагается, что потребление кислотно-гидролизованных пептидов шелка облегчает гипергликемию путем улучшения чувствительности к инсулину и последующей нормализации стимулированной глюкозой секреции инсулина при T2DM [15]. Гипотезу проверили на модели крыс с частичной панкреатэктомией. Препараты SP, введенные в дозе 0,1–0,5 г/кг/день, улучшили регуляцию глюкозы через  потенцирование секреции инсулина и чувствительности к инсулину у крыс с T2DM без ожирения.

Нейродегенеративные заболевания

В работе [16] исследовали улучшающее физические функции действие препарата аминокислот шелка (SAA: Ala 34,36%, Gly 27,23%, Ser 9,58%,Val 3,49%, Thr 2,00%) у крыс с моделью болезни Паркинсона, вызванной инъекцией 6-гидроксидопамина (6-OHDA, 8 мкг). Обработанным крысам вводили перорально SAA(50, 160 или 500 мг/кг) в течение 30 дней. Прием SAA позволил сохранить двигательную функцию животных с моделью болезни Паркинсона путем защиты дофаминовых нейронов от нейротоксичности 6-OHDA.

Проведено исследование, в котором изучалось влияние пептидной фракции шелка, полученной после инкубации протеинов шелка с протеазой N и нейтразой (SP-NN), in vitro и in vivo на когнитивную дисфункцию крыс в модели болезни Альцгеймера [17]. Экспрессия мРНК холинацетилтрансферазы в нейрональных стволовых клетках F3 in vitro увеличилась в 3,79 раза по сравнению с контрольным уровнем после обработки фракцией SP-NN. Активный пептид фракции был идентифицирован как тирозин-глицин с молекулярной массой 238,1. Самцам крыс перорально вводили SP-NN (50 или 300 мг/кг) и подвергали воздействию холинотоксина AF64A. В результате травмы мозга и снижения уровня ацетилхолина AF64A вызвал активацию астроцитов, что привело к нарушению функции обучения и памяти. Введение SP-NN оказывало восстанавливающее действие на истощение ацетилхолина и травму мозга, а также на когнитивный дефицит, вызванный AF64A. Результаты показывают, что, помимо нейропротекторной активности, препарат SP-NN восстанавливает когнитивные функции крыс с моделью болезни Альцгеймера за счет увеличения высвобождения ацетилхолина до ~90% от нормального уровня.

Клинические испытания

Косметическое применение

Сухость кожи является наиболее частым дерматологическим заболеванием кожи. Отсутствие достаточной гибкости и растяжимости, вызванное воздействием окружающей среды, приводит к растрескиванию и шелушению рогового слоя. Использование моющих средств является основной причиной потери воды и сухости кожи. Гидрофильные вещества, уходящие из рогового слоя (натуральный увлажняющий фактор, NMF), снижают способность кожи удерживать воду и тем самым сохранять растяжимость. NMF состоит из 40% свободных аминокислот (преимущественно глицин и гистидин), 12% пирролидонкарбоновой кислоты, 8,5% производных мочевины, 17% неорганических солей, 12% лактата и 9,5% различных пептидов.

Фиброин, гликопротеин шелка, по аминокислотному составу (44% глицина) напоминает NMF кожи и аланина (30%). Фиброин шелка, как и серицин, демонстрирует отличную способность связывать и поглощать воду [18-20].

Большинство испытаний гидролизата шелка проводились для определения его безопасности для человека при использовании в средствах для ухода за кожей и волосами (см. следующий раздел). С другой стороны, данные, полученные на животных и обширное применение гидролизата в средствах для ухода о том, что пептиды и аминокислоты шелка могут приносить пользу потребителям [21].

Сила и выносливость

Эксперименты на животных показали, что добавка гидролизата аминокислот шелка (SAA) безопасна и повышает выносливость у мышей и крыс. Поэтому был проведен ряд клинических испытаний на людях.

Целью исследования [22] ставилось изучить влияние аминокислоты шелка на двигательную активность и утомляемость футболистов в течение 12 недель. Испытуемые были случайным образом разделены на группы плацебо (n=6; глюкоза 10 г/день), группа с низкой дозой (n=6; SAA 10 г/день), со средней дозой (n=6; SAA 20 г/день) и с высокой (n=6; SAA 30 г/день). Перед началом приема SAA и каждые четыре недели измерялись показатели физической работоспособности и утомляемости. По двигательной активности, когда футболисты принимали SAA в средней (20 г/день) и высокой (30 г/день) дозах, увеличивалась продолжительность упражнений на разгибание и сгибание коленного сустава, пиковый крутящий момент/% веса тела и общую работу после максимального упражнения. По фактору усталости после максимальной физической нагрузки, когда футболисты принимали среднюю и высокую дозу, увеличивалась концентрация глюкозы, и уменьшался уровень лактата, неорганического фосфора и кортизола. Таким образом, использование SAA улучшает двигательную активность и утомляемость спортсменов.

Рандомизированное контролируемое исследование с параллельными группами по оценке влияния SAA на параметры, определяющие физиологический уровень физической подготовки у людей было проведено на мужчинах, элитных пловцах из польской национальной команды по плаванию в ластах [23]. Размер контрольной и экспериментальной выборок составил по восемь человек, средний возраст 17,6±3,78 и 20,71±4,82 лет, соответственно. Экспериментальная группа получала 500 мг/кг SAA (85,95 г SAA на 100 г сухой массы: аланин, глицин, серин, валин и треонин), растворенных в 250 мл напитка Carborade Drink^® (6,3 г углеводов, 0,046 г натрия, 2,4 мг ниацина, 1,8 мг витамина Е, 0,9 г пантотеновой кислоты, 0,21 г витамина В₆ и 7,5 мкг биотина на 750 мл); контрольная группа – только Carborade Drink^®; три раза в день за 30 минут до тренировки. Изменения в экспериментальной группе, были более выраженными, чем в контрольной. Концентрации молочной кислоты в сыворотке крови в экспериментальной группе было в семь раз меньше, чем в контрольной – 21,8 против -3,7 л%. Анализ профиля лактата как функции максимальной скорости плавания выявил статистически значимое положительное изменение на 0,05 м/с при концентрации лактата 4 ммоль/л в экспериментальной группе. Также наблюдалось положительное, хотя и статистически незначимое, увеличение уровня тестостерона в сыворотке крови на 2,6 л% в экспериментальной группе. Исследование показало, что 12-дневный прием добавки SAA в сочетании с интенсивным и жестким графиком тренировок был достаточным для повышения аэробной выносливости.

Влияние восьминедельного приема аминокислот шелка на мышцы ног изучено проведено на 20 футболистках средней и старшей школы [24], которых разделили на экспериментальную и контрольную группы по десять человек. Спустя восемь недель результаты показали значительное улучшение максимальной мышечной силы и мышечной выносливости в группе приема аминокислот шелка по сравнению с футболистками, кто принимал плацебо.

Память и когнитивные функции

Сообщалось, что употребление специально приготовленного ферментативного или щелочного гидролизата фиброина шелка (FPEH или BF-7 – мозговой фактор-7, фракция 500–500 Да, BrainOnCo., Ltd., Корея) улучшает когнитивные функции у здоровых людей разного возраста.

В клинических исследованиях с участием нормальных детей оценивалось влияние BF-7 на функции мозга [25]. Сорок шесть нормальных здоровых школьников были разделены на две группы: BF-7 (9,9±1,18 лет; 9 мальчиков, 14 девочек) и плацебо (9,8±1,03 лет; 10 мальчиков, 13 девочек). Для измерения эффективности воздействия BF-7 на познание и внимание использовался тест на составление цветных дорожек. Результаты показали, что BF-7 сократил время реакции в среднем на 23% в тесте на составление цветных дорожек. Кроме того, BF-7 повысил точность выполнения задания примерно в два раза. Результаты показывают, что BF-7 улучшает внимание и когнитивную гибкость у детей.

Чтобы выяснить, улучшает ли BF-7 обучение и память у нормальных взрослых в возрасте от 19 до 64 лет, тест памяти Рея-Кима проводился в группах плацебо (32 человека), BF-7 200 мг (33 человека) и BF-7 400 мг (34 человека) [26]. BF-7 значительно улучшил функции обучения и памяти в дозозависимой манере. Баллы по каждому тесту были объединены в балл коэффициента памяти (MQ).  Повышенный балл MQ через три недели увеличился с 3,1 до 20,6, показатель эффективности запоминания возрос с 31% до 58,9% и с 41,5% до 66,5% в группе BF-7 200 мг/день и BF-7 400 мг/день, соответственно, но не в контрольной группе. BF-7 защищает нейроны от токсичности амилоида бета (Aβ) и снижает окислительный стресс. Предполагается, что защита нейронов и поддержание соответствующего уровня ацетилхолина являются механизмами, с помощью которых BF-7 способствует работе мозга. Полученные результаты подтверждают, что BF-7 эффективен для улучшения памяти и способности к обучению.

В работе [27] оценили дозозависимое влияние FPEH на память здоровых взрослых в возрасте от 28 до 92 лет. Для этого было набрано 76 испытуемых, которых рандомизировали в четыре группы по 19 человек. Испытуемые принимали по 0, 280, 400 и 600 мг FPEH в день в двух разделенных дозах в течение трех недель. Для оценки памяти использовались тест слухового вербального обучения и тест памяти сложных фигур Рея-Кима. Также сравнивались показатели градиента обучения, поддержания памяти, эффективности извлечения и рисования/припоминания. После трех недель приема FPEH наблюдалось дозозависимое увеличение MQ (с ~0.3 до ~25), градиента обучения (на ~20%), количества запомненных слов (c 1 до 3–4 при дозах 400 и 600 мг), эффективности поиска и рисования/припоминания. Оптимальная доза FPEH составляла 400 или 600 мг, в зависимости от конечной точки измерения. О побочных эффектах не сообщалось. FPEH значительно улучшил показатели памяти у здоровых взрослых к трем неделям при дозе более 280 мг в день, с очевидным эффектом плато при дозе 400–600 мг в день.

Дозировки и безопасность

Экспертная группа по безопасности косметических ингредиентов (США) проанализировала безопасность гидролизованного шелка и девяти других продуктов с белками шелка, которые в основном используются в качестве кондиционеров для кожи и волос и в косметических средствах [4]. Группа пришла к выводу, что фиброин, гидролизованный фиброин, гидролизованный серицин, гидролизованный шелк, серицин, шелк, экстракт шелка и порошок шелка безопасны при обычном использовании. В исследованиях острой пероральной токсичности с участием крыс были зарегистрированы значения LD₅₀ >10 г/кг (гидролизованный белок шелка, ~300 Да) и >5 г/кг (гидролизованный белок шелка, ~1000 Да), Признаков токсичности не наблюдалось. Отрицательные результаты были получены для гидролизованного белка шелка (300 Да) в исследовании раздражения кожи с участием 20 человек и для гидролизованного белка шелка (650 Да) в исследовании с участием 24 человек. Гидролизованный белок шелка (~1000 Да) не был классифицирован как раздражитель или сенсибилизатор кожи.

Что касается приема гидролизата шелка внутрь, то о побочных эффектах для описанных дозировок до 30 г/день не сообщалось.

Заключение

В традиционной медицине натуральный шелк рассматривается как усилитель когнитивных функций и лекарство для облегчения симптомов сердечных заболеваний, атеросклероза и метаболических нарушений. Белки, пептиды и аминокислоты шелка проявляют нейропротекторное действие и улучшают когнитивные функции у детей и взрослых. Гидролизаты шелка благотворно действуют на кожу и волосы, поэтому широко применяются в косметических и родственных средствах для местного применения.

Использование аминокислот шелка в качестве пищевой добавки для спортсменов ведет к повышению выносливости, мышечной силы и снижению утомляемости. Результаты доклинических исследований позволяют предположить, что гидролизаты шелка могут способствовать борьбе с ожирением. Таким образом, пептиды и аминокислоты шелка являются потенциально полезной биологически активной добавкой.

1.         Altman, G.H., Diaz, F., Jakuba, C., Calabro, T., Horan, R.L., Chen, J., Lu, H., Richmond, J., Kaplan, D.L., Silk-based biomaterials. Biomaterials, 2003. 24(3): p. 401-416. DOI: https://doi.org/10.1016/S0142-9612(02)00353-8.

2.         Umachandran, K., Marketing Innovation (Time to take Stock). 2014. DOI: 10.13140/2.1.1526.8645.

3.         Belsito, D.V., Hill, R.A., Klaassen, C.D., Liebler, D.C., Marks Jr, J.G., Shank, R.C., Slaga, T.J., Snyder, P.W., Safety Assessment of Animal-and Plant-Derived Amino Acids as Used in Cosmetics. Cosmetic Ingredient Review, 2013.

4.         Johnson Jr, W., Bergfeld, W.F., Belsito, D.V., Hill, R.A., Klaassen, C.D., Liebler, D.C., Marks Jr, J.G., Shank, R.C., Slaga, T.J., Snyder, P.W., Safety assessment of silk protein ingredients as used in cosmetics. International journal of toxicology, 2020. 39(3_suppl): p. 127S-144S.

5.         Hwang, J.W., Lee, H.S., Kim, H., Kim, K.-O., Choi, Y.-S., Manufacture and characterization of silkworm gland hydrolysate. Journal of Sericultural and Entomological Science, 2012. 50(2): p. 76-81.

6.         Eom, S.J., Lee, N.H., Kang, M.-C., Kim, Y.H., Lim, T.-G., Song, K.-M., Silk peptide production from whole silkworm cocoon using ultrasound and enzymatic treatment and its suppression of solar ultraviolet-induced skin inflammation. Ultrasonics Sonochemistry, 2020. 61: p. 104803. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104803.

7.         Küçük, Ş., Çalişkan, U.K. Natural Sun Protection Effect of Silk Peptides. in I. International Aromatic Plants and Cosmetic Symposium. 2019. Iğdır University, Türkiye.

8.         Hyun, J.-W., Lee, K.-G., Yeo, J.-H., Choe, T.-B., Hair care effects of hair cosmetics including low molecular weight silk peptide component and micro structure analysis. KSBB Journal, 2008. 23(5): p. 439-444.

9.         Shin, S., Park, D., Yeon, S., Jeon, J.H., Kim, T.K., Joo, S.S., Lim, W.-T., Lee, J.-Y., Kim, Y.-B., Stamina-enhancing effects of silk amino acid preparations in mice. Laboratory Animal Research, 2009. 25(2): p. 127-134.

10.       Shin, S., Yeon, S., Park, D., Oh, J., Kang, H., Kim, S., Joo, S.S., Lim, W.-T., Lee, J.-Y., Choi, K.-C., Silk amino acids improve physical stamina and male reproductive function of mice. Biological and Pharmaceutical Bulletin, 2010. 33(2): p. 273-278.

11.       Kim, J., Hwang, H., Park, J., Yun, H.-Y., Suh, H., Lim, K., Silk peptide treatment can improve the exercise performance of mice. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 2014. 11(1): p. 35. DOI: 10.1186/1550-2783-11-35.

12.       Kim, J., Park, J., Kim, B., Lee, C.-H., Lim, K., Suh, H., Effects of different doses of silk peptide on energy metabolism during exercise in mice. Journal of exercise nutrition & biochemistry, 2017. 21(1): p. 021-025.

13.       Lee, S.H., Park, D., Yang, G., Bae, D.-K., Yang, Y.-H., Kim, T.K., Kim, D., Kyung, J., Yeon, S., Koo, K.C., Lee, J.-Y., Hwang, S.-Y., Joo, S.S., Kim, Y.-B., Silk and silkworm pupa peptides suppress adipogenesis in preadipocytes and fat accumulation in rats fed a high-fat diet. European Journal of Nutrition, 2012. 51(8): p. 1011-1019. DOI: 10.1007/s00394-011-0280-6.

14.       Lee, K., Jin, H., Chei, S., Oh, H.-J., Lee, J.-Y., Lee, B.-Y., Effect of dietary silk peptide on obesity, hyperglycemia, and skeletal muscle regeneration in high-fat diet-fed mice. Cells, 2020. 9(2): p. 377.

15.       Park, S., Zhang, T., Qiu, J.Y., Wu, X., Lee, J.-Y., Lee, B.-Y., Acid hydrolyzed silk peptide consumption improves anti-diabetic symptoms by potentiating insulin secretion and preventing gut microbiome dysbiosis in non-obese type 2 diabetic animals. Nutrients, 2020. 12(2): p. 311.

16.       Kim, T.K., Park, D., Yeon, S., Lee, S.H., Choi, Y.J., Bae, D.-K., Yang, Y.-H., Yang, G., Joo, S.S., Lim, W.-T., Lee, J.-Y., Lee, J.-S., Jeong, H.-S., Hwang, S.-Y., Kim, Y.-B., Tyrosine-fortified silk amino acids improve physical function of Parkinson’s disease rats. Food Science and Biotechnology, 2011. 20(1): p. 79-84. DOI: 10.1007/s10068-011-0011-z.

17.       Cha, Y., Lee, S.H., Jang, S.K., Guo, H., Ban, Y.-H., Park, D., Jang, G.Y., Yeon, S., Lee, J.-Y., Choi, E.-K., Joo, S.S., Jeong, H.-S., Kim, Y.-B., A silk peptide fraction restores cognitive function in AF64A-induced Alzheimer disease model rats by increasing expression of choline acetyltransferase gene. Toxicology and Applied Pharmacology, 2017. 314: p. 48-54. DOI: https://doi.org/10.1016/j.taap.2016.11.008.

18.       Daithankar, A.V., Padamwar, M.N., Pisal, S.S., Paradkar, A.R., Mahadik, K.R., Moisturizing efficiency of silk protein hydrolysate: Silk fibroin. 2005: p. 115-121.

19.       Gorouhi, F., Maibach, H.I., Role of topical peptides in preventing or treating aged skin. International journal of Cosmetic Science, 2009. 31(5): p. 327-345. DOI: 10.1111/j.1468-2494.2009.00490.x.

20.       Kunz, R.I., Brancalhão, R.M.C., Ribeiro, L.d.F.C., Natali, M.R.M., Silkworm Sericin: Properties and Biomedical Applications. BioMed research international, 2016. 2016: p. 8175701-8175701. DOI: 10.1155/2016/8175701.

21.       Nazim, N., Buhroo, Z.I., Mushtaq, N., Javid, K., Rasool, S., Mir, G.M., Medicinal values of products and by products of sericulture. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 2017. 6(5): p. 1388-1392.

22.       Jong-Hwan, C., Yun-Bae, K., Seong-Ho, Y., Suk-Joo, E., Ju-Cheon, L., Effect of silk amino acid on motor performance and fatigue of soccer players in the college. 코칭능력개발지, 2011. 13(1): p. 189-196.

23.       Zubrzycki, I.Z., Ossowski, Z., Przybylski, S., Wiacek, M., Clarke, A., Trabka, B., Supplementation with Silk Amino Acids improves physiological parameters defining stamina in elite fin-swimmers. Journal of the International Society of Sports Nutrition, 2014. 11(1): p. 1-5.

24.       최종환, 안종선, 송성우, 실크아미노산 섭취가 여자 중·고등학교 축구선수의 하지 근 기능에 미치는 영향 [Effects of Silk Amino Acids on Lower Limb Muscle Function in Female Middle and High School Soccer Players]. 한국체육과학회지[Journal of the Korean Physical Science Association], 2019. 28: p. 1031-1041. DOI: 10.35159/kjss.2019.10.28.5.1031.

25.       Kim, K., Park, S., Yoo, H.K., Lee, J.-Y., Jung, H.-Y., Kim, D.-H., Lee, H.-J., Kim, J.-Y., Youn, Y.-C., Marshall, M.R., Kim, S.-S., Jeong, Y., Brain Factor-7 Extracted from Bombyx mori Enhances Cognition and Attention in Normal Children. Journal of Medicinal Food, 2009. 12(3): p. 643-648. DOI: 10.1089/jmf.2008.1236.

26.       Kim, D.K., Kang, Y.K., Lee, M.Y., Lee, K.-G., Yeo, J.-H., Lee, W.B., Kim, Y.S., Kim, S.S., Neuroprotection and enhancement of learning and memory by BF-7. Journal of health science, 2005. 51(3): p. 317-324.

27.       Kang, Y.K., Lee, B.Y., Bucci, L.R., Stohs, S.J., Effect of a Fibroin Enzymatic Hydrolysate on Memory Improvement: A Placebo-Controlled, Double-Blind Study. Nutrients, 2018. 10(2). DOI: 10.3390/nu10020233.