Fucoidan

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 30. srpna 2015; kontroly vyžadují 12 úprav .

Fucoidan je sulfatovaný heteropolysacharid nalezený v hnědých řasách a některých ostnokožcích .

Fucoidany byly poprvé izolovány z hnědých řas v roce 1913 . Obsah fukoidanů může dosahovat 25-30 % suché hmotnosti řasy a závisí především na druhu řasy, dále na ročním období či fázi vývoje řasy, místě odběru a dalších faktorech.

Struktura

Navzdory skutečnosti, že fukoidany jsou známy již dlouhou dobu, nebyly všechny jejich strukturní rysy objasněny s dostatečnou jistotou. Především se to týká struktury fragmentů, včetně minoritních monosacharidů . Téměř do roku 1993 se mělo za to, že páteří fukoidanů je 1→2-α-L-fukan. Nyní bylo zjištěno, že většina známých fukoidanů patří ke dvěma strukturním typům: první typ obsahuje α-1→3- v hlavním řetězci, druhý typ obsahuje střídající se α-1→3- a α-1→4- vázané zbytky fukózy . Větve jsou připojeny v poloze 2 a sulfátové skupiny lze nalézt na C4 fukózového zbytku. Byly izolovány fukoidany, ve kterých jsou sulfátové skupiny umístěny na C2, stejně jako na C2 a C4. Kromě toho jsou známy fukoidany, ve kterých jsou fukosové zbytky nejen sulfatovány, ale také acetylovány.

Je třeba poznamenat, že ve většině případů byly stanoveny struktury fukoidanových frakcí, jejichž hlavní složkou je fukóza. Tyto polysacharidy jsou izolovány z hnědých řas patřících do řádů Chordariales , Laminariales , Fucales . Hnědé řasy patřící do řádů Chordariales a Laminariales ( Phaeosporophyceae ) syntetizují polysacharidy sestávající z α-1→3-vázaných fukózových zbytků. Hlavní řetězec těchto polysacharidů se může větvit na C2 některých fukózových zbytků (D-GlcA zbytek ( Cladosiphon okamuranus ) nebo Fuc zbytek ( Chorda filum )). Hlavní fukoidanový řetězec řádu Fucales ( Cyklosporophyceae ) je postaven ze střídajících se α-1→3- a α-1→4-vázaných fukózových zbytků, což vede k pravidelné struktuře polysacharidového řetězce. U nativního fukoidanu je však tato pravidelnost maskována náhodným uspořádáním sulfátových a acetátových skupin. Je možné, že rozdíly ve struktuře hlavního řetězce fukoidanů jsou spojeny s odlišným mechanismem biosyntézy těchto polysacharidů u hnědých řas patřících do Phaeosporophyceae a Cyclosporophyceae.

Fukansulfáty ježovek Arbacia lixula , Lytechinus variegates a holothurianů ( Ludwigothurea grisea ) se skládají z opakujících se tetrasacharidových jednotek a na rozdíl od fukoidanů mají jasně definovanou pravidelnou lineární strukturu a neobsahují acetátové skupiny.

Biologická aktivita

Biologickému působení fukoidansů bylo věnováno mnoho studií za posledních 10-15 let. Fucoidany vykazují extrémně širokou škálu biologických aktivit, což je důvodem zvýšeného zájmu o ně. V literatuře se tedy objevují zprávy o protinádorových [1] [2] [3] , imunomodulačních [4] [5] , antibakteriálních [6] [7] , antivirových [8] [9] , protizánětlivých a dalších vlastnostech fukoidanů. Z tohoto důvodu lze fukoidany klasifikovat jako tzv. "polyvalentní biomodulátory".

Zvláště zajímavý je antikoagulační účinek fukoidanů. V současné době jsou známy dva mechanismy antikoagulačního účinku fukoidanů: jeden je realizován přímou inhibicí aktivity faktorů VII, XI, XII krevní koagulace, druhý je založen na heparinové inhibici koagulačních faktorů aktivací specifický endogenní inhibitor, antitrombin-III (AT-III). Fukoidany působící prvním mechanismem mohou být použity v antikoagulační léčbě u pacientů s vrozeným nebo získaným deficitem antitrombinu AT III, kdy heparin není účinný. Struktura fragmentů molekul fukoidanu odpovědných za jejich působení prvním nebo druhým mechanismem není známa. V tomto případě je velmi důležité objasnění rozdílů ve struktuře těchto fragmentů.

Intenzita studia biologické aktivity fukoidanů je daleko před studiem jejich chemické struktury. Proto je málo údajů o vztahu mezi strukturou a biologickou aktivitou těchto polysacharidů. Předpokládá se, že biologická aktivita fukoidanů je primárně způsobena stupněm sulfatace, přítomností fragmentů určité struktury, může být také spojena se složením monosacharidů, stupněm větvení, typem vazby a molekulovou hmotností. rozdělení. Přes veškerou snahu se však dosud nepodařilo s jistou jistotou stanovit strukturní motiv, který je zodpovědný za projev té či oné biologické aktivity fukoidanů.

Antikoagulační působení

Fucoidan je přírodní antikoagulant, jeho mechanismus účinku se liší od heparinu a jeho účinek je s ním srovnatelný. Mechanismus účinku je realizován díky vysoké molekulové hmotnosti polysacharidu, protože depolymerace snižuje jeho antikoagulační účinek. Fucoidan je také charakterizován antitrombotickou aktivitou, která není spojena s jeho antikoagulačním účinkem.

Antivirový účinek

Fucoidan má antivirový účinek (zabraňuje pronikání virů do buněk změnou vlastností buněčného povrchu), to znamená, že blokuje první fázi infekčního procesu, bez kterého je rozvoj infekčního onemocnění nemožný.

Antioxidační účinek

Fucoidan je silný přírodní antioxidant a chrání buňky před poškozením volnými radikály.

Hypolipidemické a protizánětlivé působení

Je prokázána schopnost fukoidanu snižovat zvýšené hladiny cholesterolu a aterogenních lipidů (tuků, jejichž zvýšená hladina v krvi přispívá ke vzniku a progresi aterosklerózy a příbuzných onemocnění). Bylo zjištěno, že fucoidan má protizánětlivý účinek.

Protinádorová aktivita

Bylo prokázáno, že fukoidan nemá cytotoxický účinek (nezpůsobuje silné toxické zatížení těla); Postihuje jak primární ložisko nádoru, tak jeho metastázy včetně vzdálených.

Mechanismy účinku: aktivace apoptózy (programovaná buněčná smrt) nádorových buněk; potlačení signální dráhy NF-kB (ve většině nádorových buněk je NF-kB neustále aktivován; taková aktivace nejen chrání buňky před apoptózou, ale také zvyšuje jejich proliferační aktivitu, invazivní, metastatický a angiogenní potenciál); imunomodulační účinek (zpoždění spontánní apoptózy lidských neutrofilů a zvýšená produkce prozánětlivých cytokinů (IL-6, IL-8 a TNF-α); antiadhezivní a antiangiogenní účinek (potlačení intenzivní tvorby cév a snížení aktivních prokrvení nádorů).

Existují také důkazy o imunomodulačním , hepatoprotektivním účinku, jeho vlivu na metabolismus sacharidů a inzulinovou rezistenci .

Literatura

Poznámky

  1. ↑ Ellouali, M., Boisson-Vidal, C., Durand, P., Jozefonvicz, J., Protinádorová aktivita nízkomolekulárních fucanů extrahovaných z hnědé mořské řasy Ascophyllum nodosum. Anticancer Res.1993, 13, 2011-2019.
  2. ↑ Maruyama, H., Nakajima, J., Yamamoto, I., Studie o antikoagulační a fibrinolytické aktivitě surového fukoidanu z jedlé hnědé mořské řasy Laminaria religiosa, se zvláštním odkazem na její inhibiční účinek na růst sarkomu-180 ascites buňky subkutánně implantované do myší. Kitasato Arch. Exp. Med. 1987, 60, 105-121.
  3. ↑ Yamamoto, I., Takahashi, M., Suzuki, T., Seino, H., et al., Protinádorový účinek mořských řas. IV. Zvýšení protinádorové aktivity sulfatací surové frakce fukoidanu ze Sargassum kjellmanianum. Jpn. J. Exp. Med. 1984, 54, 143-151.
  4. ↑ Zapopozhets, TS, Besednova, NN, Loenko, IN, Antibakteriální a imunomodulační aktivita fukoidanu. Antibiot. Khimioter. 1995, 40, 9-13.
  5. ↑ Záporožec, TS, Kuznetsova, TA, Smolina, TP, Shevchenko, NM, et al., Imunotropní a antikoagulační aktivita fukoidanu z hnědé mořské řasy Fucus evanescens: vyhlídky aplikace v medicíně. J. Microbiol. 2006, 54-58.
  6. ↑ Hirmo, S., Utt, M., Ringner, M., Wadstrom, T., Inhibice vazby heparansulfátu a dalších glykosaminoglykanů na Helicobacter pylori různými polysulfatovanými sacharidy. FEMS Immunol. Med. microbiol. 1995, 10, 301-306.
  7. ↑ Shibata, H., Kimura T., I., Nagaoka, M., Hashimoto, S. et al., Inhibiční účinek Cladosiphon fukoidanu na adhezi Helicobacter pylori na lidské žaludeční buňky. J. Nutr. sci. Vitaminol. (Tokio) 1999, 45, 325-336.
  8. ↑ Adhikari, U., Mateu, CG, Chattopadhyay, K., Pujol, CA a kol., Struktura a antivirová aktivita sulfatovaných fukanů ze Stoechospermum marginatum. Fytochemie, 2006, 67, 2474-2482.
  9. ↑ McClure, MO, Moore, JP, Blanc, DF, Scotting, P. et al., Výzkumy mechanismu, kterým sulfatované polysacharidy inhibují infekci HIV in vitro. AIDS Res. Hučení. Retroviry 1992, 8, 19-26.