Фукоидан

Что такое фукоидан?

Фукоидан - это компонент, содержащийся в бурых водорослях, таких как kombu, mekabu, mozuku. Фукоидан, содержащийся в слизи бурых водорослей, был открыт в 1913 году шведским ученым доктором Килином. С момента открытия фукоидана прошло 100 лет, но до сих пор связь между его химической структурой и его многочисленными эффектами на человеческий организм остается объясненной не полностью. В то время как фукоидан имеет определенный спектр эффектов на человеческий организм, фукоидан, соединенный с другими элементами, например растительными пигментами, содержащимися в морских водорослях, может иметь отличающийся спектр эффектов. Вещества, близкие по структуре к фукоидану, были также обнаружены в некоторых морских животных, например в морском огурце. К основным эффектам фукоидана относятся противоопухолевый, противокоагулирующий (разжижает кровь), противовоспалительный, противовирусный. В последние годы внимание ученых и исследователей приковано именно к этим оздоровительным эффектам фукоидана. Особенно большого внимания удостаиваются противоопухолевые свойства фукоидана. Препараты фукоидана, доступные на рынке, в большинстве случаев сертифицированы как биологические добавки, но, тем не менее, в Японии во многих раковых центрах фукоидан используют в качестве вспомогательного курса лечения. Выделяют, например, такие подтипы фукоидана:

U–фукоидан (содержит глюкуроновую кислоту),

F–фукоидан (сульфатированная фукоза),

G–фукоидан (содержит галактозу).

Каждый подтип фукоидана может иметь свои особенности, однако все подтипы обладают противоопухолевыми свойствами в той или иной мере.

Фукоидан - вид полисахарида


фукоидан - химическая формула

Фукоидан - это химическое соединение, классифицируемое как полисахарид и относящееся к углеводам. Фукоидан - это не название химического компонента, но общее обозначение полисахаридов, где главным компонентом является фукоза. Полисахариды - это полимерные вещества с молекулярным весом в целом более 10000, и имеющие структуру, в которой много молекул простых сахаров (моносахаридов) соединены посредством глюкозидных связей. Два соединенных моносахарида образуют дисахарид, три - трисахарид, а когда вещество называют полисахаридом, это обычно обозначает комбинацию 10 и более моносахаридов. Распространенными полисахаридами являются: амилоза, амилопектин, агароза, каррагенин, читин, гепарин, гиалуроновая кислота, пектин, ксилоклюкан. Фукоидан также входит в этот ряд. Полисахариды обычно гидрофильны (влаголюбивы), хотя некоторые из них могут не растворяться в воде. Некоторые полисахариды используются в качестве загустителей и стабилизаторов. В пищеварительном процессе полисахариды разрываются с выделением энергии. Те полисахариды, которые не разложились, используются в качестве пищевой клетчатки. В последние годы помимо энергетической, была открыта новая функция полисахаридов - "информационная". Некоторые из полисахаридов, такие как фукоидан (содержится в бурых водорослях), 1-3 бета глюкан (содержится в таких лечебных грибах как Агарик Бразильский, Рейши, Чага и др.) используются организмом для передачи информации от клетки к клетке, и таким образом осуществляют иммуномодуляторную функцию - предоставляют нашей иммунной системе быструю и достоверную информацию о больных клетках. Среди продуктов, богатых моносахаридами можно для примера назвать фрукты, мед, сахар. С другой стороны, продукты, богатые полисахаридами - это гречка, бурые водоросли, грибы и др. Моносахариды быстро перевариваются и впитываются в кровь, что влечет выделение большого количества инсулина. Полисахариды - это соединенные между собой моносахариды, поэтому их переваривание и усвоение происходит сравнительно медленно. Поэтому при переваривании полисахаридов в кровь выделяется меньше инсулина.

Фукоидан активизирует иммунную систему человека

С самого нашего рождения человеческие существа обладают естественной способностью противостоять вирусам и бактериям, а также восстанавливаться после многочисленных заболеваний. Эта способность - наш иммунитет. Однако, из-за возрастного и других факторов, таких как плохая окружающая среда, стрессы и другие, наша иммунная система может ослабевать. Когда микроскопические инородные тела проникают в наше тело, макрофаги (один из типов клеток нашей иммунной системы), которые известны своим огромным аппетитом, мгновенно реагируют и пытаются поглотить и переварить их. Макрофаги поступают также и с раковыми клетками. Когда "враги" в большом количестве проникают в наш организм, макрофаги приказывают своим "единомышленникам" - Т лимфоцитам, которых четыре типа (Т клетки помощники, Т клетки-киллеры, Т клетки-супрессоры и Т клетки памяти) идти в атаку. Когда раковая клетка идентифицирована, Т клетки-киллеры пытаются открыть отверстие в ее клеточной мембране и ввести фермент, расщепляющий белок. Т клетки помощники не атакуют непосредственно, но выделяют вещества интерлейкин-2 (ИЛ-2), интерлейкин-12 (ИЛ-12), интерферон-гамма (ИФН-ɣ) и другие цитокины и, таким образом, усиливают функции иммунной системы через активизацию макрофагов и Т клеток-киллеров. Функция Т клеток-супрессоров в том, чтобы отдать приказ об окончании атаки, когда поблизости не осталось раковых клеток (или других враждебных тел). Т клетки памяти запоминают характеристики "врагов", чтобы максимально увеличить эффективность будущих атак. Также существуют еще и естественные клетки-киллеры (NK-клетки), которые начинают атаковать все инородные тела самостоятельно. NK-клетки уничтожают "враждебные" клетки разрушая их клеточную мембрану. В ходе многочисленных исследований было доказано, что фукоидан увеличивает производство интерлейкина-12 и интерферона-гамма. Интерлейкин-12 состоит из макрофагов и B-клеток, которые стимулируют деятельность Т клеток и NK-клеток, которые в свою очередь увеличивают производство интерферона-гамма. Интерферон-гамма - это медиатор клеточного иммунитета, который эффективен против вирусов и раковых клеток, а также стимулирует деятельность макрофагов и NK-клеток. Таким образом, фукоидан осуществляет один из своих противораковых механизмов - иммуномодулирующий, - через активизацию иммуноцитов - клеток иммунной системы человека.

Тройной Противораковый Эффект Фукоидана

В настоящее время противоопухолевый механизм фукоидана объяснен не полностью, но в результате многочисленных экспериментов, проведенных во многих странах мира, были установлены три действия полисахарида фукоидан, через которые он противодействует опухоли:

 

  • фукоидан стимулирует процесс апоптоза в отношении раковых клеток.
  • фукоидан активизирует иммунную систему человека.
  • фукоидан препятствует росту новых кровеносных сосудов, которые самостоятельно проращивает раковая опухоль для увеличения притока крови.

Апоптоз - главный противоопухолевый механизм фукоидана.

Средний человеческий организм состоит примерно из 60 триллионов клеток. Каждая клетка в нашем организме перерождается через процесс метаболического обмена веществ. Жизнь всего нашего организма зависит от непрекращающегося цикла рождения и смерти, происходящего во всех 60 триллионах клеток. Ни люди, ни животные не живут вечно. Наша жизнь эволюционирует благодаря тому факту, что одна жизнь уступает место другой. Баланс всей жизни на земле зависит от факта смерти всех живых существ. Всю нашу планету можно уподобить одному человеческому организму, где все живые существа - это клетки. Это огромное количество клеток должно постоянно обновляться посредством обмена веществ, чтобы поддерживать здоровье и жизнь всего тела. Эта естественная смерть клеток называется "апоптоз". Программа, которая запускает апоптоз в действие, записана в генах каждой клетки, но иногда в этой генетической программе случаются сбои и апоптоз не происходит. Эти анормальные клетки, которые "забыли" погибнуть, нарушают все законы нашего тела и начинают бесконтрольно размножаться и перемещаться. Это раковые клетки. Раковые клетки страшны тем, что они не погибают тогда, когда должны и размножаются бесконтрольно. Полисахарид фукоидан способен заставить такие клетки совершить апоптоз.

Иммуномодуляторный эффект фукоидана.

Внутри наших организмов существует сложная система, которая постоянно ищет, идентифицирует и удаляет инородные тела. Раковые клетки изначально не являются инородными для наших организмов, но согласно многим исследователям, наша иммунная система способна определять раковые клетки и запускать в их отношении атаку. Активность нашей иммунной системы не всегда на одном уровне и постоянно меняется даже у здоровых людей. Иммунные функции внутри наших тел выполняются с помощью определенного типа клеток, присутствующих в нашей крови - иммуноциты (например макрофаги, Т-лимфоциты, В-лимфоциты и другие), которые могут быть активизированы и увеличены. Раковые клетки снижают активность иммунной системы, вследствие чего снижается общая эффективность лечения. Поэтому онкологическим больным необходимо активизировать их иммунную систему. Хорошо известно, что если больным удается оставаться позитивными, то их иммунная система усиливается и общее состояние улучшается. Так называемая "иммунотерапия" (иммуномодулирующая терапия) в отношении онкологических больных применяется в ряде клиник Японии, но в настоящее время она не получила настолько широкого распространения, как более традиционные методы лечения: хирургия, химиотерапия и лучевая терапия. Фукоидан активизирует нашу иммунную систему посредством стимуляции иммуноцитов и увеличения их числа. Разные исследователи предлагают разные модели объяснения иммуномодулирующих свойств фукоидана. Согласно одной модели, фукоидан по своей структуре похож на стенки клеток бактерий, и таким образом, наша иммунная система принимает молекулы фукоидана за бактерии и начинает в ответ активизировать и увеличивать количество лимфоцитов "по ошибке". По другой модели, полисахариды способны переносить информацию от одной клетки к другой (это одно из самых больших открытий в микробиологии за последние годы) и таким образом передавать иммунной системе наиболее точную информацию о больных клетках.

Противоангиогенный эффект фукоидана (препятствует росту новых сосудов, за счет которых питается опухоль).

Раковая опухоль способна самостоятельно проращивать кровеносные сосуды для увеличения притока крови и питательных веществ. Если рост этих новых сосудов может быть остановлен, то и распространение раковой опухоли также замедляется. В Японии препараты из акульего хряща пользуются большой популярностью благодаря их противоангиогенному эффекту, но оказалось, что фукоидан также обладает этим эффектом.

Лечебные свойства фукоидана и его молекулярный размер

Фукоидан содержится в слизистом веществе, содержащимся, например, в таких бурых морских водорослях как модзуку, ("Cladosiphon ocamuranus tokida"), вакаме ("Undaria pinnatifida"), мекабу (часть водоросли вакаме, где сосредоточены зародышевые клетки этой водоросли), комбу ("Laminaria japonica"), а также других. Если отмочить сушеную бурую водоросль в воде, то можно увидеть большое количество этой слизи. Водоросли - это идеальный пищевой материал, чтобы сбалансировать диету современного человека, в которой обычно не достает кальция, йода, железа и других минералов. Разнообразное питание часто приводится в качестве объяснения долгожительства японцев (в особенности проживающих на острове Окинава), но многие исследователи уделяют большое внимание тому факту, что японцы употребляют в пищу большое количество водорослей в различных видах. Водоросли полезны не только потому, что они содержат много минералов и низкокалорийны. Вещества, содержащиеся в слизи водорослей, привлекают больше всего внимания современных исследователей. Например, было доказано, что такой компонент слизи водорослей, как альгиновая кислота, способен контролировать усвоение холестерина, а ламинин может помочь снизить высокое артериальное давление. Больше, чем остальные компоненты, внимание ученых, конечно привлекает фукоидан, также содержащийся в слизи водорослей. В ходе многочисленных исследований было доказано, что фукоидан может быть эффективен не только для терапии опухолевых заболеваний, но также способен оказать оздоравливающий эффект при таких заболеваниях, как диабет, гастрические язвы, гипертония, хронический гепатит, атопический дерматит и другие. Фукоидан, подобно бета-глюканам, содержащимся во многих грибах, это полисахарид и главным образом состоит из строительных блоков фукозы - простого сахарида. Фукоидан содержит особенно большое количество фукозы, связанной с сульфатными радикалами, что делает фукоидан эффективным средством для сдерживания роста раковой опухоли. Полисахариды - это вещества, состоящие из многочисленных молекул простых сахаридов, соединенных в цепи по 10000 и более звеньев.

Полисахариды в своей природной форме имеют большой молекулярный вес, и вследствие этого не могут быть легко усвоены пищеварительной системой человека.

Благодаря технологическому прогрессу производители в Японии теперь могут предложить медицинские препараты, а также биологически активные продукты питания, где молекулярный вес функциональных веществ был искусственно уменьшен, что повышает их усвояемость в несколько раз. Подобно другим веществам, для того, чтобы фукоидан смог проявить свои лечебные свойства в полной мере, он должен быть в легко усвояемой для человека форме. У людей, ослабленных химиотерапией и другими факторами, способность усваивать полезные вещества еще ниже, чем у здоровых людей, поэтому особенно важно, чтобы функциональные вещества были в легко усвояемой форме. Корректировка молекулярного веса фукоидана, т.е. уменьшение его молекулярной массы, - необходимое условие для достижения данной цели. Как правило, чем длиннее полисахаридные цепи, тем сложнее их усвоить для человека. В результате этого большая часть поглощенных человеком полисахаридов рассматриваются нашим организмом в качестве пищевой клетчатки, что безусловно также имеет свои положительные стороны: стимулируется работа кишечника и оздоравливается его бактериальная среда. Тем не менее, чтобы апоптоз, феномен, заставляющий раковые клетки самоуничтожаться, смог проявиться, молекулы фукоидана должны достигнуть центра раковой опухоли. Это объясняет, почему природный фукоидан в высокомолекулярной форме более эффективен для терапии рака желудка и рака кишечника, и менее эффективен в отношении других видов рака. Считается, что этот недостаток макромолекулярного фукоидана может быть преодолен путем уменьшения его молекулярного размера, что позволит ему более эффективно попадать в кровоток через пищеварительный тракт. Многие исследователи возлагают большие надежды в отношении низкомолекулярного фукоидана, в частности для терапии рака поджелудочной железы и других видов рака, сложно поддающихся лечению. Считается, что низкомолекулярный фукоидан способен более легко проникать через пищеварительный тракт и концентрироваться около раковых клеток, вызывая в них апоптоз.

Почему же молекулы фукоидана собираются вокруг раковой опухоли?

Многочисленные питательные элементы проникают в кровеносную систему человека через пищеварительную систему. Молекулы фукоидана притягиваются к раковой опухоли, так как фукоидан - родственник сахара, простейшего источника энергии в человеческом теле. Прожорливые клетки раковой опухоли пытаются получить максимально много сахаридов и аминокислот из кровотока, чтобы ускорить свой рост. Вследствие этого молекулы сахаридов имеют тенденцию собираться вокруг раковых клеток. Данный факт был в том числе использован для разработки диагностической методики онкологических заболеваний PET (Positron Emission Tomography - томография позитронной эмиссии), в которой глюкоза используется для создания карты скопления раковых клеток в человеческом теле. Подобно средству для борьбы с муравьями, которое снаружи покрыто сладкой оболочкой, и которое муравьи сами заносят в муравейник, что в последствии вызывает гибель всего гнезда, молекулы фукоидана притягиваются к раковым клеткам, что спускает курок феномена апоптоза в отношении последних. Существует несколько способов корректировки молекулярного веса фукоидана. В полисахариде фукоидан в его природной форме молекулы простых сахаров прочно связаны друг с другом в длинные цепи, что делает их разложение и усвоение в пищеварительной системе человека сложной задачей. Несмотря на это, сама природа подсказала, как можно относительно легко разложить прочные молекулы полисахарида фукоидан на части. Например, такие моллюски, как морское ушко и другие, способны поглощать различные морские водоросли и превращать их в источник энергии. Это становится возможным благодаря особому ферменту, выделяемому этими ракообразными, который способен разрезать длинные полисахаридные цепи на куски. Многие новейшие препараты используют данный фермент для коррекции молекулярного веса фукоидана (понижения его до молярного веса 500 и менее). На самом деле, для того, чтобы получить готовые препараты фукоидана, требуются и другие технологические стадии, например ультрафильтрация и другие. Также было бы неверным сказать, что чем ниже молярный вес фукоидана, тем лучше. Молекулы фукоидана большого размера аккумулируются внутри кишечника и улучшают его внутреннюю бактериальную среду, что служит в качестве второстепенного фактора усиления иммунитета человека. Таким образом, коррекция молекулярного веса фукоидана - это сложный и ответственный процесс, необходимый, чтобы увеличить лечебный эффект фукоидана. Многочисленные исследования, цель которых выяснить взаимоотношение молекулярного веса фукоидана и его лечебных свойств, в данный момент проводятся в Японии и России.

Фукоидан в косметике

Слизистое вещество в составе морских водорослей в первую очередь необходимо для самих водорослей. Во время отливов водоросли могут быть оголены и подвержены прямому контакту с воздухом и солнечными лучами. Чтобы выжить при таких условиях водоросли выделяют слизистое вещество, содержащее фукоидан. Считается, что косметический эффект фукоидана был открыт по воле случая - в ходе одного из экспериментов над противоопухолевыми свойствами фукоидана, одна из сотрудниц длительное время имела прямой контакт с экстрактом из бурых водорослей, и к ее удивлению, состояние кожи ее рук значительно улучшилось.

Среди известных косметических эффектов фукоидана выделяют:

  • Регенерация клеток кожи и активизация естественной восстановительной способности кожи человека. Ф-фукоидан увеличивает выработку полипептида, связывающего гепарин (HGF - гепатоцеллюлярный ростовой фактор). HGF способен восстанавливать поврежденные клетки печени, а также кровеносные сосуды. Таким образом, активизируются метаболические процессы в клетках кожи и у поврежденных клеток есть больше шансов восстановиться.
  • Улучшение состояния кожи благодаря увлажняющему эффекту фукоидана. Так как сухость является одной из самых больших проблем для того, чтобы кожа оставалась здоровой, увлажнению кожи нужно уделять особое внимание. При недостатке воды или масляных веществ, кожа начинает терять эластичность и морщинки появляются быстрее. В ходе многочисленных экспериментов было доказано, что увлажняющий эффект фукоидана превосходит гиалуроновую кислоту - известный увлажняющий компонент в составе многих косметических средств.
  • Отбеливающий эффект. Известно, что фукоидан защищает кожу от ультрафиолетового излучения солнца, а также замедляет образование меланина в коже, которая уже была подвержена контакту с солнечными лучами.
  • Противовоспалительный защитный барьер. Было признано, что фукоидан также обладает противовоспалительным эффектом в отношении клеток кожи.

Далее мы расскажем об одном из экспериментов над фукоиданом, проведенном в Университете Кюсю в Японии (Kyushu University). В этом эксперименте исследовался противовозрастной (антиэйджинговый) эффект фукоидана. Косметическое средство, использованное в данном эксперименте, содержало высокомолекулярный Ф-фукоидан, экстрагированный при комнатной температуре из бурой водоросли кагоме-комбу (научное название Kjellmaniella crassifolia) в качестве главного функционального компонента. Ароматические, цветовые, поверхностно-активные и прочие химические добавки не были использованы. Ф-фукоидан, использованный в данном эксперименте, имел молекулярный вес 10 миллионов и более. Процесс старения кожи был смоделирован на коже безволосых мышей возрастом 5 недель путем применения ультрафиолетового излучения с длиной волны 300–320нм в течение 12 недель. Были изучены такие свойства кожи, как интенсивность образования морщин, эластичность, толщина кожного эпидермиса, а также количество коллагена в коже, чтобы определить противовозрастные эффекты фукоидана в составе экстракта бурых водорослей. Интенсивность образования морщин была замерена с помощью метода Д.Л. Биссета (D. L. Bissett) по шкале интенсивности от 0 до 4. Эластичность кожи была замерена методом, использующим лазерный сенсор, считывающий характеристики кожи во время натяжения-отпускания кожи. Уровень коллагена в коже был измерен методом Биоколор-Сиркол Коллаген (Biocolor-Sircol Collagenn).

Результаты эксперимента:

Уровень образования морщин.

В этом эксперименте мыши были разделены на 4 группы: G1 - контрольная группа, в отношении которой не было применено ультрафиолетовое излучение, G2 - группа, в отношении которой осуществлялось ультрафиолетовое излучение, но не было применено никакое косметическое средство, G3 - группа, для которой применялось ультрафиолетовое излучение, но косметическое средство содержало только органический растворитель и G4 - группа с применением ультрафиолетового излучения, а также обработки косметическим средством с содержанием Ф-фукоидана. По окончании эксперимента было визуально заметно, что у мышей в группе G4 процесс образования морщинок шел гораздо медленнее, чем в остальных группах. После истечения 12-недельного периода облучения мышей ультрафиолетом, в течение периода недель 13-24, косметическое средство с содержанием Ф-фукоидана было применено в отношении всех групп, кроме контрольной. Улучшение состояния кожи и уменьшение глубины морщинок в этих группах было явно заметным.

Другие параметры.

Помимо интенсивности образования морщин, также были замерены такие параметры, как эластичность кожи, толщина эпидермиса и содержание в коже коллагена. В ходе эксперимента было установлено, что благодаря нанесению косметического средства с содержанием фукоидана на кожу мышей, предварительно подвергнутых ультрафиолетовому излучению, эластичность их кожи восстанавливалась значительно. У группы мышей, для которой косметическое средство применялось превентивно в течение 1-12 недель, а также в лечебных целях в течение недель 13-24, показатели эластичности кожи были почти такими же, как у контрольной группы, которая вообще не подвергалась излучению. В ходе применения ультрафиолета на коже мышей, слой эпидермиса утолщался. Однако при дальнейшем лечебном использовании косметического средства, содержащего фукоидан, слой эпидермиса восстанавливался до нормального состояния. У группы мышей, для которой фукоидан применялся и превентивно и в лечебных целях, были зарегистрированы наилучшие результаты. Также в ходе эксперимента стало ясно, что фукоидан помог замедлить потерю кожей коллагена. В результате данного эксперимента были подтверждены противовозрастные косметические свойства Ф-фукоидана. Фукоидан оказался способным замедлять формирование морщин, улучшать состояние существующих морщин (уменьшая их глубину), а также сохранять эластичность кожи и поддерживать в норме состояние эпидермиса и содержание в коже коллагена.

Отношение между молекулярным весом фукоидана и его противовозрастными свойствами.

Для того, чтобы исследовать взаимоотношение между молекулярным весом фукоидана и его противовозрастным эффектом, фукоидан с молекулярным весом 100 тысяч и выше был отделен от фукоидана с молекулярным весом 100 тысяч и ниже при помощи процесса ультрафильтрации. Используя методы, подобные методам в вышеописанном эксперименте, было установлено, что высокомолекулярный фукоидан обладает всеми вышеперечисленными косметическими противовозрастными эффектами, а низкомолекулярный фукоидан практически ими не обладает.

Механизм старения кожи и меры противодействия.

Считается, что старение кожи связано с такими факторами, как замедление обновления в роговом слое эпидермиса, замедление способности клеток кожи деактивировать активный кислород, образование в клетках кожи активного кислорода из-за ультрафиолетового излучения и других факторов. Также считается, что старение кожи может быть понято через анализ количественных и качественных изменений во внеклеточной матрице (ECM). Таким образом, чтобы противодействовать старению кожи, метаболизм внеклеточной матрицы таких веществ как коллаген, должен быть активизирован. Известно, что трансформирующий ростовой фактор β1 (TGF-β1) способен активизировать метаболический обмен в клетках организма человека. Согласно некоторым ученым, экстракты бурых водорослей (содержащие фукоидан) осуществляют свой косметический омолаживающий эффект благодаря активизации метаболизма внеклеточной матрицы, что происходит благодаря увеличению выделения проколлагена и TGF-β1 из фибробластов кожи. В одном из экспериментов высокомолекулярный фукоидан с концентрацией от 0.1 до 100μг/мл был добавлен к культурной среде нормальных человеческих клеток-фибробластов (Hs68). После культивации в течение 48 часов, количество проколлагена и TGF-β1 было замерено. У образца клеток, культивируемых с высокомолекулярной концентрацией фукоидана извлеченного из экстракта бурых водорослей равной 1μг/мл, уровень проколлагена составил 1.7 от контрольной группы, а для образца с концентрацией равной 0.1μг/мл уровень проколлагена был равен 1.5 от контрольной группы.