Ламинаран

Возможности использования  Ламинарана  в медицине.

Биологически активные вещества бурых водорослей обладают широким спектром фармакологического действия: противовоспалительным, репаративным, антимутагенным, радиопротекторным, иммуномодулирующим, противоопухолевым, бактерицидным и вирусоцидным. Химический состав водорослей включает полисахарид ламинарин, который может существовать в виде растворимой и нерастворимой формы. Растворимый ламинаран обладает более высокой противоопухолевой активностью по сравнению с нерастворимым, повышает продукцию ТНФ- альфа, оказывает противовирусное и фунгицидное действие, особенно в условиях иммунодефицита. Применение растворимого ламинарана эффективно для комплексной терапии антибиотикорезистентных нозокомиальных инфекций. Растворимый ламинаран нормализует интестинальный метаболизм, улучшает ферментативные процессы в кишечнике, является малотоксичным соединением, не обладает антигенными и пирогенными свойствами. Разработка новых эффективных и нетоксичных лекарственных средств на основе ламинарана остается актуальной и перспективной для получения препаратов, используемых при заболеваниях, являющихся следствием воздействия вредных экологических факторов на макроорганизм. 

Всё более широкое применение в медицинской практике находят гидробионты. Многие годы не угасает интерес к морским водорослям семейства Laminariaceae (Laminaria saccharina, Laminaria digitata, Laminaria japonica Aresch., Laminaria cloustoni Edm., Laminaria angustata Kjellm, Laminaria gurjanovae), которые являются донаторами йода, необходимого для образования йодсодержащих гормонов щитовидной железой . Бурые водоросли подавляют образование свободных радикалов и синглентных форм кислорода, предотвращая повреждение клеточных мембран фагоцитирующих клеток крови человека . Компоненты ламинарии образуют хелатные комплексы с катионами тяжелых металлов: Pb (II), Cd (II), Fe (III), Ce (III) и в связи с этим применяются как дезинтоксиканты. Получены сведения о противовоспалительном, репаративном, антимутагенном, радиопротекторном, иммуномодулирующем, про- тивоопухолевом, бактерицидном и вирусоцидном эффектах морской капусты. Широкий спектр фармакологической активности водорослей се- мейства Laminariaceae обусловлен особенностями химического со- става, который включает стерины, оксилипины, L-фруктозу, белки, следы жирного масла, витамины, макро- и микроэлементы, пигменты, йод. В последние годы все более пристальное внимание привлекает по- лисахарид бурых водорослей – ламинаран, макромолекулы которого в основном соответствуют структуре β-гликана. Установлена химическая структура ламинарина, разработаны методы его экстракции, иденти- фикации и количественного определения. Ламинаран состоит из молекул G- и M-вида (рис. 1).

Молекула G-вида обычно представлена 22–28 остатками глюкозы (а), М-вид содержит 20–30 гликозидных остатков, часть молекул разветвлена с точкой ветвления β-1→6, макроцепи блокированы маннитолом . Соотношение двух видов молекул в ламинаране (М : G) обычно со- ставляет 3 : 1 [28]. В соответствии с данными, полученными в ходе исследований нано- структуры ламинарана, установлено, что спиральные цепи полисахарида в растворе могут существовать как в виде микрофибриллярных волокон, так и в свернутом состоянии и при высыхании раствора образуют состоящую, как правило, из пяти слоев структуру, механизм формирования которой в настоящее время не установлен (рис. 2).

Ширина основания структуры и ее высота линейно зависят от количества слоев. В центре каждого образования, состоящего более чем из одного слоя, располо- жена пора, глубина которой определяется ее диаметром. Так, для пор с диаметром от 90 до 225 нм глубина составляет от 1 до 6 нм соответственно. Количество слоев в структуре полисахарида определяется концентрацией раствора и способом высушивания. Получают ламинаран экстракцией из водорослей с дальнейшей гельфильтрацией и лиофилизацией. Полученный таким образом ламинаран содержит как растворимую, так и нерастворимую формы. Содержание растворимого и нерастворимого ламинарана зависит от вида сырья. Так, например, в экстрактах из Laminaria digitata и Laminaria saccharina содержится до 90 % растворимого ламинарина, в то время как в экстрактах из Laminaria hyperborean – до 80 % его нерастворимой формы. Однако иногда необходимо получить только растворимый ламинаран. В этом случае используют метод, включающий осаждение нерастворимого ламинарана. Также описаны способы получения смеси полисахаридов, содержащей растворимый, нерастворимый ламинаран и фукоидан , и экстракции ламинарана из отходов водорослевого производства . Для анализа ламинарана используют метод газо- жидкостной хроматографии. Наиболее часто для анализа ламинарана применяют высокоэффективную жидкостную хроматографию с амперометрическим детектированием и градиентным элюированием. Е. Д. Облучинская с соавт. предлагают модифицированную схему определения полисахарида с помощью метода спектрофотометрии. Известно также использование методов инфракрасной спектроскопии и протонного магнитного резонанса (ПМР 1Н). Строение ламинарана оказывает влияние на фармакологическую активность полисахарида. Существуют сведения о том, что растворимый ламинаран обладает более высокой противоопухолевой активностью по сравнению с нерастворимым в комплексном лечении рака легких, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника. Введение растворимого ламинарана также уменьшает токсичность цитостатиков, что особенно важно при снижении активности иммунной системы. В настоящее время невозможно однозначно определить, оказывает ли ламинаран самостоятельное противоопухолевое действие, или оно является опосредованным за счет стимуляции/нормализации функции иммунной системы. Однако установлено, что растворимый ламинаран стимулирует секрецию фактора некроза опухоли α (ФНО-α), повышает функциональную активность макрофагов и цитотоксических Т-лимфоцитов как в опытах in vitro, так и в опытах на мышах Balb/с с привитыми раковыми клетками. По данным G. Chihara (National Cancer Center Research Institute, Токио), противоопухолевая активность растворимого ламинарана превышает таковую у других гликанов – шизофилана, лентинана, курдлана, пахимарана, активирующих NK-клетки, Т-лимфоциты с последующим увеличением продукции лимфокинов (ИЛ-1, TNF, колоние- стимулирующего фактора). Косвенно такие же результаты получили N. Miyanishi с соавт., изучив влияние олигомеров β-1,3-глюкана, обусловленных действием на ламинаран  β-1,3-глюконазы. В ходе проведенных исследований было установлено, что олигомеры ламинарана значительно подавляют пролиферацию человеческих лейкемических клеток U937, индуцируя образование ФНО-α моноцитами человека. Установлено, что преимущественно растворимый ламинаран повышает продукцию ТНФ-альфа, оказывает противовирусное и фунгицидное действие, особенно в условиях иммунодефицита. Применение ламинарана эффективно для лечения антибиотикорезистентных нозокомиальных инфекций, что сопровождается регуляцией синтеза цитокина. Кроме того, при заболеваниях, вызванных патогенными бактериями, ламинарин нормализует секрецию трийодтиронина, тироксина, тестостерона. В ходе изучения влияния ламинарана на желудочно- кишечный тракт было установлено, что полисахарид нормализует интестинальный метаболизм, состав слизи и рН секрета различных отделов желудочно- кишечного тракта. A. Neyrinck с соавт. отмечали улучшение ферментативных процессов в кишечнике при использовании ламинарана для лечения эндотоксического шока в эксперименте. У животных, получавших ламинаран, отмечались снижение уровня в сыворотке крови аланин-трансферазы, аспартат-трансферазы и лактат-дегидрогеназы; температура тела и содержание глюкозы в крови приближались к таковым в контрольной группе. Ламинаран также способствовал уменьшению количества моноцитов, нейтрофилов, ФНО-α. Воздействие ламинарана и его олигосахаридов на кожу человека заключается в его влиянии на фибробласты и кератиноциты эпидермиса . В присутствии ламинарана происходит интенсификация синтеза протеинов в фибробластах и кератиноцитах в 1,3–1,5 раза. Имеются сведения о том, что увеличения растворимости ламинарана и соответственно фармакологической активности его можно достичь, сульфатируя полисахарид. Так, например, Hu Peng с совт. установили, что сульфатированный ламинаран предотвращает скопление кальция оксалата моногидрата и формирование конкрементов в мочевыводящей стистеме, при этом способствуя образованию кальция оксалата дигидрата. Сульфат-ионы полисахаридов взаимодействуют с катионами кальция, образуя комплексы и перекрывая при этом активные зоны для кристаллообразования. Сульфатированный ламинаран обладает также более значительной анти- оксидантной  и противовоспалительной активностью  по сравнению с несульфатированным ламинараном и может применяться при заболеваниях, сопровождающихся неспецифическими антигензависимыми воспалительными реакциями, в том числе для лечения артритов. Таким образом, установлено, что ламинаран, как и другие полисахариды бурых водорослей – фукоидан и альгиновая кислота, является малотоксичным соединением и, в отличие от липополисахаридов и других комплексных углеводов, не обладает антигенными и пирогенными свойствами. Следует отметить, что биологическая активность 1→β-D-глюканов зависит не только от структуры, но и от их молекулярной массы. Сравнительная оценка фармакологической активности свидетельствует о более высокой эффективности растворимого ламинарана. Однако выделение фракции растворимого ламинарана является длительным, трудоемким и энергоемким процессом, поэтому, как правило, в медицинской практике используют экстракты, содержащие комплекс полисахаридов. Применение высокомолекулярных соединений в клинике ограничено их малой растворимостью, что побуждает исследователей к модификации глюканов. Одним из таких направлений является получение сульфатированных производных ламинарана, которые, как оказалось, обладают более высокой противоопухолевой по сравнению с несульфатированным аналогом и препаратом сравнения лентинаном, противовоспалительной и противовирусной активностью. 
Разработка новых эффективных лекарственных средств на основе ламинарана остается актуальной и перспективной для комплексной терапии заболеваний, являющихся следствием негативного воздействия факторов окружающей среды