CC BY
185
Вестник ДВО РАН. 2015. № 6
УДК 577.114
Т.Н. ИМБС, Т.Н. ЗВЯГИНЦЕВА, СП. ЕРМАКОВА
«Фуколам» - первая в России биологически активная добавка на основе фукоидана
Представлены материалы исследований, связанных с изучением действия БАД «Фуколам» — первой биологически активной добавки на основе фукоидана, выделенного из бурой водоросли Fucus evanescens. Широкий спектр физиологического действия БАД «Фуколам» позволил рекомендовать его к применению для повышения эффективности патогенетической терапии в комплексе с базисной терапией у пациентов с облитерирующим атеросклерозом сосудов нижних конечностей.
Ключевые слова: фукоидан, Fucus evanescens, БАД «Фуколам», биологическая активность.
«Fukolam» - the first food supplement based on fucoidan in Russia. T.I. IMBS, T.N. ZVYAGINTSEVA, S.P. ERMAKOVA (G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, FEB RAS, Vladivostok)
This paper presents research related to the study of the effect of food supplement "Fukolam" - the first food supplement based on fucoidan from brown algae Fucus evanescens. A wide range ofphysiological activities of food supplement "Fukolam" allowed recommending it for use to increase the efficiency ofpathogenetic therapy in combination with basic therapy in patients with obliterating atherosclerosis of vessels of the lower extremities.
Key words: fucoidan, Fucus evanescens, food supplement «Fukolam», biological activity.
С незапамятных времен водоросли использовались как пищевые продукты в странах Востока, где этот обычай сохранился до настоящего времени. Благотворное влияние водорослей на здоровье человека отмечено давно. Так, среднее потребление населением Японии морских водорослей в пищу в расчете на сухое вещество составляет около 10 кг на человека в год. Известно, что у японцев самая высокая средняя продолжительность жизни в мире. В нашей стране с ее огромными морскими территориями, к сожалению, отсутствуют не только традиции, но даже интерес к потреблению морепродуктов. Создание БАД на основе биологически активных веществ водорослей сделает более доступной «морскую аптеку» для населения нашей страны.
Лаборатория химии ферментов ТИБОХ ДВО РАН имеет многолетний опыт работы с полисахаридами бурых водорослей. Представители этого отдела водорослей составляют основу растительности морей России и включают наибольшее количество промысловых и потенциально промысловых видов, важнейшими из которых являются ламинариевые и фукусовые. По своему химическому составу бурые водоросли значительно отличаются от водорослей других отделов и наземных растений. Они содержат уникальные по структуре и биологическому действию соединения, среди которых важное место занимают полисахариды: ламинараны (1,3; 1,6-р-Э-глюканы), альгинаты (сополимеры маннуроно-вой и гулуроновой кислот) и фукоиданы (сульфатированные полисахариды, содержащие
*ИМБС Татьяна Игоревна - кандидат химических наук, старший научный сотрудник, ЗВЯГИНЦЕВА Татьяна Николаевна - доктор химических наук, заведующая лабораторией, ЕРМАКОВА Светлана Павловна - доктор химических наук, старший научный сотрудник (Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН, Владивосток). *Е-таП: [email protected]
a-L-фукозу). Именно полисахариды вносят существенный вклад в положительное влияние бурых водорослей на организм: альгиновые кислоты как энтеросорбенты, ламинара-ны как иммуномодуляторы и антиопухолевые агенты и фукоиданы как антикоагулянты, иммуномодуляторы, антивирусные, антибактериальные и противоопухолевые агенты. Широкий спектр биологического воздействия на организм связывают со структурными особенностями молекул фукоиданов. Однако структурная гетерогенность этого класса полисахаридов до сих пор не позволяет однозначно установить связь их структуры с активностью. Это препятствует созданию лекарственных препаратов на основе фукоидана. Систематизация накопленных знаний о фукоиданах позволила создать в лаборатории серию БАД на их основе.
С практической точки зрения как источник фукоидана, представляющего собой практически чистый сульфатированный фукан, привлекательна бурая водоросль Fucus evanescens (рис. 1) [13]. В дальневосточных морях эта водоросль - наиболее перспективное сырье для промышленного получения фукоидана, так как имеет обширный ареал распространения, легко добывается и содержит фукоидан в количестве 7,7-13,6 % [21]. Разработанным в лаборатории способом комплексной переработки бурых водорослей с получением препаратов для медицины и косметологии [12] из этой водоросли получена полисахаридная композиция, содержащая не менее 60 % фукоидана и натриевую соль по-лиманнуроновой кислоты [4].
Эта полисахаридная композиция прошла государственную регистрацию и внесена в Реестр как «Фуколам-С - сырье для пищевой промышленности и производства БАД к пище» (Рег. № RU.77.99.11.003.E.003.153.11.10). На ее основе создана БАД к пище «Фу-колам» (Рег. № RU.77.99.11.003.E.054521.12.11) (рис. 2). БАД «Фуколам» выпускается в капсулах по 0,5 г, которые содержат фукоидан из бурой водоросли F. evanescens (100 мг) и альгинат кальция (400 мг). Это первая разработанная в России БАД на основе фукоидана. Полисахариды (фукоидан и альгинат), составляющие БАД «Фуколам» («Фуколам»), - растворимые пищевые волокна (ПВ), они не токсичны и не вызывают аллергической реакции. Установлена физиологическая суточная потребность организма взрослого человека в ПВ.
Важным свойством пищевых волокон является их устойчивость к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, однако содержащиеся в толстом кишечнике бактерии содержат ферменты, способные метаболизировать некоторые волокна, в первую очередь растворимые. Исследования последних лет по определению фукоиданов в периферической крови после перорального применения показали, что полисахариды с высокой
молекулярной массой оказывают системное действие [17]. Результаты исследований, проведенных в клиниках г. Владивосток, согласуются с этими данными, поскольку подтверждают возможность системного действия полисахаридов из бурой водоросли F. evanescens после перорального приме -нения. Нерастворимые компоненты волокон, которые не подвергаются действию ферментов бактерий, удерживают воду в кишечнике.
Рис. 1. Бурая водоросль Fucus evanescens
Благодаря водопоглотительной способности ПВ стимулируют моторную деятельность кишечника, способствуют продвижению остатков пищи вследствие большого объема стула. При прохождении по кишечнику пищевые волокна вызывают положительные физиологические реакции: слабительный эффект, и/ или уменьшение содержания холестерина и/или глюкозы в крови.
Экспериментальные исследования на животных и клинические наблюдения на людях доказывают, что фукоидан из F. evanescens снижает уровень глюкозы и такой важный фактор риска сердечно-сосудистых заболеваний, как уровень холестерина в сыворотке крови [9, 10]. По мнению В. Li с соавторами [20], снижающее холестерин действие фукоидана связано с увеличением отрицательного заряда клеточной поверхности за счет отрицательно заряженных сульфатных групп, что способствует связыванию холестерина и желчных кислот, ответственных за транспорт жиров из кишечника в кровь [16]. В свою очередь, полисахариды, связываясь в просвете кишечника с желчными кислотами, способны прерывать рециркуляцию богатого холестерином пула желчных кислот и усиливать их экстрекцию с фекалиями [15]. В результате в печеночных клетках развивается дефицит холестерина, для компенсации которого увеличивается количество мембранных рецепторов к липополисахаридам низкой плотности (ЛПНП), обеспечивающих дополнительный клиренс холестерина ЛПНП из плазмы, что, в свою очередь, ведет к снижению уровня холестерина в плазме крови [5]. Введение «Фуколама» в схему лечения ишемической болезни сердца способствовало снятию дислипопротеи-немии, снижению атерогенного холестерина, нормализации уровней триглицеридов, восстановлению соотношения фракций липопротеинов (ЛПНП и ЛПВП) в плазме крови, что способствовало выведению холестерина из мембран липопротеинами высокой плотности (ЛПВП) и замещению его на фосфолипидные фракции. Данный феномен определяет «Фу-колам» не только как гипохолестеринемическое средство, но и как эффективное средство для восстановления структуры мембран, нарушенных при ишемической болезни сердца
[5].
Позитивное физиологическое воздействие пищевых волокон на организм человека не ограничивается эффектами, связанными с функционированием пищеварительного тракта. Пищевые волокна участвуют в механизме предупреждения кариеса, а также выполняют функции энтеросорбентов, связывая токсичные вещества и радионуклиды и выводя их из организма. Показано, что фукоидан из F. evanescens обладает комплексом благоприятных эффектов на организм человека, обусловленных его способностью связывать и выводить из организма экзо- и эндогенные токсические вещества и уменьшать проявление интоксикации различного генеза [8].
Не менее важные физиологические функции растворимых пищевых волокон обусловлены их пребиотическими свойствами. Растворимые ПВ участвуют в формировании питательной среды для развития нормальной кишечной микрофлоры, прежде всего бифидобактерий. Пребиотики - функциональные пищевые ингредиенты в виде вещества или комплекса веществ, обеспечивающие при систематическом употреблении оптимизацию микроэкологического статуса организма человека за счет избирательной стимуляции роста и (или) биологический активности нормальной микрофлоры пищеварительного тракта. Пребиотическая активность полисахаридов F. evanescens показана в исследованиях сотрудников НИИЭиМ имени Г.П. Сомова; фукоидан и альгинат
Рис. 2. БАД к пище «Фуколам»
(Рег. № RU.77.99.11.003.E.054521.12.11)
из F. evanescens стимулировали рост и накопление биомассы бифидобактерий в экспериментах in vitro и ex vivo [7].
Фукоиданы могут выступать в качестве модуляторов воспалительного процесса, регулируя функциональную активность молекул, участвующих в воспалительном процессе и тем самым влияя на течение и исход как острых, так и хронических воспалительных процессов [18, 19]. В организме фукоиданы взаимодействуют с различными фукоидан-связывающими белками (факторами роста, цитокинами, протеазами и т.д.) и могут играть двойную роль в иммунном ответе - ингибитора и стимулятора [14]. При патологических процессах, сопровождающихся формированием иммунодефицита различной выраженности, они действуют как инициаторы иммунного ответа: содействуют обнаружению и фиксации антигена, миграции лейкоцитов через эндотелий, повышению пролиферации лимфоцитов. В других случаях, например при гиперпродукции провоспалительных цито-кинов или комплемента, фукоиданы действуют как блокаторы воспаления [1]. Фукоидан из F. evanescens проявлял свойства модулятора продукции провоспалительных цитокинов: под действием полисахарида усиливалась исходно низкая и снижалась исходно высокая продукция цитокинов. Следует отметить свойства этого фукоидана как иммуномодулято-ра, оказывающего воздействие на факторы врожденного и приобретенного иммунитета. Эти свойства представляют значительный интерес для клинического использования фукоидана из F. evanescens при лечении эндоксимии и сепсиса [3, 8].
Особый интерес вызывает антикоагулянтное действие фукоидана. Описан механизм антикоагулянтного действия фукоидана из F. evanescens, оказывающего влияние на факторы внутреннего и внешнего путей свертывания крови, а также на конечный этап свертывания или превращение фибриногена в фибрин под воздействием тромбина [6]. Установлено, что фукоидан из F. evanescens также активирует эндогенную фибринолитическую систему крови, повышая активность плазминовой системы; это является важной характеристикой препарата и позволяет рассматривать его как потенциальное средство с тромбо-литической активностью [2].
Сочетание противовоспалительных и иммуномодулирующих свойств с антикоагулянт-ной и тромболитической активностью, а также гиполипидемические и гипогликемиче-ские свойства фукоидана из F. evanescens делают перспективным его использование при атеросклерозе. Клинические исследования, выполненные на базе Медицинского объединения ДВО РАН, показали, что включение «Фуколама» в схему консервативной терапии больных облитерирующим атеросклерозом сосудов нижних конечностей (ОАСНК) приводит к нормализации распределения холестерина между фракциями липопротеинов и снижению коэффициента атерогенности [10]. Департаментом здравоохранения Администрации Приморского края БАД «Фуколам» рекомендована к применению для повышения эффективности патогенетической терапии в комплексе с базисной терапией у пациентов с ОАСНК с целью коррекции дисфункции иммунной системы, нормализации липидного обмена, снижения склонности к тромбозам, восстановления баланса между процессами перекисного окисления липидов и антиоксидантной защитой клеток [11]. Использование БАД в комплексе с основным лечением помогает сократить срок лечения, уменьшить дозировку лекарств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беседнова Н.Н. Противовоспалительные эффекты сульфатированных полисахаридов из морских бурых водорослей // Фукоиданы - сульфатированные полисахариды бурых водорослей. Структура, ферментативная трансформация и биологические свойства. Владивосток: Дальнаука, 2014. С. 242.
2. Дрозд Н.Н., Мифтахова Н.Т., Савчик Е.Ю., Калинина Т.Б. и др. Противотромботическая и геморрагическая активности фукоидана, выделенного из бурой водоросли Fucus evanescens // Эксперим. и клин. фармакология. 2011. Т. 74, № 5. С. 26-30.
3. Запорожец Т.С. Клеточные и молекулярные механизмы иммуномодулирующего действия биополимеров морских гидробионтов: дис. ... д-ра мед. наук / ВГМУ Владивосток, 2006. 365 с.
4. Имбс Т.И., Харламенко В.И., Звягинцева Т.Н. Оптимизация процесса экстракции фукоидана из бурой водоросли Fucus evanescens // Химия растит. сырья. 2012. № 1. С. 143-147.
5. Крыжановский С.П., Богданович Л.Н., Кушнерова Н.Ф. Коррекция атерогенных дислипидемий полисахаридами морских водорослей // Фукоиданы - сульфатированные полисахариды бурых водорослей. Структура, ферментативная трансформация и биологические свойства. Владивосток: Дальнаука, 2014. С. 170.
6. Кузнецова Т. А., Беседнова Н.Н., Мамаев А.Н. и др. Антикоагулянтная активность фукоидана из бурой водоросли Охотского моря Fucus evanescens // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2003. Т. 136, № 11. С. 35-39.
7. Кузнецова Т. А., Запорожец Т.С., Беседнова Н.Н. и др. Исследование пребиотического потенциала биологически активных веществ из морских гидробионтов и разработка новых продуктов функционального питания // Вестн. ДВО РАН. 2011. № 2. С. 147-151.
8. Кузнецова Т. А. Коррекция иммунитета и гемостаза биополимерами из морских гидробионтов: дис. ... д-ра мед. наук / НИИВС им. И.И. Мечникова РАМН. М., 2009. 316 с.
9. Майстровский К.В., Запорожец Т.С., Федянина Л.Н. и др. Влияние иммуномодулятора фукоидана из бурой водоросли Fucus evanescens на показатели антиоксидантной системы, липидного и углеводного обмена у мышей // Тихоокеан. мед. журн. 2009. № 3. С. 97-99.
10. Майстровский К.В., Раповка Ю.В., Запорожец Т.С. и др. Коррекция липидного и углеводного обмена у больных облитерирующим атеросклерозом сосудов нижних конечностей сульфатированным полисахаридом из бурой водоросли Fucus evanescens // Рос. иммунол. журн. 2008. Т. 2, № 2/3. С. 323.
11. Применение полисахаридов из бурых водорослей в комплексе с базисной терапией у пациентов с об-литерирующим атеросклерозом сосудов нижних конечностей: метод. рекомендации. Владивосток, 2013. 20 с.
12. Шевченко Н.М., Имбс Т.И., Урванцева А.М. и др. Способ комплексной переработки бурых водорослей с получением препаратов для медицины и косметологии: пат. 2240816 С1 Российская Федерация, МПК А61К35/80, 31/715; опубл. 27.11.04, Бюл. № 33.
13. Anastyuk S.D., Shevchenko N.M., Ermakova S.P. et al. Anticancer activity in vitro of a fucoidan from the brown alga Fucus evanescens and its low-molecular fragments, structurally characterized by tandem mass-spectrometry // Carbohydr. Polym. 2012. Vol. 87, N 1. P. 186-194.
14. Chen D., Wu X.Z., Wen Z.Y. Sulfated polysaccharides and immune response: promoter or inhibitor? // Panminerva Med. 2008. Vol. 50, N 2. P. 177-183.
15. Gallaher D.D., Gallaher C.M., Mahrt G.J. et al. A glucomannan and chitosan fiber supplement decreases plasma cholesterol and increases cholesterol excretion in overweight normocholesterolemic humans // J. Am. Coll. Nutr. 2002. Vol. 21, N 5. P. 428-433.
16. Han L.K., Kensaku G., Hiromichi O. Anti-obesity effects of fucoidan prepared from Cladosiphon okamuranus tokida (Okinawamozuku) // Jap. J. Constitut. Med. 2004. Vol. 66, N 1/2. P. 55-60.
17. Irhimeh M.R., Fitton J.H., Lowenthal R.M. et al. A quantitative method to detect fucoidan in human plasma using a novel antibody // Methods Find. Exp. Clin. Pharmacol. 2005. Vol. 27, N 10. P. 705-710.
18. Ishihara K., Oyamada C., Matsushima R. et al. Inhibitory effect of porphyran, prepared from dried "Nori", on contact hypersensitivity in mice // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2005. Vol. 69, N 10. P. 1824-1830.
19. Jiao G.,Yu G., Zhang J. et al. Chemical structures and bioactivities of sulfated polysaccharides from marine algae // Mar. Drugs. 2011. Vol. 9, N 2. P. 196-223.
20. Li B., Lu F., Wei X. et al. Fucoidan: structure and activity // Molecules. 2008. Vol. 13, N 8. P. 1671-1695.
21. Zvyagintseva T.N., Shevchenko N.M., Popivnich I.B. et al. Water-soluble polysaccharides ofsome brown algae of the Russian Far-Est. Structure and biological action of low-molecular mass polyuronans // J. Exp. Marine Biol. Ecol. 2005. Vol. 320, N 2. P. 123-131.
