Фукоидан – источник здоровья и красоты
Сульфатированный полисахарид фукоидан в основном встречается в клеточной стенке морских бурых водорослей и экстрагируется из видов, принадлежащих к семействам Laminariaceae, Chordariaceae, Fucaceae и Alariaceae.
Фукоиданы гидрофильны и по своей структуре близки к каррагинану, поэтому могут образовывать гидрогели аналогично образованию каррагинанового геля.
Впервые фукоиданы были выделены из бурых водорослей в 1913 году. Содержание фукоиданов может достигать 25-30 % от сухого веса водоросли и зависит, в основном, от вида водоросли, а также от сезона или стадии развития водоросли, места сбора и других факторов.
Структура фукоиданов в значительной степени зависит от ряда факторов, таких как вид собранного образца, условия сбора и способ экстракции.
Большинство фукоиданов имеют скелет из повторяющихся l-фукозных звеньев, связанных 1 → 3 и 1 → 4. В некоторых других незначительных случаях молекула фукозы также может быть связана через 1 → 2 связи.
Несмотря на то, что фукоиданы известны давно, далеко не все их структурные особенности выяснены с достаточной определённостью. В первую очередь это относится к структуре фрагментов, включающих минорные моносахариды.
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. Также фукоидан зарекомендовал себя как вещество, способствующее продлению молодости и красоты.
Биологическая активность
Многочисленные исследования последних 10-15 лет посвящены биологическому действию фукоиданов.
Интенсивность изучения биологической активности фукоиданов значительно опережает исследования их химической структуры. Поэтому имеется немного данных о связи структуры и биологической активности этих полисахаридов.
Считается, что биологическая активность фукоиданов обусловлена в первую очередь степенью сульфатирования, наличием фрагментов определённой структуры, также может быть связана с моносахаридным составом, степенью разветвлённости, типом связи, молекулярно-массовым распределением. Однако, несмотря на все усилия, пока так и не удалось с определённой уверенностью установить структурный мотив, который отвечает за проявление той или иной биологической активности фукоиданов.
Фукоиданы проявляют чрезвычайно широкий спектр биологических активностей, что является причиной повышенного интереса к ним.
Выделим основные свойства фукоиданов, как биологически активного вещества:
- Поддерживает иммунную систему;
- Способствует генерации энергии и метаболизму клеток;
- Поддерживает соединительные ткани и хрящи;
- Улучшает функции печени и почек;
- Улучшает зрение;
- Поддерживает здоровую функцию системы кровообращения;
- Поддерживает здоровье желудочно-кишечного тракта;
- Защищает и очищает организм от радиационного излучения;
- Подавляет активность опухолевых клеток;
- Восстанавливает эластичность кожи;
- Омолаживает организм на клеточном уровне.
Остановимся подробнее на каждом из значимых биологически активных свойств фукоидана.
Антикоагулянтный эффект фукоиданов
Фукоидан является природным антикоагулянтом, по механизму действия отличается от гепарина, по эффекту — сопоставим с ним.
Фукоиданы могут быть использованы для антикоагулянтной терапии у больных с врожденным или приобретенным дефицитом антитромбина, когда гепарин неэффективен (Shanmugam M., Mody K.H., 2000).
Механизм их действия, по-видимому, связан с высокой молекулярной массой, так как деполимеризация снижает выраженность антикоагулянтного эффекта (Shanmugam M., Mody K.H., 2000).
Фукоиданы также обладают антитромботической активностью, которая не связана с их антикоагулянтным действием (Chandia N.P., Matsuhiro B., 2008).
Эти эффекты очень важны, потому что при многих заболеваниях наблюдается именно повышение тромбообразования, например при варикозной болезни вен, атеросклерозе и ишемической болезни сердца, при нарушениях сердечного ритма, хронических воспалительных заболеваниях, повышение свертываемости крови и предрасположенность к тромбообразованию после перенесения COVID 19 и т. д.
Образование тромбов в сосудах может привести к инфаркту миокарда и другим тяжелым осложнениям. И наоборот, снижение активности свертывающей системы и повышение текучести крови улучшают микроциркуляцию и обмен веществ в целом, предупреждают осложнения сердечно-сосудистых заболеваний.
Противовирусное действие фукоиданов
Фукоидан оказывает противовирусное действие (препятствует проникновению вирусов в клетки за счёт изменения свойств клеточной поверхности), то есть блокирует первую стадию инфекционного процесса, без которой развитие инфекционного заболевания невозможно.
Существует большое число исследований, демонстрирующих противовирусное действие фукоидана относительно вирусов гриппа, герпеса, лейкемии и даже ВИЧ (вируса иммунодефицита человека). Фукоидан доказанно блокирует развитие заболевания, предупреждал распространение вируса и гибель инфицированных лабораторных животных.
Так, по данным Natsumi Araya, et al. (2011), назначение фукоидана по 6г ежедневно в течение 6–13 месяцев снижало уровень экспрессии вируса в крови на 42 %. В другом исследовании добавление фукоидана увеличило иммунный ответ на сезонную вакцинацию против гриппа. Добавка увеличивала выработку антител после вакцинации, возможно, помогая предотвратить грипп (Hirokuni Negishi, et al.).
Об эффективности фукоиданов относительно вирусов гриппа сообщает и Wang W., et al. (2017). В ряде исследований говорится о стимуляции под действием фукоидана выработки антител к вирусу гепатита В (Liang T.J., 2009; Kuznetsova T., et al., 2017).
Ученые полагают, что основные механизмы противовирусного действия фукоидана связаны с блокированием проникновения вируса в клетки путем изменения их поверхности и с блокированием ферментов, необходимых для размножения вируса (Hirokuni Negishi, et al., 2013).
Антиоксидантный эффект
Фукоидан является мощным природным антиоксидантом и защищает клетки от повреждения свободными радикалами.
Гиполипидемическое и противовоспалительное действие
Доказана способность фукоидана приводить к снижению повышенного уровня холестерина и атерогенных липидов (жиров, повышенный уровень которых в крови способствует развитию и прогрессированию атеросклероза и связанных с ним заболеваний). Выявлено, что фукоидан оказывает противовоспалительное действие.
Пребиотическое действие
Наряду с другими полисахаридами фукоидан оказывает благоприятное действие на симбиотную кишечную микрофлору, в частности на бифидо- и лактобактерии, необходимые нам для поддержания здоровья. Основная функция этих микроорганизмов – сдерживать размножение и рост патогенных и условно патогенных бактерий: сальмонелл, дизентерийной палочки, гемолитического стафилококка и некоторых других.
Согласно современным представлениям, условно патогенная микрофлора (некоторые штаммы кишечной палочки, гемолитический стафилококк, клостридии) производит токсины, которые, всасываясь, способствуют развитию воспаления в жировой и соединительной тканях. Именно с этим вялотекущим хроническим воспалением связывают развитие синдрома инсулинрезистентности и сопряженных с ним возрастных болезней: сахарного диабета, атеросклероза и артериальной гипертонии.
Более того, поддерживая нормальный состав кишечной микрофлоры, фукоидан предупреждает развитие рака толстой и прямой кишки (Wheeler M.D., 1999).
Фукоиданы против синдрома инсулинрезистентности, дислипидемии и сахарного диабета
Подобно другим полисахаридам, пищевым волокнам типа целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина, фукоиданы способствуют снижению уровня холестерина и липопротеидов низкой плотности в крови (Ara, et al., 2002; Amano, et al., 2005). При этом наблюдается повышение уровня липопротеидов высокой плотности – так называемого хорошего холестерина (Li D.Y., Xu Z., Huang L.M., et al., 2001). Гиполипидемическое действие фукоидана проявляется и в клинических исследованиях (Li, et al., 2008).
Фукоидан замедляет всасывание сахара в кишечнике, тем самым препятствует резкому повышению уровня сахара в крови после приема пищи. Это облегчает регуляцию выброса инсулина и повышает чувствительность тканей к действию этого гормона. Имеются данные, что фукоидан повышает чувствительность тканей к инсулину, причем непосредственно на поверхности клеток через стимуляцию рецептора.
Противоопухолевый эффект фукоидана
Доказано, что фукоидан не обладает цитотоксическим эффектом (не даёт мощной токсической нагрузки на организм); оказывает воздействие и на первичный очаг опухоли, и на её метастазы, в том числе отдалённые.
Существует целый ряд исследований, показывающих наличие у фукоидана выраженных противоопухолевых свойств, причем как в моделях культур опухолевых клеток, в том числе человеческих in vitro, так и выполненных in vivo. Это открывает большие перспективы для применения фукоидана в качестве средства адъювантной терапии опухолевых больных.
Так, в многочисленных исследованиях in vitro продемонстрированы торможение роста и гибель опухолевых клеток, в частности клеток лейкемии, меланомы, рака молочной железы, желудка, легких, предстательной железы, печени и щитовидной железы (Jin J.O., et al., 2010; Yang G., et al., 2015; Atashrazm F., etal., 2015; Mizrachi A., et al., 2017; Wang Z.J., et al., 2017).
Интересны исследования, выполненные на животных и демонстрирующие снижение способности опухолевых клеток к инвазивному росту и метастазированию (Alekseyenko T.V., et al., 2007; Saitoh Y., et al., 2009; Алексеенко Т.В. и др., 2010).
Существует и ряд исследований, выполненных непосредственно на онкологических больных. Так, Tsai H.L., et al. (2018) сообщает о применении фукоидана на фоне комплексной химиотерапии у 28 пациентов с неоперабельным колоректальным раком. Контрольную группу составили 26 пациентов, которые получали только химиотерапию. Противоопухолевый эффект оказался на 23 % выше в экспериментальной группе (91 % против 68 %).
Согласно данным исследования Hsu H.Y., et al. (2018), фукоидан при применении его с противоопухолевым препаратом цисплатином примерно на 50 % увеличивал продолжительность жизни больных с раком легкого по сравнению с действием одного химиопрепарата.
Предположительно, механизмы противоопухолевого действия фукоидана связаны с активацией апоптоза (запрограммированной клеточной гибели) опухолевых клеток, с подавлением mTOR кинази и сигнального пути NF-kB, которые в опухолевых клетках стимулируют пролиферативную активность и ускользание их от апоптоза (Lee H., et al., 2012). Находят подтверждение и механизмы антимитотического действия фукоидана (блокада митоза в фазе G1). Также противоопухолевый эффект может быть связан с иммуномодулирующим действием, подавлением ангиогенеза и уменьшением тем самым кровоснабжения опухолевого узла (Hsu H.Y., Hwang P.A., 2019). Имеются данные, отчасти уже рассмотренные нами выше, что фукоидан снижает способность опухолевых клеток к адгезии, метастатический потенциал опухоли и способность ее к инвазивному росту (Alekseyenko T.V., etal., 2007; Saitoh Y., et al., 2009).
Интересно, что фукоидан демонстрирует целый ряд дополнительных эффектов, тоже весьма существенных для комплексного лечения онкологических больных. Так, согласно исследованию Takahashi H., et al. (2018), фукоидан существенно повышал качество жизни больных с различными злокачественными опухолями и снижал побочные реакции химиотерапии. Данный эффект был связан с противовоспалительным действием фукоидана. Так авторам удалось продемонстрировать на фоне приема фукоидана снижение уровня противовоспалительных цитокинов интерлейкинов IL-1β, IL-6 и фактора некроза опухолей (TNF-α). Причем степень снижения уровня интерлейкина IL-1β коррелировала со степенью снижения побочных эффектов химиотерапии и улучшением самочувствия пациентов.
Эффект снижения токсического действия химиопрепаратов у пациентов с колоректальным раком при назначении им в комплексе фукоидана также был продемонстрирован в исследовании Ikeguchi M. (2011).
Благодаря своему противовоспалительному и пребиотическому действию фукоидан снижает вероятность развития рака толстой и прямой кишки (Wheeler M.D., Thurman R.G., 1999).
Почему молекулы фукоидана собираются вокруг раковой опухоли и останавливают ее рост и жизнедеятельность?
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.
Фармакокинетика
Фукоиданы – высокомолекулярные соединения. Ранее считалось, что, подобно пищевым волокнам полисахаридов типа целлюлозы, гемицеллюлозы, пектина и др., они не расщепляются и не всасываются в кишечнике, а действуют опосредованно, например задерживают обратное всасывание желчных кислот, и тем самым влияют на содержание атерогенных фракций липидов в крови, улучшают состав кишечной микрофлоры и таким образом способствуют ее защитному и противовоспалительному действию. Однако, как было выяснено сравнительно недавно, в том числе и с применением специфичных антител, фукоиданы в небольшом количестве способны всасываться в кровь и оказывать прямое действие (Nagamine T., et al., 2015; Tokita Y., et al., 2010). Так, в работе Nagamine T., et al. (2015).
Показано, что поступающие с пищей высокомолекулярные полисахариды поглощаются макрофагами в слизистых желудка и кишечника. В них молекулы фукоидана расщепляются на малые растворимые фрагменты порядка 3 кДа и секретируются во внеклеточное пространство. Далее эти фрагменты могут связываться с рецепторами на мембранах клеток-мишеней, опосредуя эффекты, аналогичные таковым при парентеральном введении высокомолекулярных полисахаридов (Nagamine T., Nakazato K., TomiokaS., et al., 2015).
Таким образом, мы можем ожидать от фукоиданов как прямые, так и опосредованные биологические эффекты. Например, пребиотическое действие фукоидана может рассматриваться в качестве прямого эффекта, а противовоспалительное – может быть опосредованным и реализовываться через улучшение состава кишечной микрофлоры, увеличение доли симбиотной и уменьшение доли факультативной микрофлоры, оказывающей противовоспалительное действие.
Фукоидан в косметологии
Жители Японии давно заметили, что у женщин, занимающихся обработкой водорослей и приготовлением блюд из них, кожа рук гладкая и молодая, практически независимо от возраста. Все японки имеют чистую, гладкую, матовую кожу и выглядят значительно моложе своих лет, хотя, казалось бы, что экологическое состояние страны не самое радужное, связанное со стремительным промышленным ростом, сопряженным с увеличением объемов вредных выбросов и отходов.
Причина такой замечательной кожи, её ровности, матовости и молодости – всё тот же фукоидан.
Это поистине волшебное вещество есть в рационе каждого жителя Японии. Бурые водоросли входят в рецепты салатов, супов, вторых блюд и даже напитков. Эти водоросли с древних времён входят в состав самодельного, домашнего мыла. Среди народных японских способов ухода за волосами есть и мытьё волос с кашицей водорослей, маски с водорослями для лица. С появлением научных сообщений о лечебных свойствах этого чудесного вещества, в Японии начался бурный рост производства сухого фукоидана.
Фармацевтические и косметические компании используют всё больше и больше фукоидана в составе своей продукции несмотря на то, что его стоимость велика. Сейчас практически каждая серьезная косметическая компания, выпускающая элитную продукцию, имеет в своем ассортименте кремы с фукоиданом для лица и для тела.
Среди новейших мировых разработок - активные спреи с этим веществом. Такие спреи кроме фукоидана в своем составе имеют жидкие компоненты, позволяющие фукоидану быстро и глубоко впитываться в кожу, оздоравливая не только поверхностные слои кожи, но и подкожную клетчатку и близлежащие ткани.
Фукоидан придает коже ровную и матовую структуру, омолаживает её. Такая косметика уменьшает риск новообразований на коже и в подкожных слоях, освобождает кожу и подкожные слои от вредных веществ, оздоравливает и омолаживает ее. Нанесение фукоидана на кожу повышает её эластичность, освобождает подкожные слои от свободных радикалов.
Заключение
Фукоиданы обладают широким спектром оздоровительных и лечебных эффектов, что делает обоснованным употребление продуктов, богатых фукоиданами в повседневном питании человека.
Употребление в пищу бурых водорослей – источников фукоиданов – особенно целесообразно в плане первичной и вторичной профилактики злокачественного роста, предупреждения метастазирования опухолей, улучшения эффективности и переносимости традиционных видов противоопухолевого лечения, снижения проявлений раковой кахексии и повышения качества жизни онкологических больных.
Употребление в пищу бурых водорослей показано для включения в диету людей, имеющих избыточный вес и ожирение, склонных к развитию синдрома инсулинрезистентности и возрастных заболеваний, в частности дислипидемии, атеросклероза, ишемической болезни сердца, сахарного диабета, а также людей, имеющих эти заболевания, с целью более эффективного контроля последних и предупреждения осложнений.
По сути, мы имеем дело с новым классом противоопухолевых средств, включающих не цитотоксические, а регуляторные и метаболические механизмы действия. Изучение их эффектов приближает нас к лучшему пониманию природы злокачественного роста и созданию лекарственных препаратов, лишенных столь тяжелых побочных эффектов, свойственных классическим цитостатикам.
Фукоидан, как помощник в сохранении здоровья, молодости и красоты кожи, должен стать основным компонентом современной косметических средств.
