CC BY
206
Фукоиданы бурых водорослей: влияние элементов молекулярной архитектуры на функциональную активность
С. Р. ХИЛЬЧЕНКО', Т. С. ЗАПОРОЖЕЦ2, Т. Н. ЗВЯГИНЦЕВА3, Н. М. ШЕВЧЕНКО3, Н. Н. БЕСЕДНОВА2
1 Любекский институт экспериментальной дерматологии, Любек, Германия
2 НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова, Владивосток
3 Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г. Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток
Fucoidans from Brown Algae: the Influence of Molecular Architecture Features on Functional Activity
S. R. KHILCHENKO1, T. S. ZAPOROZHETS2, T. N. ZVYAGINTSEVA3, N. M. SHEVCHENKO3, N. N. BESEDNOVA2
1 Lübeck Institute of Experimental Dermatology (LIED), Lübeck, Germany
2 Somov Institute of Epidemiology and Microbiology, Vladivostok
3 G. B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far-Eastern Branch of Russian Academy of Sciences, Vladivostok
В обзоре рассмотрены вопросы истории открытия и номенклатуры фукоиданов — интересной группы фукоз-содержащих сульфатированных полисахаридов бурых водорослей (Phaeophyceae), отличающихся широким спектром биоактивных свойств. Охарактеризованы факторы, обуславливающие сложное строение этих гетерогенных биополимеров, обобщены экспериментальные исследования, посвящённые выяснению роли элементов структуры молекулы биогликанов (химических групп, молекулярной массы, гликозидных связей, моносахаридов) на некоторые биологические свойства — антикоа-гулянтные, противовоспалительные, антиоксидантные и др. Отмечено, что несмотря на продолжительную историю изучения фукоиданов, понимание ассоциации тех или иных фармакофорных свойств в контексте особенностей молекулярной структуры далеко от своего завершения из-за чрезвычайной сложности структуры молекул, обусловленной как эндо- так и экзогенными (экологическими) факторами, а также из-за проблем воспроизводимости экстракции препаратов фукоиданов. Источники литературы были агрегированы из каталогов библиотек и электронных баз данных (PubMed, Web of Science, Science Direct).
Ключевые слова: фукоидан, бурые водоросли, Phaeophyceae, сульфатированные полисахариды, сульфатированные фука-ны, связь структуры и функции.
The review covers the history of the discovery and nomenclature of fucoidans — an interesting group of fUcose-containing sulfated polysaccharides extracted from brown algae (Phaeophyceae) with a wide range of promising biological activities. The factors affecting complex molecular structure of these heterogeneous biopolymers are characterized; the authors give an overview of a series of original articles clarifying the role of the bioglycan molecular structure elements (chemical groups, molecular weight, gly-cosidic linkages, monosaccharides) on some biological properties — anticoagulant, anti-inflammatory, antioxidant, etc. Despite a long history of studying fucoidans, unraveling the role of certain fucoidans' structural features is far from being complete because of the molecular complexity caused by both endogeneous and environmental factors, as well as by reproducibility issues of extraction processes. The sources of scientific literature were found in various electronic databases (PubMed, Web of Science, Science Direct) and library search.
Keywords: fucoidan, brown algae, Phaeophyceae, sulfated polysaccharides, sulfated fucans, structure-activity relationship.
В обзоре представлена история изучения и номенклатура фукоиданов — важной группы фу-коз-содержащих сульфатированных полисахаридов бурых водорослей. Рассматривается их физиологическая роль, обсуждается вопрос об особенностях строения и факторы, их обуславливающие. Обсуждаются некоторые биоактивности данных полисахаридов в свете параметров их молекулярной структуры.
© Коллектив авторов, 2018 Адрес для корреспонденции: e-mail: [email protected]
Историческая справка и номенклатура
Термин «фукоидин» был впервые предложен в 1913 г. Н. КуНп для обозначения полисахарида, выделенного им из бурой водоросли. Позже Е. Уа88еиг опубликовал сообщение о том, что подобные соединения встречаются и у морских беспозвоночных, а в 1959 г. впервые упоминается термин «фукоидан» [1].
Номенклатура фуканов до сих пор не является общепринятой. По рекомендациям ИЮПАК «сульфатированный фукан» — это полисахарид, построенный, главным образом, из остатков
L-фукозы с содержанием других углеводов менее 10% [1]. Этот термин применяют к фукозосодер-жащим полисахаридам, выделенным из морских беспозвоночных, тогда как «фукоидан» — к суль-фатированным гетерополисахаридам из морских водорослей [2, 3]. Однако, зачастую, это негласное правило [4] не соблюдается [5]. Терминология, используемая в цитируемых работах, для строгости изложения и облегчения понимания будет заменяться предложенной, не искажая сути источника.
Источники и физиологические функции фукоиданов
Известные представители фукоиданов выделены из морских бурых водорослей (Phaeophyceae), среди которых этими полисахаридами богаты, главным образом, представители порядков Fucales и Laminariales [6]. С другой стороны, фукоиданы не всегда можно выделить из классических источников (бурых водорослей). Так, в талломах Alaria marginata и A.fistulosa фуко-иданы обнаружить не удалось [7]. Однако споро-филы этих водорослей содержали значительные количества фукоиданов [8].
Сульфатированные фуканы экстрагируют из морских беспозвоночных — морских ежей (Echinoidea) [9] и голотурий (Holothuroidea) [10].
О физиологической роли фукоиданов известно, что, наряду с полифенолами и альгиновой кислотой, фукоиданы синтезируются в аппарате Гольджи, затем в везикулах транспортируются к плазмолемме, секретируются и инкорпорируются в клеточную стенку [11]. Полагают, что они связывают альгинаты и целлюлозу, образуя трёхмерный каркас [12], а также ответственны за ретенцию воды во время отливов, являясь механизмом адаптации галофитов (в т.ч. водорослей) [13].
Исследование структуры фукоиданов методом масс-спектрометрии
Особое место среди инструментов изучения структуры фукоиданов занимает масс-спектро-метрия (МС), сущность которой, заключается в регистрации и измерении отношений массы (m) к заряду (z) ионов, образующихся при ионизации исследуемого вещества.
В настоящее время наиболее распространены матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация (МАЛДИ), метод «мягкой» ионизации, обусловленной воздействием импульсов лазерного излучения на матрицу с аналитом, и ионизация электрораспылением (ИЭР), позволяющая перевести формирующиеся ионы вещества из раствора в газовую фазу.
Развитие МАЛДИ МС и ИЭР МС существенно расширило возможности масс-спектрометрии углеводов, а комбинация нескольких этапов масс-
анализа в совокупности с процессами диссоциации и с химическими реакциями, вызывающими изменения в массе или заряде ионов, позволяет проводить тандемную MC (MC/MC), что даёт возможность выбирать «родительский» ион с его последующей фрагментацией. На что значительное влияние оказывает набор факторов: метод ионизации, масс-анализатор, моносахаридный состав, тип связей, природа заместителей и др. Тем не менее, в процессе фрагментации наблюдается ограниченное число серий фрагментных ионов, что даёт возможность их систематизировать.
Стоит отметить, что эффективность ионизации нейтральных олигосахаридов методом МАЛДИ MC остаётся постоянной с увеличением размеров молекулы, в отличие от ИЭР MC, где эффективность ионизации уменьшается с увеличением молекулярной массы [14]. Однако, поли- и олигосахариды, несущие остатки ортофосфорной, серной, сиаловых кислот, успешно анализируются ИЭР MC в режиме регистрации отрицательных ионов, когда практически не происходит отрыва лабильных кислотных групп, и в режиме MC/MC формируются интенсивные фрагментные ионы, несущие информацию о типе связи, последовательности моносахаридов, разветвлениях и сайтах присоединения заместителей. Однако без химической или химико-ферментативной модификации (фрагментации) исследуемых аналитов установить аномерную конфигурацию гликозид-ных связей и различить диастереоизомеры часто не представляется возможным.
Cуществующие методы модифицкации полисахаридов до олигосахаридов подходящих размеров, включают помимо ферментов [15] также частичный кислотный гидролиз. Так, Daniel и соавт. использовали 0,75 мМ H2SO4 при +60°C для гидролиза фукоидана из A.nodosum с последующим выделением олигосахаридов и анализом с помощью ИЭР MC/MC [16].
Для фрагментации сульфатированных полисахаридов можно применять и автогидролиз, представляющий собой мягкий кислотный гидролиз с участием собственных сульфатных групп в качестве источника кислоты. Так, при исследовании сульфатированного галактана из красной водоросли Gigartina skottsbergii с помощью ßMP-спе-ктроскопии и MAËÂÈ MC был использован указанный способ получения олигосахаридов [17]. Автогидролиз проводили при концентрации полисахарида 10 мг/мл 11 ч. при +60°C.
Отметим, что при автогидролизе структура образующихся олигомеров может зависеть от положения сульфатных групп в исходном полисахариде, а продукты фрагментации полисахарида, полученные автогидролизом и частичным кислотным гидролизом, могут отличаться из-за раз-
личной чувствительности связей к условиям используемого метода.
Для фукоиданов широко применяется соль-волиз как наиболее щадящий метод при необходимости их десульфатирования. Однако особенность их структуры такова, что даже в этих условиях происходит разрушение, как правило, большей части их молекул и выход несущей информацию о стрении фракции составляет 7—40% от на-тивного полисахарида [2].
Современные методы МС для исследования фукоиданов стали использоваться относительно недавно [16, 18] т.к. последние представляют сложный объект для изучения.
Структура фукоиданов
Фукоиданы — полисахариды бурых водорослей — представляют собой семейство гомо-и гетерополисахаридов. Представляя собой полимерные полианионы с разнообразными молекулярными массами (М. м.), последние зачастую имеют разветвлённую структуру с нерегулярным чередованием остатков фукозы, несущих сайты ацетилирования и (или) сульфати-рования. Если гомополисахариды (фуканы) редко встречаются в водорослях [19], то гетеро-полисахариды — это типичные компоненты их химического состава. Они содержат «случайные» вставки нейтральных моносахаридов, иногда — уроновых кислот. Чаще всего это га-лактофуканы или гетерополисахариды, обладающие уникальным строением, например, кси-ло- или маннофукоглюкуронаны.
Иная ситуация обстоит с сульфатированными фуканами морских беспозвоночных — линейными полимерами, построенными из остатков всё той же а-Ь-фукозы. И, если для фукоиданов бурых водорослей регулярность скорее крайне редкое исключение [19], то для сульфатированных фуканов морских беспозвоночных это устойчивая закономерность [20].
Олигосахаридные тандемы Хотя структуры, прежде всего фукоиданов, соединений с «хаотичной» молекулярной организацией, и отчасти регулярных сульфатированных фуканов, до настоящего времени остаются предметом активного изучения и уточнения [21], благодаря применению высокочувствительных методов (включая ЯМР-спектроскопии, МС) в сочетании с указанными методами фрагментации, можно вычленить т.н. олигосахаридные повторы (блоки), из которых построены цепи этих биогликанов.
Рассмотрим несколько примеров получения тандемов, определения их структуры и расчёта степени их полимеризации. Так, анализ методом МАЛДИ МС продуктов расщепления фракции LgF2 фукоидана бурой водоросли Sacharina ^иг-
janovae, образовавшихся в процессе сольволити-ческого десульфатирования и частичного кислотного гидролиза, позволяет сделать вывод о том, что фукоидан из S.gurjanovae является суль-фатированным галактофуканом, построенным из блоков, состоящих из фукозы и галактозы. Из данных МС-спектров следует, что в условиях сольволиза разрушаются предпочтительно фрагменты полисахарида, построенные из остатков галактозы, а при частичном кислотном гидролизе — из остатков фукозы [18]. Протяжённость блоков, построенных из фукозы, полученных в процессе сольволиза достигала 2—11, тогда как в продуктах частичного кислотного гидролиза преобладали галактозосодержащие олигосахари-ды длиной 2—5 мономеров.
В результате деполимеризации путём сольво-литического десульфатирования фукоидана из бурой водоросли F.evanescens, выделенного по методу [22], был получен набор олигосахаридов со степенью полимеризации до 6. Этот фукоидан содержал участки, построенные из (1^3)-связан-ных остатков а-Ь^иср (до трёх), сульфатированных в основном в положении С2 [23]. Впервые было показано, что остатки ксилозы и галактозы включены в цепь фукоидана. Ранее только для фукоидана бурой водоросли F.serratus было показано наличие до шести в-(1^4)-связанных остатков ксилозы, входящих в основную цепь [24].
Фукоза и минорные моносахариды. Преобладающим (мажорным) мономером молекулы фукои-дана является а-Ь-фукопираноза — практически единственная 6-дезоксигексоза, присутствующая в бурых водорослях, — её содержание может достигать >99% (как в фукоидане Ног-1 из Sargassum horneri [25]). Однако, например, в молекуле фукоидана из Sfmiforme встречаются участки, лишённые этого углевода [26]. К минорным компонентам углеводной цепи фуканов, функциональное значение которых остаётся неоднозначным [27], относят остатки маннозы, ксилозы, рамнозы, галактозы, глюкозы, уроновых кислот в различных соотношениях. Соотношение фукозы и минорных компонентов варьирует. Например, полисахарид из S.horneri состоит из 96% а-Ь-фу-козы и 4% глюкуроновой кислоты [28], тогда как состав фукоидана из Undaria pinnatifida представлен фукозой (~79%) и галактозой (~21%) [29].
Гликозидные связи. В целом, для сульфатированных фуканов характерен один тип (или его доминирование) гликозидной связи на молекулу. Например, в сульфатированных фуканах морских беспозвоночных S.franciscanus, S.purpuratus, S.droebachiensis, S.pallidus, Lytechinus variegatus обнаруживают а-(1^3)-связи, а в полисахариде из ЛгЬааа lixula — а-(1^4) [10].
В некоторых фракциях фукоиданов бурых водорослей — L.saccharina [30], С.окатигапш [31],
Analipus japonicus [27], Cystoseira indica [5] — также обнаруживают только один тип a-(1—3)-связей. Для других же фукоиданов, например, из A.nodosum, F.vesiculosus a-(1—3)-связь чередуется с a-(1—4), а в фукоидане Hor-1 из S.horneri находят дополнительную a-(1—2)-связь [25]. Фукои-дан из бурой водоросли F.evanescens, по одним данным [2], представлял линейную цепь с равномерно чередующимися 3- и 4-связанными остатками a-L-Fucp, сульфатированными в положении C2 (реже C2 и C4). По другим данным [22], этот фукоидан является a-L-фуканом с соотношением связей (1—^3:1—^4 = 3,5:1).
В зависимости от гликозидных связей различают фукоиданы типа I, когда остатки L фукопи-ранозы соединены между собой a-(1—3)-0-гли-козидными связями, и фукоиданы типа II, когда в молекуле встречаются и a-(1—3)- и a-(1—4)-0-гликозидные связи [31].
Сульфатные и ацетильные группы. Сайты аце-тилирования у фуканов находятся в C5 положении фукопиранозы [31]. Несмотря на то, что паттерн ацетилирования может носить случайный характер [2], иногда (в случае фукоидана из F.evanescens) удаётся выделить фракции с преимущественной C3-локализацией ацетильных групп [32].
В настоящее время сообщений о несульфати-рованных фукоиданах нет [1]. Однако содержание сульфатов варьирует и составляет у фукоиданов от ~20% из A.nodosum, F.vesiculosus и Saccharina longi-cruris [33] до ~44% из F.vesiculosus [34].
Фукоиданы могут быть сульфатированы по положению C2, реже по С4 (F.vesiculosus [35], A.nodosum [35]), только C4 (L.saccharina [30], C.okamuranus [36, 37]), C.indica [5], C3 (L.saccharina [30]) остатков a-L-Fucp главной цепи или в нескольких сайтах как во фракции 1—3-а^-фукана из Saccharina cichorioides, сульфатированного по С2 и С4 [38].
Ветвление. Наличие боковых цепей характерно для фукоиданов бурых водорослей [20] (в отличие от сульфатированных фуканов беспозвоночных) и является дополнительным источником их разнообразия. Ветви чаще всего представлены остатками фукозы (для фукоиданов из C.filum [39], L.saccharina [30], F.serratus [24]), уроновых кислот (C.okamuranus [36]), которые присоединены посредством a-гликозидных связей к C2 (L.saccharina [30]), C.okamuranus [37]), C.indica [5]) или C4 (F.serratus [24]) остатков a-L-фукозы.
Конформация. Для фуканов, высокомолекулярных полианионов, характерна вытянутая структура — отрицательные заряды, сообщаемые сульфатными, ацетильными и гидроксильными группами, заставляют молекулу принимать в растворе вытянутую спиралевидную форму [40].
Факторы, влияющие на структуру фукоиданов
Прежде, чем приступить к рассмотрению влияние строения фукоиданов на их биологическую активность, оговорим известные факторы, обуславливающие сложность их молекулярной структуры.
Стадия онтогенеза. Описаны свидетельства корреляции между химическим составом фукои-данов в бурых водорослях и жизненным циклом. Так, M. Honya и соавт. показали [41], что содержание сульфатов и фукозы в фукоидане из Laminaria japonica постепенно возрастает с апреля, достигая максимума в сентябре, с последующим снижением к концу года. Изменение содержания галактозы было практически противоположным. В зависимости от сезона года были различными и М. м. фукоиданов из S.cichorioides
[42]. T. Kimura и соавт. считают, что содержание фукоидана зависит от стадий развития S.horneri
[43]. Авторы продемонстрировали, что в ранней стадии развития (январь—февраль) водоросль содержит до ~1 г фукоидана на 100 г сухой массы, достигая до ~8 г на последней (апрель—май).
Экологические факторы. Внешние факторы среды, такие как солёность морской воды, также могут влиять на содержание и химический состав полисахаридов [13]. На примере Ruppia maritima авторы показали устойчивую зависимость между уровнем солёности воды в эксперименте и содержанием полисахаридов в растении. Также существует зависимость между ареалом вида водорослей и их химическим составом [44].
Методы экстракции. Метод экстракции также влияет на количественный и качественный состав фукоиданов [33]. Например, C. Yang и соавт. сообщают, что более жёсткий гидролиз фукоида-на из U.pinnatifida в микроволновой печи приводил к снижению не только М.м., но и большему десульфатированию молекулы, нежели при гидролизе в воде при +100°C, что оказалось критичным для противоопухолевой активности фукои-дана [45]. В работе [46] отмечено, что водная экстракция фукоиданов из Adenocystis utricularis при комнатной температуре характеризовалась низким выходом (~3%) продукта с содержанием сульфатов ~30% и уроновых кислот 8%, тогда как экстракция с помощью HCl (pH 2,0) при температуре +70°C позволила получить более высокий выход (~10%) продукта с более низкой степенью сульфатирования (~10%) и повышенным содержанием уроновых кислот (~30%).
Отметим, что в экстрактах фукоиданов могут присутствовать (часто недиализуемые [47]) полифенолы [48] и белки [34, 46]. Например, для фукоидана из P.gymnospora содержание белка может составлять до ~2,6 г / 100 г сухой массы [34].
Влияние молекулярной структуры фукоиданов на биологические свойства
Антикоагулянтная, иммуномодулирующая [49], противовирусная [50], антибактериальная [51], противоопухолевая [52], ангиотропная [53] — далеко неполный список фармакофорных свойств, обнаруженных у фукоиданов к настоящему времени. Эта богатая гамма биоактивностей заставляет искать конкретные черты строения молекулы, ответственных за ту или иную функциональную активность данных биогликанов. Работы, свидетельствующие о неспецифической роли отрицательного заряда молекулы, превалируют в литературе, тем не менее некоторые исследователи не оставляют попыток выяснения влияния тех или иных функциональных химических групп в молекуле фуканов на их биоактивность. В данной части рассмотрим влияние некоторых структурных элементов молекулы фукоиданов на их биологические свойства.
Химический состав. Согласно литературным источникам, минорные компоненты фукоиданов играют немаловажную роль в проявлении ими интересных биологических свойств. Так, например, данные, свидетельствующие о роли химического состава молекулярного остова фукоиданов, приводятся в работе [46], где авторы исследовали действие галактофукана и уронофукана из бурой водоросли Лмtricularis. Авторы показали, что первый, содержащий в основном галактозу и фукозу, проявлял высокую ингибирующую активность в отношении вируса простого герпеса (ВПГ) 1 и 2 типов, тогда как уронофукан, содержащий помимо фукозы, глюкозу, ксилозу, рамнозу, галактозу и в большом количестве уроновые кислоты, не обладал противовирусной активностью. Б. I. ЗсИаеАег и V. 8. Кгу1оу в своём обзоре [54] также сообщают, что сульфатированные гомополисахариды более активны по отношению к вирусу иммунодефицита человека, чем гетерополисахариды. Ряд других примеров также подтверждает эту точку зрения. В публикации [55] сообщили, что фракция фукозо-содержащих сульфатированных полисахаридов из ЕсЫота киготе обладала антитромбиновыми свойствами. Причём, наибольшая активность в тесте активированного частичного тромбопластино-вого времени была у фракций, которые не содержали маннозу и ксилозу, а содержание галактозы и глюкуроновой кислоты было намного меньше, чем у других фракций, и содержали примерно на 50% меньше сульфатов. С другой стороны, было показано, что повышение антикомплементарной активности фукоидана из Л.nodosum сопровождалось увеличением содержания галактозы и глюку-роновой кислоты в молекуле [56].
Однако в некоторых исследованиях установить связь между углеводным составом остова
фукоиданов и их биологической активностью не удаётся. Так, в работе [57] авторы пришли к выводу о том, что антикоагулянтная активность фукоиданов не была связана с содержанием фукозы или других нейтральных сахаров.
Гликозидные связи. A. Cumashi и соавт. в своих исследованиях приходят к выводу, что тип глико-зидных связей в молекуле фукана, скорее всего, не играет большой роли для проявления биологических свойств [31]. Эту мысль разделяют Ushakova и соавт., проанализировав структурно-функциональные особенности фукоидан из L.saccharina (содержит а-(1^3)-связи) и F.dis-tichus (сочетает а-(1^3)- и а-(1^4)-связи) с выраженным антикоагулянтным эффектом и неактивного фукоидана из C.okamuranus, проявлявшего структурное сходство с L.saccharina.
Ветвление. Нелинейность в фукоиданах, т.е. наличие боковых структурных элементов, как фармакофорная характеристика может быть использована при скрининге молекул-кандидатов. Так, M.-J. Clement и соавт. показали, что нелинейные олигосахариды фукоиданов проявили более выраженные антикомплементарные свойства — ветви определяют более ригидное конформа-ционное состояние, ответственное за образование комплекса с C4 [58]. В публикации [20] показано, что именно разветвлённые фукоиданы являются прямыми ингибиторами тромбина, тогда как линейные сульфатированные фуканы требуют присутствия антитромбина (АТ) III или кофактора гепарина (КГ) II для его ингибирования.
Заряд молекулы: сульфатные и др. химические группы. В литературе есть мнение, что та или иная биологическая активность фукоиданов и сульфатированных фуканов реализуется благодаря их неспецифическому взаимодействию с молекулами-мишенями, сугубо обусловленному отрицательным зарядом молекулы полисахарида. Например, к таким выводам о неспецифическом действии фукоидана из Sargassum patens приходят в статье [59] при тестировании их антигерпетической активности. Авторы показали, что углеводный состав цепи не обязателен для полисульфатов для проявления ими противовирусной активности — даже сульфатированные соединения с C-C-остовом, такие как поливинил алкоголь сульфат, также имеют высокую противовирусную активность в отношении ВИЧ [60]. Однако некоторые авторы отмечают, что биоактивность фукоиданов может зависеть от регулярности локализации сульфатных групп в полимерной цепи углеводных остатков в большей степени, нежели от валового отрицательного заряда [61]. Иногда исследователям и вовсе не удаётся проследить выраженную связь между содержанием сульфогрупп и функциональной активностью фукоиданов [57].
Основная доля доступных литературных источников посвящена выяснению роли сульфатных групп в рассматриваемых полианионных макромолекулах в проявлении ряда биологических активностей. Приведём примеры.
Сульфогруппы играют большую роль во влиянии фукоиданов на свёртывающую и противо-свёртывающую системы крови — десульфатиро-вание может приводить к резкому снижению ан-тикоагулянтной активности, что оказалось справедливым для фукоиданов из L.brasiliensis [20] и A.nodosum [61]. Наоборот, увеличение содержания сульфатных групп может улучшать антикоа-гулянтные свойства. Так, дополнительное суль-фатирование нативного фукоидана из F.vesiculosus сокращало протромбиновое время в 4 раза по сравнению с нативным полисахаридом [62]. Сравнение аналогичных препаратов в работе [63] показало в 5 раз большую активность гиперсуль-фатированного препарата в реакции активации Glu-плазминогена тканевым активатором и в 1,5 раза большую активность при активации уроки-назой in vitro. Схожая картина наблюдалась в отношении антикоагулянтных свойств у дополнительно сульфатированных препаратов фукоидана из E.kurome — опосредованная KTII антитромби-новая активность возрастала с увеличением содержания сульфатных групп [64]. В публикации
[65] S. Soeda и соавт. показали, что в отличие от нативного и частично десульфатированного препаратов фукоидана из F.vesiculosus, гиперсульфа-тированное производное сильнее тормозило полимеризацию фибриногена, эффективнее «защищало» плазмин от а2-антиплазмина и способствовало его конвертации из зимогена даже в присутствии ингибитора активатора плазминогена 1
[66]. Фрагменты гиперсульфатированного фукоидана с М.м. от 10—20, 20—40, 40—60 кДа обладали таким же супрессивным эффектом, как и первоначальный гиперсульфатированный препарат, что наводит авторов работы [66] на мысль о влиянии прежде всего сульфогрупп (нежели М.м.) на тромболитическую активность.
Сульфогруппы играют большую роль и в проявлении фукоиданами антиоксидантных свойств. Например, в публикации [34] показано, что фу-коидан из F.vesiculosus (степень сульфатирования -44%) проявлял большую активность в тестах по ингибированию генерации О2- и * OH радикалов, чем полисахариды из P.gymnospora с меньшей степенью сульфатирования фракции F1.1 (-28%) и F0.5 (-18%).
Положительную корреляцию между содержанием сульфатов в фукоидане из L.japonica и его антиоксидантной активностью в отношении супероксидных радикалов выявили Wang и сотр.
[67]. Однако авторы обнаружили, что полисаха-ридные фракции с большим содержанием суль-
фатов (-42%) оказались менее активными в отношении гидроксильных радикалов, чем гипосуль-фатированные фракции (-32%), и пришли к заключению, что молярное соотношение остатков фукозы и сульфатов в молекулах фукоиданов может считаться более надёжным индикатором их антиоксидантной активности. С другой стороны, имеется сообщение, что антиоксидантная активность коррелирует с содержанием полифенолов в образце фукоидана [68].
Рядом исследований показана определяющая роль сульфатов в проявлении антипаразитарных свойств фукоиданов. Так, H. Maruyama и сотр. сообщают [69], что нативный (но не десульфати-рованный) фукоидан из U.pinnatifida ингибировал адгезию Cryptosporidium parvum к энтероцитам человека линии 407. Нативный фукоидан также снижал адгезию ооцист к клеткам кишечного эпителия новорожденных мышей. Ying и соавт. показали, что нативный фукоидан из F.vesiculosus дозозависимо ингибировал развитие Plasmodium berghei в клетках линии HepG2 на 84%, а также инвазию спорозоитов в клетки линии CHO на 80%. Десульфатирование фукоидана привело к потере противомалярийных свойств [70].
Противовирусная активность фукоиданов также зависит от содержания сульфогрупп в молекуле. Например, показано, что ингибирующая концентрация фукоидан-содержащей фракции из C.indica в отношении ВПГ-1, -2 после десульфа-тирования возросла в -5 раз [45], что согласуется с работой [71], где показано, что способность де-сульфатированных образцов фукоидан-содержа-щей фракции из Stoechospermum marginatum инги-бировать образование бляшек в культуре Vero при воздействии ВПГ-1, -2 уменьшилась в 16—64 раз.
Некоторые работы посвящены изучению влияния сульфатных групп в молекуле фукоиданов на их ангиотропное действие. Soeda и сотр. отметили [72], что в отличие от нативного фукоидана из F.vesiculosus (содержание сульфатов -30%) и его дополнительно сульфатированного производного (-52%), которые ингибировали миграцию эндотелиоцитов пуповинной вены человека на 49 и 68%, соответственно, десульфатированный препарат (-5%) оказался неактивным. По сравнению с нативным фукоиданом из F.vesiculosus его дополнительно сульфатированный образец обладал более выраженным ингибирующим эффектом в отношении митогенного и хемотакси-ческого действия VEGF-165 [73].
Повышение степени сульфатирования фуко-иданов отражается на способности фукоиданов индуцировать пролиферацию. Известно, например, что фукоидан из C.okamuranus (содержание сульфатов -14%) обладает слабой антипролифе-ративной активностью в отношении клеток линии U937. Однако увеличение степени сульфати-
рования полисахарида до -33% обеспечивало выраженное дозозависимое снижение пролиферации клеток и индукцию апоптоза, с вовлечением в процесс гибели клеток каспазы 3 и 7 [74].
Важную роль сульфогруппы играют и в противоопухолевой активности фукоиданов. Например, известно [75], что дополнительно сульфати-рованный фукоидан (содержание сульфатов -55%) из L.japonica проявил большую антипроли-феративную активность, чем нативный фукоидан (-24%) и его десульфатированный образец (0,2%): с уменьшением содержания сульфатов снижалась способность этих биополимеров инги-бировать рост клеток аденокарциномы линии MCF-7. Снижение степени сульфатирования фу-коидана из A.Nodosum с 27 до -13% приводило к резкому снижению ингибирующей активности (с 100 до 12%) в отношении роста фибробластов линии CCL39 [76]. Другим примером может послужить сообщение [77], где продемонстрировано, что нативный фукоидан (содержание сульфатов -31%) из F.vesiculosus снижал адгезию 3LL клеток мышиной легочной карциномы Льюиса к лами-нину, тогда как его сульфатированный аналог (-52%) был активнее.
Интересно отметить, что антитуморогенное действие у фукоиданов может проявляться и благодаря антиангиогенным свойствам. Так, например, в работе [73] показано, что фукоидан из F.vesiculosus обнаруживает антиангиогенное действие при ингибировании формирования сосудов, индуцированного клетками саркомы 180, лёгочной карциномы Льюиса и меланомы B16 у мышей, причём увеличение числа сульфатных групп усиливает этот эффект.
С другой стороны, известны работы, указывающие на то, что сульфатные группы необходимы, но отнюдь не достаточны, например, для проявления антикомплементарной [56] активности фукоиданов. А по мнению C. Boisson—Vidal и сотр. именно регулярность сульфатирования молекулы фукоидана из A.nodosum ответственна за анти-тромботическую активность этого полисахарида [61]. В то же время установить роль сульфогрупп порой и вовсе не удаётся. Так, в работе [57] авторы не нашли связи между антикоагулянтной активностью фукоиданов и содержанием сульфатов.
В контексте изучения влияния сульфогрупп на биологическую активность фукоиданов необходимо иметь ввиду, что процесс десульфатирования молекулы приводит не только к снижению суммарного отрицательного заряда, но также и к неизбежному снижению её молекулярной массы и изменению конформации. Поэтому строгих выводов о влиянии сугубо сульфатных групп сделать нельзя.
Некоторые исследователи выясняли влияние других искусственно введённых химических групп в молекулу фукоиданов на их биологичес-
кую активность, что может также представлять определённый интерес.
Так, J. Wang и соавт. в работе [78] показали, что ацетилированный и бензоилированный образцы фукоидана из L.japonica проявляют высокую антиоксидантную активность, обусловленную, однако, различными механизмами действия: бензоилированный препарат фукоидана обладал большей активностью в отношении супероксидных и гидроксильных радикалов, тогда как ацетилированный — в отношении гидроксиль-ных и 2,2-дифенил-1-пикрилгидразильных радикалов. Активность аминированного производного в отношении O2- радикалов была выше, чем у нативного полисахарида.
Soeda и соавт. в работе [79] обнаружили, что аминированный препарат фукоидана из F.vesiculosus стимулировал миграцию клеток линии 3LL через Matrigel™, однако нативный ингибировал её, но при этом оба полисахарида ингибировали адгезию 3LL клеток к ламинину. CTOHr отметить, что содержание сульфатов в обоих препаратах составляло -30%.
Влияние ацетильных групп рассматривали E. Лапикова и соавт. в статье [80], где показали, что деацетилирование не изменило способность фукоидана из F.evanescens ингибировать тромбин и фактор Xa. В работе [62] была сделана попытка проследить влияние фосфатных групп в молекуле фукоидана из F.vesiculosus: в тесте двойного про-тромбинового времени фракция фукоиданов с M^. >300 кДа (содержание фосфатов -14%) была в 9 раз активнее, чем полисахариды фракции <100 кДа (-46%).
Конформация. Интересным примером, который наглядно демонстрирует влияние конформации молекулы фуканов на проявление их биологической активности, может послужить статья
[81] в которой C. F. Becker и сотр. показали, что пиранозные кольца a-L-фукана, состоящего из (^3-a-L-Fucp-2(OSO3-)-1^)-мономеров, находятся преимущественно в С-1(4)-конформации, а аналогичный ß-L-галактан, представленный (^3-a-L-Galp-2(OSO3-)-1^)-блоками, в водном растворе имеет схожую конформацию с фуканом, но противоположную с ним ориентацию. Авторы заключают, что это объясняет наличие потенцирования ингибирования тромбина ATIII у галак-тана, но не у фукана — фуканы преимущественно взаимодействуют с KTII.
Молекулярная масса. Получение фукоиданов различной M^. также даёт возможность проследить влияние на и их биологическую активность
[82]. Изрядное количество публикаций посвящено выяснению роли структуры молекулы фукои-данов на систему свёртывания крови. Так, например, J. Dürig и соавт. сообщают, что увеличение M^. способствует проагрегантным свойствам
фукоидана из F.vesiculosus [83]. Так, фракции 150 и 50 кДа дозозависимо индуцировали необратимую агрегацию тромбоцитов. Однако действие высокомолекулярной фракции было гораздо вы-раженнее, что подтверждалось данными проточной цитометрии: эта фракция увеличивала число CD62P+ и CD63+ тромбоцитов сильнее, чем низкомолекулярная. Известно также, что присутствие деполимеризованного фукоидана из F.evanescens может повышать антитромбиновую активность KTII [80]. Другой пример — нативный фукоидан (320 кДа) из Lessonia vadosa проявлял выраженную антикоагулянтную активность, в то время как его деполимеризованный фрагмент (32 кДа) потерял её практически полностью [84].
Другая группа исследователей в работе [85] показала, что нативный (120 кДа) препарат фукоидана из L.japonica обладал проагрегантными свойствами, тогда как фрагмент с М.м. 7 кДа оказал ингибирующий эффект на агрегацию тромбоцитов. (При этом разница в сульфатировании обоих фукоиданов была на уровне 30%.) В этой работе также сообщается, что фукоидан из F.vesiculosus (50 кДа) непосредственно взаимодействовал с тромбином, а низкомолекулярный препарат из L.japonica — с антитромбином. Влияние М.м. на антикоагулянтные свойства было показано и в отношении фукоидана из F.kurome [86].
Роль размера молекулы в реализации анти-прионных свойств фукоиданов выясняли K. Doh-ura и соавт. в работе [33], продемонстрировавшие профилактическое действие перорально назначаемого фукоидана из C.okamuranus в отношении скрейпи у энтерально инфицированных мышей. В тестах in vitro, препарат с М.м. -140 кДа инги-бировал формирование новых прионных частиц в инфицированных клетках нейробластомы сильнее, чем полисахарид с М.м. -43 кДа.
Влияние молекуларной массы фукоиданов на их противоопухолевую активность оценивали C. Yang и соавт. [45], которые установили, что ци-тотоксическая активность нативного (5100 кДа) фукоидана из U.pinnatifida в отношении клеток эпителиальной карциномы лёгких линии A549 оценивалась в -15—38%, тогда как для фукоиданов с М.м. 2200 кДа — -71%. Небольшой прирост противоопухолевой активности (-80%) был у полисахаридов с М.м. 490 кДа, что может быть связано, как отмечают исследователи, с большей молярной концентрацией вещества и растворимостью препарата. У фукоиданов с М.м. 260 кДа активность снижалась до -62%, что, возможно, стало следствием частичного десульфатирования, как это сообщалось и в отношении сульфатиро-ванного фукана из S.pallidus [87].
Влияние М.м. также отражается на антикомплементарных свойствах фукоиданов. Так, Blondin и соавт. показали, что фрагменты фукоидана из
A.nodosum с М.м. от 4,1 до 214 кДа обладают разной способностью блокировать комплемент-опосредованный лизис эритроцитов барана (классический путь) и кролика (альтернативный путь), увеличивающийся с повышением М.м. и достигающий максимума для фукоидана в 40 кДа для классического пути и фукоидана 135 кДа для альтернативного [56]. Авторы работы [88] установили, что назначение per os фукоидана -100 кДа из U.pinnatifida в значительной степени усиливало тяжесть коллаген-индуцированного артрита у мышей линии DBA/1J, тогда как «осколки» биополимера (-1 кДа) — уменьшали. К резкому ухудшению антикоагулянтных и антитромботических свойств приводила деполимеризация фукоида-нов из A.nodosum [61].
Заключение
Фукоиданы — биологически активные полимеры бурых водорослей известны своим широким спектром фармакофорных свойств. Однако уровень изученности фукоиданов позволяет получить лишь общее представление об их структуре, поэтому получение знаний о роли конкретных элементов архитектуры в проявлении тех или иных биологических свойств фукоиданов остаётся актуальной задачей. В этом обзоре мы обозначили существующие направления исследований биологической активности фукоиданов бурых водорослей в контексте особенностей строения их молекул. Рассмотренные примеры позволяют удостовериться в значительной роли суммарного отрицательного заряда и его плотности, сообщаемого сульфатными группами, которые, предположительно ответственны за неспецифическое действие этих полисахаридов. Также были приведены свидетельства и в пользу других как нативных, так и искусственно привнесённых — структурных элементов, которые могут влиять на функциональную активность данных биогликанов. Принимая во внимание данные таких исследований, роль суль-фогрупп является уже не столь однозначной.
Несмотря на значительные усилия исследователей эти биогликаны остаются полисахаридами, для которых структурный анализ является чрезвычайно сложным, в связи с чем надёжных корреляций между химической структурой и биологической активностью установить трудно. Однако результаты экспериментальных работ, продемонстрировавшие на примере гомофуканов возможность добиться диссоциации побочного ан-тикоагулянтного эффекта, повышающего риск кровотечений, от необходимых противовоспалительных [57] и антитромботических свойств [4], позволяют надеется, что подобных успехов можно ожидать и в плане фукоиданов. Отметим также, что индентифицировать конкретные элементы структуры молекул фукоиданов важно, так как
имеющиеся сообщения, например, об усугублении фукоиданами ишемического повреждения ткани при острой почечной недостаточности [89], а также о формировании внутрисосудистых гранулоцитарных агрегатов [90] в моделях in vivo,
ЛИТЕРАТУРА
1. Berteau O, Mulloy B. Sulfated fucans, fresh perspectives: structures, functions, and biological properties of sulfated fucans and an overview of enzymes active toward this class of polysaccharide. Glycobiology 2003; 13: 6: 29R—40R.
2. Bilan M.I., Grachev A.A., Ustuzhanina N.E., Shashkov A.S., Nifantiev N.E., Usov A.I. Structure of a fucoidan from the brown seaweed Fucus evanescens C. Ag. Carbohydr Res 2002; 337: 8: 719—730.
3. Doh-ura K, Kuge T, Uomoto M, Nishizawa K, Kawasaki Y, Iha M. Prophylactic effect of dietary seaweed fucoidan against enteral prion infection. Antimicrob Agents Chemother 2007; 51: 6: 2274—2277.
4. Mourzo P.A.S. Use of Sulfated Fucans as Anticoagulant and Antithrombotic Agents: Future Perspectives. Curr Pharm Des 2004; 10: 967—981.
5. Mandal P., Mateu C.G., Chattopadhyay K, Pujol C.A., Damonte E.B., Ray B. Structural features and antiviral activity of sulphated fucans from the brown seaweed Cystoseira indica. Antivir Chem Chemother 2007; 18: 3: 153—162.
6. Bilan M.I., Usov A.I.Structural analysis of fucoidans. Natural Product Communication 2008; 3: 10: 1639—1648.
7. Zvyagintseva T.N., Shevchenko N.M., Nazarenko E.L., Gorbach V.I., Urvantseva A.M., Kiseleva M.I. et al. Water-soluble polysaccharides of some brown algae of the Russian Far-East. Structure and biological action of low-molecular mass polyuronans. J Exp Mar Biol Ecol 2005; 320: 2: 123—131.
8. Билан М.И., Клочкова Н.Г., Шашков A.C., Усов А.И.Полисахариды тихоокеанской бурой водоросли Alaria marginata. Изв АН Сер хим 2018; 54: 1: 137—43. / Bilan M.I., Klochkova N.G., Shashkov A.S., Usov A.I. Polisaharidy tihookeanskoj buroj vodorosli Alaria marginata. Izv AN Ser him 2018; 54: 1: 137—143. [In Russian]
9. Vasseur E. Chemical studies on the jelly coat of the sea-urchin egg. Acta Chem Scand 1948; 2: 900—913.
10. Mourzo P.A.S. A Carbohydrate-based mechanism of species recognition in sea urchin fertilization. Braz J Med Biol Res 2007; 40: 5—17.
11. Bisgrove S.R., Kropf D.L. Cell wall deposition during morphogenesis in fucoid algae. Planta 2001; 212: 5: 648—658.
12. Mabeau S, Kloareg B, Joseleau J.-P. Fractionation and analysis of fucans from brown algae. Phytochemistry 1990; 29: 8: 2441—2445.
13. Aquino R.S., Grativol C, Mourzo P.A.S. Rising from the Sea: Correlations between Sulfated Polysaccharides and Salinity in Plants. PLoS One 2011; 6: 4: e18862.
14. Harvey D.J.Quantitative aspects of the matrix?assisted laser desorption mass spectrometry of complex oligosaccharides. Rapid Commun Mass Spectrom 1993; 7: 7: 614—619.
15. Kusaykin M, Bakunina I., Sova V., Ermakova S, Kuznetsova T, Besednova N. et al. Structure, biological activity, and enzymatic of fucoidans from the brown seaweeds. Biotechnol J 2008; 3: 904—915.
16. Daniel R, Chevolot L, Carrascal M, Tissot B, Mourao P.A., Abian J. Electrospray ionization mass spectrometry of oligosaccharides derived from fucoidan of Ascophyllum nodosum. Carbohydr Res 2007; 342: 6: 826—834.
17. Ciancia M, Sato Y, Nonami H, Cerezo A.S., Erra-Balsells R, Matulewicz M.C. Autohydrolysis of a partially cyclized mu/nu-car-rageenan and structural elucidation of the oligosaccharides by chemical analysis, NMR spectroscopy and UV-MALDI mass spectrometry. ARKIVOC 2005(Pt 12): 319—331.
18. Шевченко H.M., Анастюк С.Д., Герасименко НИ, Дмитренок П.С., Исаков В В., Звяzинцева Т.Н. Полисахаридный и липидный состав бурой водоросли Laminaria gurjanovae. Биоорган хим. — 2007. — Т. 33. - № 1. С. 96—107. / Shevchenko N.M., Anastjuk S.D., Gerasimenko N.I., Dmitrenok P.S., Isakov V.V., Zvjaginceva T.N. Polisaharidnyj i lipidnyj sostav buroj vodorosli Laminaria gurjanovae. Bioorgan him 2007; 33: 1: 96—107. [In Russian]
19. Bilan M.I., Grachev A.A., Ustuzhanina N.E., Shashkov A.S., Nifantiev N.E., Usov A.I. A highly regular fraction of a fucoidan from the brown seaweed Fucus distichus L. Carbohydr Res 2004; 339: 3: 511—517.
20. Pereira M.S., Mulloy B, Mourzo P.A.S. Structure and anticoagulant activity of sulfated fucans. Comparison between the regular, repetitive, and linear fucans from echinoderms with the more heterogeneous and branched polymers from brown algae. J Biol Chem 1999; 274: 12: 7656—7667.
заставляет признать, что данные биогликаны всё же обладают побочными эффектами, которые, возможно, могут быть устранены, благодаря детальным знаниям о связях структуры и функции данных биогликанов.
21. Ustyuzhanina N.E., Krylov V.B., Usov A.I., Nifantiev N.E. Synthesis of fUcoidan fragments. В кн.: Nifantiev N.E. (ред.). Progress in the synthesis of complex carbohydrate chains of plant and microbial polysaccharides. Kerala: Transworld Research Network, 2009; 131—154.
22. Kusaykin M, Chizhov A., Grachev A., Alekseeva S, Bakunina I., Nedashkovskaya O. et al. A comparative study of specificity of fucoidanases from marine microorganisms and invertebrates. J Appl Phycol 2006; 18: 3: 369—373.
23. Anastyuk S.D., Shevchenko N.M., Nazarenko E.L., Dmitrenok P.S., Zvyagintseva T.N. Structural analysis of a fUcoidan from the brown alga Fucus evanescens by MALDI-TOF and tandem ESI mass spectrometry. Carbohydr Res 2009; 344: 6: 779—787.
24. Bilan M.I., Grachev A.A., Shashkov A.S., Nifantiev N.E., Usov A.I. Structure of a fucoidan from the brown seaweed Fucus serratus L. Carbohydr Res 2006; 341: 2: 238—245.
25. Preeprame S, Hayashi K, Lee J.B., Sankawa U, Hayashi T. A novel antivirally active fucan sulfate derived from an edible brown alga, Sargassum horneri. Chem Pharm Bull (Tokyo) 2001; 49: 4: 484—485.
26. Li B, WeiX.-J, Sun J.-L, Xu S.-Y.Structural investigation of a fucoidan containing a fucose-free core from the brown seaweed, Hizikia fusiforme. Carbohydr Res 2006; 341: 9: 1135—1146.
27. Билан М.И., Захарова A.H., Грачёв A.A., Шашков A.C., Нифантъев Н.Э., УсовА.И. Полисахариды водорослей. 60. Фукоидан из тихоокеанской бурой водоросли Analipusjaponicus (Harv.) Winne (Ectocarpales, Scytosiphonaceae). Биоорган хим. — 2007. — Т. 33. — № 1. — С. 44—53. / Bilan M.I., Zaharova A.N., Grachjov A.A., Shashkov A.S., Nifant'ev N.Je., Usov A.I. Polisaharidy vodoroslej. 60. Fukoidan iz tihookeanskoj buroj vodorosli Analipus japonicus (Harv.) Winne (Ectocarpales, Scytosiphonaceae). Bioorgan him 2007; 33: 1: 44—53. [In Russian]
28. Hoshino T., Hayashi T., Hayashi K., Hamada J., Lee J.-B., Sankawa U. An antivirally active sulfated polysaccharide from Sargassum horneri (Turner) C.Agardh. Biol Pharm Bull 1998; 21: 7: 730—734.
29. Yang C., ChungD., You S. Determination of physicochemical properties of sulphated fucans from sporophyll of Undaria pinnatifida using light scattering technique. Food Chem 2008; 111: 2: 503—507.
30. Usov A.I., Smirnova G.P., Bilan M.I., Shashkov A.S. Polysaccharides of algae. 53. Brown algae Laminaria saccharina (L.) Lam. as a source of fucoidan. Russ J Bioorgan Chem 1998; 24: 437—445.
31. Cumashi A., Ushakova N.A., Preobrazhenskaya M.E., D'Incecco A., Piccoli A., Totani L. et al. A comparative study of the anti-inflammatory, anticoagulant, antiangiogenic, and antiadhesive activities of nine different fucoidans from brown seaweeds. Glycobiology 2007; 17: 5: 541—552.
32. Hmelkov A.B., Zvyagintseva T.N., Shevchenko N.M., Rasin A.B., Ermakova S.P. Ultrasound-assisted extraction of polysaccharides from brown alga Fucus evanescens. Structure and biological activity of the new fucoidan fractions. J Appl Phycol 2017:
33. Rioux L.E., Turgeon S.L., Beaulieu M. Characterization of polysaccharides extracted from brown seaweeds. Carbohydr Polym 2007; 69: 3: 530—537.
34. Rocha de Souza M.C., Marques C.T., Guerra Dore C.M., Ferreira da Silva F.R., Oliveira Rocha H.A., Leite E.L. Antioxidant activities of sulfated polysaccharides from brown and red seaweeds. J Appl Phycol 2007; 19: 2: 153—160.
35. Chevolot L., Mulloy B., Ratiskol J., Foucault A., Colliec-Jouault S. A dis-sacharide repeat unit is the major structure in fucoidan from two species of brown algae. Carbohydr Res 2001; 330: 4: 529—535.
36. Nagaoka M., Shibata H., Takagi K.I., Hashimoto S., Kimura K., Makino T. et al. Structural study of fucoidan from Cladosiphon okamuranus Tokida. Glycoconj J 1999; 45: 325—336.
37. Sakai T., Ishizuka K., Shimanaka K., Ikai K., Kato I. Structures of oligosaccharides derived from Cladosiphon okamuranus fucoidan by digestion with marine bacterial enzymes. Mar Biotechnol 2003; 5: 536—544.
38. Anastyuk S.D., Shevchenko N.M., Nazarenko E.L., Imbs T.I., Gorbach V.I., Dmitrenok P.S. et al. Structural analysis of a highly sulfated fucan from the brown alga Laminaria cichorioides by tandem MALDI and ESI mass spectrometry. Carbohydr Res 2010; 345: 15: 2206—2212.
39. Chizhov A.O., Dell A., Morris HR., Haslam S.M., McDowell R.A., Shashkov A.S. et al. A study of fucoidan from the brown seaweed Chorda filum. Carbohydr Res 1999; 320: 1—2: 108—119.
40. Mulloy B. The specificity of interactions between proteins and sulfated polysaccharides. An Acad Bras Cknc 2005; 77: 4: 651—664.
41. Honya M, Mori H, Anzai M., Araki Y, Nisizawa K. Monthly changes in the content of fucans, their constituent sugars and sulphate in cultured Laminaria japonica. Hydrobiologia 1999; 398/399: 411—416.
42. Zvyagintseva T.N., Shevchenko N.M., Chizhov A.O., Krupnova T.N., Sundukova E.V., Isakov V.V. Water-soluble polysaccharides of some far-eastern brown seaweeds. Distribution, structure, and their dependence on the developmental conditions. J Exp Mar Biol Ecol 2003; 294: 1: 1—13.
43. Kimura T., Ueda K., Kuroda R., Akao T., Shinohara N., Ushirokawa T. et al. The seasonal variation in polysaccharide content of brown alga akamoku Sargassum horneri collected off Oshima Island (Fukuoka Prefecture). Nippon Suisan Gakkaishi 2007; 73: 4: 739—744.
44. Obluchinskaya E. Comparative chemical composition of the Barents Sea brown algae. Appl Biochem Microbiol 2008; 44: 3: 305—309.
45. Yang C., Chung D., Shin I.-S., Lee H., Kim J., Lee Y. et al. Effects of molecular weight and hydrolysis conditions on anticancer activity of fucoidans from sporophyll of Undaria pinnatifida. Int J Biol Macromol 2008; 43: 5: 433—437.
46. Ponce N.M.A., Pujol C.A., Damonte E.B., Flores M.L., Stortz C.A. Fucoidans from the brown seaweed Adenocystis utricularis: extraction methods, antiviral activity and structural studies. Carbohydr Res 2003; 338: 2: 153—165.
47. Rupirez P., Ahrazem O., Leal J.A. Potential antioxidant capacity of sulfated polysaccharides from the edible marine brown seaweed Fucus vesiculosus. J Agric Food Chem 2002; 50: 4: 840—845.
48. Урванцева A.M., Бакунина И.Ю., Ким Н.Ю., Исаков ВВ., Глазунов В.П., Звягинцева Т.Н. Выделение очищенного фукоидана из природного комплекса с полифенолами и его характеристика. Хим раст сырья. — 2004. — С. 15—24. / Urvanceva A.M., Bakunina I.Ju., Kim N.Ju., Isakov V.V., Glazunov V.P., Zvjaginceva T.N. Vydelenie ochish-hennogo fukoidana iz prirodnogo kompleksa s polifenolami i ego harak-teristika. Him rast syr'ja 2004: 15—24. [In Russian]
49. Запорожец T.C., Кузнецова T.A., Смолина Т.П., ШевченкоН.М., Звягинцева Т.Н., Беседнова H.H. Иммунотропные и антикоагулянтные свойства фукоидана из бурой водоросли Fucus evanescens: перспективы применения в медицине. Журн микробиол эпидемиол и им-мунобиол. — 2006. — № 53. — С. 54—58. / Zaporozhec T.S., Kuznecova T.A., Smolina T.P., Shevchenko N.M., Zvjaginceva T.N., Besednova H.H. Immunotropnye i antikoaguljantnye svojstva fukoidana iz buroj vodor-osli Fucus evanescens: perspektivy primenenija v medicine. Zh mikrobi-ol epidemiol i immunobiol 2006; 53: 54—58. [In Russian]
50. Макаренкова И.Д., Леонова Г.Н., Ма^тровская O.C., Звягинцева Т.Н., Имбс Т.И., Ермакова С.П. et al. Противовирусная активность сульфатированных полисахаридов из бурых водорослей при экспериментальном клещевом энцефалите: связь структуры и функции. Тихоокеан мед жур. — 2012/ — № 1. — С. 44—46. / Makarenkova I.D., Leonova G.N., Majstrovskaja O.S., Zvjaginceva T.N., Imbs T.I., Ermakova S.P. i dr. Protivovirusnaja aktivnost' sul'fatirovannyh polisa-haridov iz buryh vodoroslej pri jeksperimental'nom kleshhevom jence-falite: svjaz' struktury i funkcii. Tihookean medicin zhur 2012; 1: 44— 46. [In Russian]
51. Беседнова H.H., Кузнецова T.A., Запорожец T.C., Звягинцева Т.Н. Морские бурые водоросли — источник новых фармацевтических субстанций антибактериальной направленности. Антибиотики и хи-миотер. - 2015. - Т. 60. - № 3-4. - С. 31—41. / Besednova H.H., Kuznecova T.A., Zaporozhec T.S., Zvjaginceva T.N. Morskie burye vodor-osli — istochnik novyh farmacevticheskih substancij antibakterial'noj napravlennosti. Antibiotiki i khimioter 2015; 60: 3—4: 31—41. [In Russian]
52. Kwak J.-Y. Fucoidan as a Marine Anticancer Agent in Preclinical Development. Mar Drugs 2014; 12: 2: 851.
53. Ustyuzhanina N.E., Bilan M.I., Ushakova N.A., Usov A.I., Kiselevskiy M.V., Nifantiev N.E. Fucoidans: Pro- or antiangiogenic agents? Glycobiology 2014; 24: 12: 1265—1274.
54. Schaeffer D.J., Krylov V.S. Anti-HIV activity of extracts and compounds from algae and cyanobacteria. Ecotoxicol Environ Saf 2000; 45: 3: 208—227.
55. Nishino T., Yokoyama G., Dobashi K., Fujihara M., Nagumo T. Isolation, purification, and characterization of fucose-containing sulfated polysac-charides from the brown seaweed Ecklonia kurome and their blood-anticoagulant activities. Carbohydr Res 1989; 186: 1: 119—129.
56. Blondin C., Chaubet F., Nardella A., Sinquin C., Jozefonvicz J. Relationships between chemical characteristics and anticomplementary activity of fucans. Biomaterials 1996; 17: 6: 597—603.
57. Ushakova N., Morozevich G., Ustyuzhanina N., Bilan M., Usov A., Nifantiev N. et al. Anticoagulant activity of fucoidans from brown algae. Biochem (Mosc) Suppl Ser B Biomed Chem 2008; 3: 1: 77—83.
58. Climent M.-J., Tissot B., Chevolot L., Adjadj E., Du Y., Curmi P.A. et al. NMR characterization and molecular modeling of fucoidan showing the importance of oligosaccharide branching in its anticomplementary activity. Glycobiology 2010; 20: 7: 883—894.
59. Zhu W., Ooi V.E., Chan P.K., Ang P.O., Jr. Isolation and characterization of a sulfated polysaccharide from the brown alga Sargassum patens
and determination of its anti-herpes activity. Biochem Cell Biol 2003; 81: 1: 25-33.
60. Witvrouw M, De Clercq E. Sulfated polysaccharides extracted from sea algae as potential antiviral drugs. Gen Pharmacol 1997; 29: 4: 497—511.
61. Boisson-Vidal C, Chaubet F, Chevolot L, Sinquin C, Theveniaux J., Millet J. et al. Relationship between antithrombotic activities of fucans and their structure. Drug Dev Res 2000; 51: 4: 216—224.
62. Dace R, McBride E, Brooks K, Gander J, Buszko M, Doctor V.M. Comparison of the anticoagulant action of sulfated and phosphorylated polysaccharides. Thromb Res 1997; 87: 1: 113—121.
63. Qiu X., Amarasekara A., Doctor V. Effect of oversulfation on the chemical and biological properties of fucoidan. Carbohydr Polym 2006; 63: 2: 224—228.
64. Nishino T, Nagumo T. Anticoagulant and antithrombin activities of oversulfated fucans. Carbohydr Res 1992; 229: 2: 355—362.
65. Soeda S, Sakaguchi S, Shimeno H, Nagamatsu A. Fibrinolytic and anticoagulant activities of highly sulfated fucoidan. Biochem Pharmacol 1992; 43: 8: 1853—1858.
66. Soeda S, Fujii N, Shimeno H, Nagamatsu A. Oversulfated fucoidan and heparin suppress endotoxin induction of plasminogen activator inhibitor-1 in cultured human endothelial cells: their possible mechanism of action. Biochim Biophys Acta 1995; 1269: 1: 85—90.
67. Wang J., Zhang Q, Zhang Z, Song H, Li P. Potential antioxidant and anticoagulant capacity of low molecular weight fucoidan fractions extracted from Laminaria japonica. Int J Biol Macromol 2010; 46: 1: 6—12.
68. Lmbs T.I., Skriptsova A.V., Zvyagintseva T.N. Antioxidant activity of fucose-containing sulfated polysaccharides obtained from Fucus evanescens by different extraction methods. J Appl Phycol 2015; 27: 1: 545—553.
69. Maruyama H, Tanaka M, Hashimoto M, Inoue M, Sasahara T. The suppressive effect of Mekabu fucoidan on an attachment of Cryptosporidium parvum oocysts to the intestinal epithelial cells in neonatal mice. Life Sci 2007; 80: 8: 775—781.
70. YingP., ShakibaeiM, PatankarM.S., ClavijoP., BeavisR.C., Clark G.F. et al. The malaria circumsporozoite protein: interaction of the conserved regions I and Il-plus with heparin-like oligosaccharides in heparan sulfate. Exp Parasitol 1997; 85: 2: 168—182.
71. Adhikari U, Mateu C.G., Chattopadhyay K, Pujol C.A., Damonte E.B., Ray B. Structure and antiviral activity of sulfated fucans from Stoechospermum marginatum. Phytochemistry 2006; 67: 22: 2474—2482.
72. Soeda S, Kozako T, Iwata K, Shimeno H.Oversulfated fucoidan inhibits the basic fibroblast growth factor-induced tube formation by human umbilical vein endothelial cells: its possible mechanism of action. Biochim Biophys Acta 2000; 1497: 1: 127—134.
73. Koyanagi S., Tanigawa N., Nakagawa H, Soeda S, Shimeno H. Oversulfation of fucoidan enhances its anti-angiogenic and antitumor activities. Biochem Pharmacol 2003; 65: 2: 173—179.
74. Teruya T, Konishi T., Uechi S., Tamaki H, Tako M.Anti-proliferative activity of oversulfated fucoidan from commercially cultured Cladosiphon okamuranus Tokida in U937 cells. Int J Biol Macromol 2007; 41: 3: 221—226.
75. Park J.-S., Kim A., Kim E.-H., Suh H.-S., WonChul C. Increased anticancer activity by the sulfated fucoidan from korean brown seaweeds. Journal of the Korean Chemical Society 2002; 46: 2: 151—156.
76. Dbrig J., Bruhn T., Zurborn K.-H., Gutensohn K., Bruhn H.D., Buress L. Anticoagulant fucoidan fractions from Fucus vesiculosus induce platelet activation in vitro. Thromb Res 1997; 85: 6: 479—491.
77. Soeda S., Ishida S., Shimeno H., Nagamatsu A. Inhibitory effect of oversulfated fucoidan on invasion through reconstituted basement membrane by murine lewis lung carcinoma. Cancer Sci 1994; 85: 11: 1144—1150.
78. Wang J., Liu L., Zhang Q., Zhang Z., Qi H., Li P. Synthesized oversul-phated, acetylated and benzoylated derivatives of fucoidan extracted from Laminaria japonica and their potential antioxidant activity in vitro. Food Chem 2009; 114: 4: 1285—1290.
79. Soeda S., Ishida S., Honda O., Shimeno H., Nagamatsu A. Aminated fucoidan promotes the invasion of 3 LL cells through reconstituted basement membrane: its possible mechanism of action. Cancer Lett 1994; 85: 1: 133—138.
80. Lapikova E., Drozd N., Tolstenkov A., Makarov V., Zvyagintseva T., Shevchenko N. et al. Inhibition of thrombin and factor Xa by Fucus evanescens fucoidan and its modified analogs. Bull Exp Biol Med 2008; 146: 3: 328—333.
81. Becker C.F., Guimarzes J.A., Mourzo P.A.S., Verli H. Conformation of sulfated galactan and sulfated fucan in aqueous solutions: Implications to their anticoagulant activities. J Mol Graphics Model 2007; 26: 1: 391—399.
82. Morya V., Kim J., Kim E.-K. Algal fucoidan: structural and size-dependent bioactivities and their perspectives. Appl Microbiol Biotechnol 2012; 93: 1: 71—82.
83. Durig J., Bruhn T, Zurborn K.-H, Gutensohn K, Bruhn H.D., BUress L. Anticoagulant fucoidan fractions from Fucus vesiculosus induce platelet activation in vitro. Thromb Res 1997; 85: 6: 479—491.
84. Chandнa N.P., Matsuhiro B. Characterization of a fucoidan from Lessonia vadosa (Phaeophyta) and its anticoagulant and elicitor properties. Int J Biol Macromol 2008; 42: 3: 235—240.
85. Zhu Z, Zhang Q, Chen L, Ren S, Xu P., Tang Y. et al. Higher specificity of the activity of low molecular weight fucoidan for thrombin-induced platelet aggregation. Thromb Res 2010; 125: 5: 419—426.
86. Nishino T, Nagumo T, Kiyohara H, Yamada H.Structural characterization of a new anticoagulant fucan sulfate from the brown seaweed Ecklonia kurome. Carbohydr Res 1991; 211: 1: 77—90.
87. Pomin V.H., Valente A.P., Pereira M.S., Mourzo P.A.S. Mild acid hydrolysis of sulfated fucans: a selective 2-desulfation reaction and an alterna-
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Хильченко Станислав Русланович — научный сотрудник Любекский институт экспериментальной дерматологии, Любек, Германия
Запорожец Татьяна Станиславовна — д. м. н., заместитель директора по научной работе, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова» (НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова), Владивосток Звягинцева Татьяна Николаевна — д. х. н., профессор, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии
tive approach for preparing tailored sulfated oligosaccharides. Glycobiology 2005; 15: 12: 1376—1385.
88. Park S.-B, Chun K.-R., Kim J.-K., Suk K., Jung Y.-M., Lee W.-H. The differential effect of high and low molecular weight fucoidans on the severity of collagen-induced arthritis in mice. Phytother Res 2010; 24: 9: 1384—1391.
89. Goor Y., Goor O., Wollman Y., Chernichovski T., SchwartzD., Cabili S. et al. Fucoidin, an inhibitor of leukocyte adhesion, exacerbates acute ischemic renal failure and stimulates nitric oxide synthesis. Scand J Urol Nephrol 2006; 40: 57—62.
90. Dittrich S., Lippek F., Gratopp A., Grosse-Siestrup C., Lange P.E., Buhrer C. Intravascular granulocyte aggregates caused by the selectin-binding carbohydrate fucoidin in pig kidneys. Clin Exp Pharmacol Physiol 2002; 29: 10: 909—914.
им. Г. Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИБОХ ДВО РАН), Владивосток Шевченко Наталья Михайловна — к. х. н., старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г. Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук (ТИБОХ ДВО РАН), Владивосток
Беседнова Наталия Николаевна — д. м. н., академик РАН, главный научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова» (НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Г. П. Сомова), Владивосток
