Preview

Антибиотики и Химиотерапия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Роль сульфатных групп в фукоидане из Fucus evanescens в стимуляции продукции провоспалительных цитокинов клетками периферической крови человека in vitro

https://doi.org/10.37489/0235-2990-2020-65-5-6-3-10

Полный текст:

Аннотация

Фукоиданы, сульфатированные полисахариды бурых водорослей (Phaeophyceae), обладают широким спектром биологической активности. Молекулярная структура фукоиданов и оценка роли структурных элементов в проявлении их биологических свойств до настоящего времени остаются предметом активного изучения и уточнения. В работе представлены результаты изучения роли сульфатных и ацетильных групп в фукоидане из бурой водоросли Fucus evanescens в модуляции продукции провоспалительных цитокинов клетками гепаринизированной нефракционированной периферической крови человека (КПКЧ). Ьатериал и методы. КПКЧ инкубировали с нативным фукоиданом и его дезацетилированными и частично десульфатированными производными (100 мкг/мл). Концентрацию цитокинов в супернатантах определяли методом твёрдофазного иммуноферментного анализа с использованием коммерческих тест-систем. Результаты. Инкубирование КПКЧ с нативным фукоиданом приводило к повышению концентрации IL-6, TNF-α, IL-8 в супернатантах. Частичное удаление сульфатных групп у нативного фукоидана отменяло, либо уменьшало стимулирующий эффект в отношении продукции цитокинов IL-6, TNF-α, но не хемокина IL-8. Действие дезацетилированного фукоидана было сопоставимо с действием нативного полисахарида. Нативный полисахарид и его химически модифицированные производные не оказывали влияния на продукцию IFN-γ и IL-10. Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о значении сульфатных групп в реализации цитокин-индуцирующих свойств фукоидана из бурой водоросли F.evanescens.

Об авторах

С. Р. Хильченко
Любекский институт экспериментальной дерматологии
Германия

Хильченко Станислав Русланович — научный сотрудник

23562, Любек, Ратцебургер алли, 160



Т. С. Запорожец
Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г. П. Сомова
Россия

Запорожец Татьяна Станиславовна — д. м. н., заместитель директора по научной работе

Владивосток



Т. Н. Звягинцева
Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г. Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук
Россия

Звягинцева Татьяна Николаевна — д. х. н., профессор

Владивосток



Н. М. Шевченко
Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г. Б. Елякова Дальневосточного отделения Российской академии наук
Россия

Шевченко Наталья Михайловна — к. х. н., старший научный сотрудник

Владивосток



Н. Н. Беседнова
Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г. П. Сомова
Россия

Беседнова Наталья Николаевна — д. м. н., академик РАН, главный научный сотрудник

Владивосток



Список литературы

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. Morya V.K., Kim J., Kim E.-K. Algal fucoidan: structural and sizedependent bioactivities and their perspectives. Appl Microbiol Biotechnol 2012; 93: 1: 71–82.

3. Besednova N.N., Zaporozhets T.S., Somova L.M., Kuznetsova T.A. Review: prospects for the use of extracts and polysaccharides from marine algae to prevent and treat the diseases caused by Helicobacter pylori. Helicobacter 2015; 20: 2: 89–97.

4. БЕСЕДНОВА H.H., КУЗНЕЦОВА Т.А., ЗАПОРОЖЕЦ Т.С., ЗВЯГИНЦЕВА Т.Н. Морские бурые водоросли — источник новых фармацевтических субстанций антибактериальной направленности. Антибиотики и химиотер. — 2015. — Т. 60. — № 3–4. — С. 31–41. / Besednova N.N., Kuznecova T.A., Zaporozhec T.S., Zvjaginceva T.N. Morskie burye vodorosli — istochnik novyh farmacevticheskih substancij antibakterial'noj napravlennosti. Antibiotiki i Khimioter 2015; 60: 3–4: 31–41. [in Russian]

5. Sagawa T.I.H., Kato I. Fucoidan as functional foodstuff. Structure and biological potency. Japan J Phycol (Sorui) 2003; 51: 19–25.

6. Sezer A.D., Akbug˘a J. Fucosphere — new microsphere carriers for peptide and protein delivery: preparation and in vitro characterization. J Microencaps 2006; 23: 5: 513–522.

7. Manivasagan P., Hoang G., Santha Moorthy M., Mondal S., Minh Doan V.H., Kim H. et al. Chitosan/fucoidan multilayer coating of gold nanorods as highly efficient near-infrared photothermal agents for cancer therapy. Carbohydr Polym 2019; 211: 360–369.

8. Millet J., Jouault S.C., Mauray S., Theveniaux J., Sternberg C., Vidal C.B. et al. Antithrombotic and anticoagulant activities of a low molecular weight fucoidan by the subcutaneous route. Thromb Haemost 1999; 81: 3: 391–395.

9. Irhimeh M.R., Fitton J.H., Lowenthal R.M. Pilot clinical study to evaluate the anticoagulant activity of fucoidan. Blood Coagul Fibrinolysis 2009; 20: 7: 607–610.

10. Tokita Y., Nakajima K., Mochida H., Iha M., Nagamine T. Development of a fucoidan-specific antibody and measurement of fucoidan in serum and urine by sandwich ELISA. Biosci Biotechnol Biochem 2010; 74: 2: 350–357.

11. Zvyagintseva T.N., Shevchenko N.M., Popivnich I.B., Isakov V.V., Scobun A.S., Sundukova E.V. et al. A new procedure for the separation of watersoluble polysaccharides from brown seaweeds. Carbohydr Res 1999; 322: 1–2: 32–39.

12. Chizhov A.O., Dell A., Morris H.R., 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.

13. Usov A.I. Structural analysis of red seaweed galactans of agar and carrageenan groups. Food Hydrocoll 1998; 12: 301–308.

14. Menshova R.V., Shevchenko N.M., Imbs T.I., Zvyagintseva T.N., Malyarenko O.S., Zaporoshets T.S. et al. Fucoidans from brown alga Fucus evanescens: structure and biological activity. Frontiers in Marine Science 2016; 3: 129: 1–9.

15. Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Rebers P.A., Smith F. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Anal Chem 1956; 28: 3: 350–356.

16. Dodgson K.S. Determination of inorganic sulphate in studies on the enzymatic and non-enzymatic hydrolysis of carbohydrate and other sulphate esters. Biochem J 1961; 78: 2: 312–319.

17. Kincaid C. Guidelines for Selecting the Covariance Structure in Mixed Model Analysis. В кн.: Proceedings of the 30th annual SAS Users Group conference; 10–13.04.2005; Philadelphia, Pennsylvania. С. 1–8.

18. Littell R.C., Milliken G.A., Stroup W.W., Wolfinger R.D., Schabenberger O. SAS® for Mixed Models. 2nd — Cary, NC: SAS Institute Inc., 2006.

19. Citkowska A., Szekalska M., Winnicka K. Possibilities of fucoidan utilization in the development of pharmaceutical dosage forms. Mar Drugs 2019; 17: 8: 458.

20. Hwang P.-A., Yan M.-D., Lin H.-T.V., Li K.-L., Lin Y.-C. Toxicological Evaluation of Low Molecular Weight Fucoidan in vitro and in vivo. Mar Drugs 2016; 14: 7: 121.

21. Bittkau K.S., Dörschmann P., Blümel M., Tasdemir D., Roider J., Klettner A. et al. Comparison of the effects of fucoidans on the cell viability of tumor and non-tumor cell lines. Mar Drugs 2019; 17: 8: 441.

22. Soeda S., Sakaguchi S., Shimeno H., Nagamatsu A. Fibrinolytic and Anticoagulant Activities of Highly Sulfated Fucoidan. Biochem Pharmacol 1992; 43: 8: 1853–1858.

23. Dürig J., Bruhn T., Zurborn K.-H., Gutensohn K., Bruhn H.D., Be´ress L. Anticoagulant fucoidan fractions from Fucus vesiculosus induce platelet activation in vitro. Thromb Res 1997; 85: 6: 479–491.

24. 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.

25. Do H., Kang N.-S., Pyo S., Billiar T.R., Sohn E.-H. Differential regulation by fucoidan of IFN-γ-induced NO production in glial cells and macrophages. J Cell Biochem 2010; 111: 5: 1337-1345.

26. Omar H.E.-D.M., Saad Eldien H.M., Badary M.S., Al-Khatib B.Y., AbdElgaffar S.K. The immunomodulating and antioxidant activity of fucoidan on the splenic tissue of rats treated with cyclosporine A. The Journal of Basic & Applied Zoology 2013; 66: 5: 243–254.

27. Jin J.O., Yu Q. Fucoidan delays apoptosis and induces pro-inflammatory cytokine production in human neutrophils. Int J Biol Macromol 2015; 73: 65–71.

28. Lean Q.Y., Eri R.D., Fitton J.H., Patel R.P., Gueven N. Fucoidan extracts ameliorate acute colitis. PLoS One 2015; 10: 6: e0128453.

29. Goor Y., Goor O., Wollman Y., Chernichovski T., Schwartz D., 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.

30. Zhang Q., Li N., Zhao T., Qi H., Xu Z., Li Z. Fucoidan inhibits the development of proteinuria in active Heymann nephritis. Phytother Res 2005; 19: 1: 50–53.

31. 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.

32. Pomin V.H., Mourão P.A. Structure, biology, evolution, and medical importance of sulfated fucans and galactans. Glycobiology 2008; 18: 12: 1016–1027.

33. Van Weelden G., Bobin´ski M., Okla K., Van Weelden W.J., Romano A., Pijnenborg J.M.A. Fucoidan structure and activity in relation to anti-cancer mechanisms. Mar Drugs 2019; 17: 1: 32.

34. Ale M.T., Meyer A.S. Fucoidans from brown seaweeds: an update on structures, extraction techniques and use of enzymes as tools for structural elucidation. RSC Advances 2013; 3: 22: 8131–8141.

35. ХИЛЬЧЕНКО С.Р., ЗАПОРОЖЕЦ Т.С., ЗВЯГИНЦЕВА Т.Н., ШЕВЧЕНКО Н.М., БЕСЕДНОВА Н.Н. Фукоиданы бурых водорослей: влияние элементов молекулярной архитектуры на функциональную активность. Антибиотики и химиотер. — 2018. — Т. 63. — № 9–10. — С. 69–79. / Hil'chenko, S.R., Zaporozhec, T.S., Zvjaginceva, T.N., Shevchenko, N.M., Besednova, N.N. Fukoidany buryh vodoroslej: vlijanie jelementov molekuljarnoj arhitektury na funkcional'nuju aktivnost'. Antibiotiki i Khimioter 2018; 63: 9–10: 69–79. [in Russian]

36. 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.

37. Black W.A.P. The seasonal variation in the combined L-fucose content of the common British Laminariaceae and Fucaceae. J Sci Food Agric 1954; 5: 9: 445–448.

38. Skriptsova A., Shevchenko N., Zvyagintseva T., Imbs T. Monthly changes in the content and monosaccharide composition of fucoidan from Undaria pinnatifida (Laminariales, Phaeophyta). J Appl Phycol 2010; 22: 1: 79–86.

39. 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.

40. Nishino T., Nishioka C., Ura H., Nagumo T. Isolation and partial characterization of a noval amino sugar-containing fucan sulfate from commercial Fucus vesiculosus fucoidan. Carbohydr Res 1994; 255: 213–224.

41. Zayed A., Ulber R. Fucoidan production: approval key challenges and opportunities. Carbohydr Polym 2019; 211: 289–297.

42. Zhang W., Oda T., Yu Q., Jin J.O. Fucoidan from Macrocystis pyrifera has powerful immune-modulatory effects compared to three other fucoidans. Mar Drugs 2015; 13: 3: 1084–1104.

43. Tissot B., Montdargenta B., Chevolota L., Varenneb A., Descroix S., Gareil P. et al. Interaction of fucoidan with the proteins of the complement classical pathway. Biochim Biophys Acta 2003; 1651: 5–16.

44. Zhang X.W., Liu Q., Thorlacius H. Inhibition of selectin function and leukocyte rolling protects against dextran sodium sulfate-induced murine colitis. Scand J Gastroenterol 2001; 36: 3: 270–275.

45. МАКАРЕНКОВА И.Д., ЕРМАКОВА С.П., АХМАТОВА Н.К., ИМБС Т.И., СЕМЕНОВА И.Б., ХОТИМЧЕНКО М.Ю. И СОАВТ. Фукоидан из бурой водоросли Fucus evanescens: иммунофенотипические и морфологические изменения дендритных клеток-эффекторов врождённого иммунитета. Тихоокеан мед жур. — 2018. — № 4. — С. 75–78. / Makarenkova, I.D., Ermakova, S.P., Ahmatova, N.K., Imbs T.I., Semenova I.B., Hotimchenko M.Ju. i soavt. Fukoidan iz buroj vodorosli Fucus evanescens: immunofenotipicheskie i morfologicheskie izmenenija dendritnyh kletok-jeffektorov vrozhdennogo immuniteta. Tihookean med zhur 2018; 4: 75–78. [in Russian]

46. Miyazaki Y., Nakamizo M., Tsuji H., Kirino T., Saito Y., Kawahara K. et al. Enhancement of NK cell activity and Th1 immunity in healthy subjects by orally administered fucoidan mix. The Journal of Immunology 2012; 188: 1 Supplement: 162.35-.35.

47. Kuznetsova T.A. Fucoidan extracted from fucus evanescens brown algae corrects immunity and hemostasis disorders in experimental endotoxemia. Bull Exp Biol Med 2009; 147: 1: 66–69.

48. Choi E.M., Kim A.J., Kim Y.O., Hwang J.K. Immunomodulating activity of arabinogalactan and fucoidan in vitro. J Med Food 2005; 8: 4: 446–453.

49. Khil'chenko S.R., Zaporozhets T.S., Shevchenko N.M., Zvyagintseva T.N., Vogel U., Seeberger P. et al. Immunostimulatory activity of fucoidan from the brown alga Fucus evanescens: role of sulfates and acetates. J Carbohydr Chem 2011; 30: 4–6: 291–305.

50. Jin J.-O., Zhang W., Du J.-Y., Wong K.-W., Oda T., Yu Q. Fucoidan can function as an adjuvant in vivo to enhance dendritic cell maturation and function and promote antigen-specific T cell immune responses. PLoS One 2014; 9: 6: e99396.

51. Gill S.K., Islam N., Shaw I., Ribeiro A., Bradley B., Brien T.O. et al. Immunomodulatory effects of natural polysaccharides assessed in human whole blood culture and THP-1 cells show greater sensitivity of whole blood culture. Int Immunopharmacol 2016; 36: 315–323.

52. Prabu D.L., Sahu N.P., Pal A.K., Dasgupta S., Narendra A. Immunomodulation and interferon gamma gene expression in sutchi cat fish, Pangasianodon hypophthalmus: effect of dietary fucoidan rich seaweed extract (FRSE) on pre and post challenge period. Aquacult Res 2016; 47: 1: 199–218.

53. Park H.Y., Han M.H., Park C., Jin C.-Y., Kim G.-Y., Choi I.-W. et al. Anti-inflammatory effects of fucoidan through inhibition of NF-κB, MAPK and Akt activation in lipopolysaccharide-induced BV2 microglia cells. Food Chem Toxicol 2011; 49: 8: 1745–1752.

54. Saito A., Yoneda M., Yokohama S., Okada M., Haneda M., Nakamura K. Fucoidan prevents concanavalin A-induced liver injury through induction of endogenous IL-10 in mice. Hepatology Research 2006; 35: 3: 190–198.

55. 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.

56. Wang J., Liu L., Zhang Q., Zhang Z., Qi H., Li P. Synthesized oversulphated, acetylated and benzoylated derivatives of fucoidan extracted from Laminaria japonica and their potential antioxidant activity in vitro. Food Chem 2009; 114: 4: 1285–1290.

57. Teruya T., Tatemoto H., Konishi T., Tako M. Structural characteristics and in vitro macrophage activation of acetyl fucoidan from Cladosiphon okamuranus. Glycoconj J 2009; 26: 8: 1019–1028.

58. Haroun-Bouhedja F., Ellouali M., Sinquin C., Boisson-Vidal C. Relationship between sulfate groups and biological activities of fucans. Thromb Res 2000; 100: 5: 453–459.

59. 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.

60. 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.

61. 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.

62. 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.

63. 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.

64. 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.

65. Cao S., He X., Qin L., He M., Yang Y., Liu Z. et al. Anticoagulant and antithrombotic properties in vitro and in vivo of a novel sulfated polysaccharide from marine green alga Monostroma nitidum. Mar Drugs 2019; 17: 4.

66. 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.

67. Liewert I., Ehrig K., Alban S. Effects of fucoidans and heparin on reactions of neutrophils induced by IL-8 and C5a. Carbohydr Polym 2017; 165: 462–469.

68. Mizuno M., Nishitani Y., Hashimoto T. Different suppressive effects of fucoidan and lentinan on IL-8 mRNA expression in in vitro gut inflammation. Biosci Biotechnol Biochem 2009; 73: 10: 2324–2325.

69. Moon H.J., Park K.S., Ku M.J., Lee M.S., Jeong S.H., Imbs T.I. et al. Effect of Costaria costata Fucoidan on Expression of Matrix Metalloproteinase-1 Promoter, mRNA, and Protein. J Nat Prod 2009; 72: 10: 1731–1734.

70. Kumolosasi E., Salim E., Jantan I., Ahmad W. Kinetics of intracellular, extracellular and production of pro-inflammatory cytokines in lipopolysaccharide stimulated human peripheral blood mononuclear cells. Tropical Journal of Pharmaceutical Research 2014; 13: 4: 536–543.

71. Rinaudo M. Chitin and chitosan: properties and applications. Progress in Polymer Science 2006; 31: 7: 603–632.


Для цитирования:


Хильченко С.Р., Запорожец Т.С., Звягинцева Т.Н., Шевченко Н.М., Беседнова Н.Н. Роль сульфатных групп в фукоидане из Fucus evanescens в стимуляции продукции провоспалительных цитокинов клетками периферической крови человека in vitro. Антибиотики и Химиотерапия. 2020;65(5-6):3-10. https://doi.org/10.37489/0235-2990-2020-65-5-6-3-10

For citation:


Khil'chenko S.R., Zaporozhets T.S., Zvyagintseva T.N., Shevchenko N.M., Besednov N.N. The Role of Sulfates in Fucoidan Extracted from Fucus evanescens in Proinflammatory Cytokines Production by Human Peripheral Blood Cells in vitro. Antibiotics and Chemotherapy. 2020;65(5-6):3-10. (In Russ.) https://doi.org/10.37489/0235-2990-2020-65-5-6-3-10

Просмотров: 72


ISSN 0235-2990 (Print)