Иммунотропные свойства I->3; I->6-b-D-глюканов - НП Курсив (812) 363-06-28
НП Курсив (812) 363-06-28

+7 (812) 363-06-28


Иммунотропные свойства I->3; I->6-b-D-глюканов
Беседнова Н.Н., Иванушко Л.А., Звягинцева Т.Н., Елякова Л.А.
НИИ эпидемиологии и микробиологии СО РАМН, Тихоокеанский институт биоорганической химии ДВО РАН, Владивосток
Полисахариды - самые распространенные в природе биополимеры. Они разнообразны по структуре и физико-химическим свойствам, могут быть малорастворимыми и нерастворимыми в воде. В большинстве своем они малотоксичны или нетоксичны, в отличие от липополисахаридов и других комплексных углеводов, не обладают антигенными и пирогенными свойствами.
Значительный интерес как биологически активные вещества, обладающие иммуномодулирующими, противоопухолевыми, радиопротекторными и противовоспалительными свойствами, представляют I->3; I->6-b-D-глюканы [1-6].
I->3;I->6-b-D-глюканы являются полифункциональными веществами. Они присутствуют в клеточных стенках многих растений, водорослей и грибов, продуцируются рядом бактерий в виде экзополисахаридов.
В основе биологической активности b-D-глюканов лежат прежде всего их иммуностимулирующие свойства [1, 2, 6], хотя радиопротекторное действие может быть обусловлено способностью b-D-глюканов связывать свободные радикалы [9], противоопухолевое - появлением регрессирующего опухоль фактора в ответ на введение глюкана [10], противовоспалительное действие - появлением в сыворотке крови фактора, стимулирующего продукцию транспортных белков острой фазы [11].
Выявление особенностей структуры b-D-глюканов, отвечающих за их биологическую активность, в частности за их иммунотропные свойства, представляет несомненный интерес и число работ, посвященных этому вопросу, постоянно растет. В связи с этим мы сделали попытку систематизировать имеющиеся к настоящему времени литературные материалы, освещающие влияние b-D-глюканов на различные звенья иммунной системы организма.
Свойства b-D-глюканов, полученных из дрожжей, представлены в работах Н.П. Елинова [1], М.А. Кашкиной [12], Г.Е. Аркадьевой [13]. Именно школе Н.П. Елинова принадлежат приоритетные исследования иммуномодулирующих, противоопухолевых и радиозащитных свойств b-маннанов и b-глюкана из дрожжей.
Большое число работ посвящено изучению сложного полимера полисахаридной природы, выделенного из оболочки дрожжей Saccharomyces cerevisiae [14-18]. Действующим началом является I->3; I->6-b-D-глюкан. В работах американских авторов приводятся результаты изучения подобных иммуномодуляторов, например, так называемого "частичкового" дрожжевого глюкана Р. Была выделена и растворимая фракция глюкана Р.
В США этот I->3;I->6-b-D-глюкан из дрожжей под названием Zymocel (содержание глюкана 95%) выпускается в качестве иммуностимулятора и противоопухолевого препарата в виде апирогенной суспензии по 100 мг в ампуле [17]. N.R. DiLuzio [19] характеризует глюканы как стимуляторы иммунитета широкого спектра действия, повышающие резистентность организма к бактериальным, вирусным, грибковым, паразитарным инфекциям, новообразованиям, а также, как эффективные адъюванты при вакцинации.
Было установлено также, что b-D-глюканы стимулируют кроветворение как у интактных, так и у сублетально облученных животных [20]. S. Abe et а1. [20] показали усиление реакции гиперчувствительности замедленного типа под действием различных глюканов. M.L Patchen [21] отметил положительное действие b-глюканов на кроветворение у интактных животных и стимуляцию кроветворения в костном мозге и селезенке мышей, подвергшихся тотальному облучению g-лучами 60Со. Свойства глюканов представлены также в последних обзорах [3, 4, 5].
В 1969 г. из гриба Lentinus edodes (Шиитаке) был получен b-D-глюкан, названный лентинаном, который обратил на себя внимание выраженным противоопухолевым действием [22, 23]. Его иммуномодулирующее действие освещено в ряде работ [24, 25]. Лентинан и шизофиллан - I->3; I->6-b-D-глюканы из грибов - используются при лечении рака легких, желудка, толстой кишки и шейки матки в дозах от 2 до 30 мг с введением их 1-2 раза в неделю. Эти препараты значительно продлевают жизнь пациентов со 2-й степенью рака [26, 27].
Из простых и многоклеточных грибов был получен ряд глюканов, обладающих не только туморицидной активностью, но и способностью усиливать антиинфекционную резистентность организма. Наиболее эффективные иммуномодуляторы были выделены из S.cerevisiae, L.edodes и S.commune. Подробная характеристика биологической активности и химической структуры глюканов, выделенных из грибов и лишайников, представлена в обзорах Ю.С. Оводова и соавт. [28] и др. [2, 3]. Анализ литературных данных показал, что структуру, подобную лентинану, имеют и другие полисахариды, выделенные из съедобных и базидиальных грибов. Все они являются I->3; I->6-b-D-глюканами и обладают иммуномодулирующей активностью, обусловленной стимуляцией клеточного иммунитета. В обзорах дана характеристика таких глюканов, как пахиман, выделенный из Poria cocos (I->3; I->6-b-D-глюкан), пахимаран - полученный из пахимана деградацией по Смиту, полиспирт кориолан - из Coridus versicolor (I->3;I->3-b-D-глюкан), склероглюкан из Sclеrotium glucanicum (I->3;I->6-b-D-глюкан). В литературе представлен целый ряд b-D-глюканов, обладающих противоопухолевым действием: курдлан из грамотрицательных бактерий Alcaligenes faecalis var. mixogenes [29]; I->3; I->6-b-D-глюкан из плодовых тел Grifola frondosa (гриб Мейтаке); лехинан, изолехинан, пустулан - из лишайников [30]. Однако Р.М. Хаитов и соавт. [31], ссылаясь на J.W. Hadden [32], сообщают только о двух препаратах на основе b-D-глюканов (крестин и лентинан), разрешенных к применению в зарубежных клиниках. Авторы отмечают, что эти препараты, а также глюкан, полученный в США (Zymocel), усиливают микробицидную и туморицидную активность макрофагов и индуцируют синтез монокинов: интерлейкина 1, фактора некроза опухоли и фактора стимуляции роста колоний. Многие из вышеперечисленных глюканов находятся на различных стадиях изучения или внедрения в практическую медицину.
Ряд публикаций посвящен изучению структуры и биологической активности полисахаридов, выделенных из морской флоры и фауны [3, 4, 33-35].
Так, на основе ламинаранов (I->3; I->6-b-D-глюканов), выделенных из морских бурых водорослей порядка Ламинариевые, был синтезирован сульфатированный ламинарин [34]. Изучение этого глюкана показало его способность повышать неспецифическую резистентность организма экспериментальных животных к развитию инфекционного и опухолевого процессов.
Большой интерес представляет цикл совместных работ, проведенных в Тихоокеанском институте биоорганической химии ДВО РАН под руководством профессора Л.А. Еляковой и в НИИ эпидемиологии и микробиологии под руководством члена-корреспондента РАМН Н.Н. Беседновой, посвященных изучению структуры и биологического действия I->3;I->6- FPRIVATE "TYPE=PICT;ALT=$\beta$" -D-глюканов морского происхождения [3, 4, 35].
Влияние b-D-глюканов на резистентность к инфекции
Способность различных b-D-глюканов защищать животных от гибели при заражении их патогенными микроорганизмами была показана многими авторами [1, 4, 12, 13]. М.А. Кашкиной [12] отмечено повышение резистентности животных к заражению Е.coli и S.aureus полисахаридами из Rhodotorula rubra и Sprobolomyces sp.
В работе Г.Е. Аркадьевой [13] показано, что комплексный препарат (глюкоманнан) из Actinomyces coelicolor при введении за сутки до заражения защищает 40-80% мышей от стафилококкового сепсиса.
Большое число работ посвящено изучению действия на резистентность организма глюканов Р и F. Установлено, что они повышают резистентность экспериментальных животных к индуцированным бактериальным [37, 38], вирусным [38] и паразитарным инфекциям [39]. Установлено благоприятное влияние глюкана Р на течение пневмококкового сепсиса. В последнем случае глюкан Р обеспечивал защиту 91% животных против 19% выживших животных в контроле.
Глюкан Р повышает эффективность антибиотикотерапии при перитонитах, вызываемых анаэробными бактериями [38], эффективен при ряде кожных инфекций, вызываемых S.aureus, Sporothrix schenckii, Cryptococcus nеоfоrmans и Myсоbасterium leprae [39].
При экспериментальных вирусных инфекциях установлен как профилактический, так и терапевтический эффект глюкана Р. Так, при инфицировании мышей вирусами венесуэльского энцефаломиелита лошадей и лихорадки долины Рифта наблюдается профилактический эффект препарата при его введении за 3 и 7 дней до инфицирования [38].
Применение глюкана Р в комплексном лечении дизентерии на фоне недостаточности клеточного иммунитета способствует санации больных и нормализации клеточного иммунитета [40]. При активном лечении острого и хронического бруцеллеза глюкан Р в сочетании с антибиотиками обеспечивает положительные иммунологические и нейрогуморальные сдвиги в организме больных [41].
Внутрибрюшинное введение лентинана повышает резистентность животных к экспериментальным инфекциям, индуцированным Е.coli, Р. aeruginosa, а также при локализованной грибковой инфекции, вызванной С.albicans. Показан эффект лентинана при респираторных заболеваниях, вызванных аденовирусами. Этот эффект был выражен и при профилактическом введении лентинана.
Японскими учеными показано профилактическое действие шизофиллана при заражении мышей S.aureus, Е.coli, P. aeruginosa, М. tuberculosis и С.albicans [42].
В наших исследованиях [4] было изучено влияние разных b-D-глюканов на резистентность мышей к заражению смертельной дозой Е.coli. Глюканы (ламинарин, аубазидан, пахиман, пустулан, транслам) вводили мышам внутривенно четырехкратно. Результаты проведенных экспериментов показали, что b-D-глюканы по защитному эффекту значительно отличаются друг от друга. Наиболее эффективными были транслам (защищал 86,5 6,8% мышей), пахиман (защищал 78 5,1% мышей) и пустулан (58,5 6,8% выживших животных).
Влияние глюканов на функциональную активность полиморфноядерных лейкоцитов и клеток системы мононуклеарных фагоцитов
К настоящему времени установлено, что иммуно-фармакологической мишенью глюканов являются клетки системы мононуклеарных фагоцитов [4, 43]. Показано увеличение массы органов, богатых клетками системы мононуклеарных фагоцитов, размеры и число которых значительно увеличиваются. Так, введение глюкана Р в дозе 0,8 мг на мышь внутривенно в течение трех дней подряд вызывает нарастание массы селезенки, которое достигает максимума на 10-й день [4, 43]. Размеры селезенки возвращаются к исходной величине к 30-му дню. Увеличение селезенки наблюдалось также при введении грифолана [44], транслама [4].
Результаты исследований показали, что распределение b-D-глюканов в органах, богатых клетками системы мононуклеарных фагоцитов, не зависит от способа их введения, то есть не является специфичным и отличается от такового у полисахарида другого происхождения. Однако путь введения оказывает определенное влияние на время максимального накопления метки в органах, богатых клетками системы мононуклеарных фагоцитов, а также на время полувыведения меченого полисахарида. Скорость и вид накопления радиоактивности в органах зависит от формы полисахарида - корпускулярной или растворимой [45].
Первичными акцепторами меченых дрожжевых глюканов, являются купферовские клетки печени, макрофаги селезенки, легких, костного мозга, перитонеальные макрофаги. Эффект стимуляции проявляется в виде пролиферации и активации моноцитов и макрофагов. Степень активации макрофагов in vivo зависит от дозы вводимого глюкана. Так, оптимальной для глюкана Р является доза 1 мг/кг, более высокие его дозы угнетают активность макрофагов, процесс этот тимуснезависимый [46]. Кроме того, глюкан Р потенцирует специфическую цитотоксическую активность макрофагов, которая возникает на 15-й день после иммунизации на фоне введения глюкана [46].
Показано, глюкан Р без опсонизации способен стимулировать макрофаги in vitro. Этой способностью обладают нерастворимые корпускулярные полисахариды, имеющие b-1->3-глюкозидные связи. Такая стимуляция является прямой и происходит без участия растворимых факторов макрофагов и лимфоцитов.
Установлено, что узнавание высокомолекулярных нерастворимых I->3;I->6-b-D-глюканов, запускающих альтернативный путь активации системы комплемента клетками системы мононуклеарных фагоцитов человека и мышей, происходит благодаря существованию на поверхности мембран этих клеток рецепторов I->3-b-D-глюканов. При введении в живой организм I->3;I->6-b-D-глюкан - глюкоманнан-белкового комплекса клеточных стенок пекарских дрожжей, узнавание его клетками иммунной системы может осуществляться, как минимум, в трех вариантах: посредством специфических рецепторов на поверхности клеток, опознающих либо b-глюкановую, либо маннановую составляющие, или через С3b компонент системы комплемента [48,49].
Прединкубация макрофагов мышей, активированных тиогликолятом, с растворимыми b-D-глюканами приводит к ингибированию фагоцитоза дрожжей, убитых нагреванием. Последующее восстановление фагоцитирующей способности было медленным и связанным с синтезом белка [50]. Кинетика ингибирования фагоцитоза дрожжевых клеток растворимым b-D-глюканом, сохранение эффекта ингибирования после полного его удаления путем отмывки клеток, низкая скорость восстановления способности клеток к фагоцитозу и его зависимость от синтеза белков свидетельствуют о том, что связывание растворимых b-D-глюканов с рецепторами приводит либо к их удалению с поверхности клеток, либо к их практически полной блокаде. Восстановление же фагоцитарной функции клеток связано с синтезом рецепторов [50].
Исследования, проведенные к настоящему времени, доказывают существование и индивидуальность b-D-глюканового рецептора на поверхности клеток иммунной системы животных и человека, его специфичность по отношению к I->3-b-D-глюканам и отличие от рецепторов маннана, Fc-IgG, фибронектина и комплемента [51].
К настоящему времени обнаружено еще несколько процессов, которые контролируются (или инициируются) благодаря связыванию I->3;I->6-b-D-глюкана с I->3-b-D-глюкановым рецептором [52]. Это инициирование моноцитов человека к синтезу лизосомальных ферментов, в частности, N-ацетилглюкозаминидазы [43], к секреции лейкотриенов [52] и H2O2 [49]. Так, высвобождение N-ацетилглюкозаминидазы после обработки моноцитов человека происходило в течение 2 ч и являлось дозозависимым. Инкубация моноцитов с растворимым дрожжевым I->3-b-D-глюканом ингибировала этот процесс (I50 ~ 50 мкг/мл), а предобработка моноцитов трипсином полностью отменяла его.
Нами [4] показано, что введение транслама вызывает значительное усиление поглотительной и переваривающей активности макрофагов интактных и облученных животных по отношению как к грамотрицательным, так и грамположительным микроорганизмам [4].
Таким образом, I->3; I->6-b-D-глюканы активируют клетки системы моноядерных фагоцитов как прямым путем, так и через систему комплемента. Продукты активации обеих систем, действуя через соответствующие рецепторы, вовлекают в воспалительно-иммунный процесс все большее количество мононуклеарных фагоцитов, полиморфноядерных лейкоцитов, лимфоцитов, тучных клеток и тромбоцитов. Эти продукты обеспечивают мобилизацию, кооперацию и регуляцию клеточных процессов иммунного ответа.
Стимулированные глюканами полиморфноядерные лейкоциты являются эффекторными клетками, разрушающими многие патогенные микроорганизмы, что, в свою очередь, оказывает существенное воздействие на течение и исход любого инфекционного процесса.
Парентеральное введение животным большинства I->3-b-D-глюканов, как и других полисахаридов, вызывает характерную двухфазную реакцию организма - лейкопению, возникающую в первые часы после введения препарата, а затем лейкоцитоз. Быстрота наступления лейкоцитарной реакции и выраженность изменений лейкоцитарной формулы варьирует в зависимости от вида b-D-глюкана. Интересно отметить, что внутривенное введение сингенной сыворотки, инкубированной с I->3;I->6-b-D-глюканом, вызывает значительную нейтропению, которая через 20-40 мин сменяется нейтрофилезом с одновременным увеличением количества лимфоцитов. Двухфазные изменения количества лейкоцитов связывают с двумя фрагментами активации альтернативного пути комплемента, содержащимися в инкубированной с I->3;I->6-b-D-глюканом сыворотке: С5а индуцирует нейтропению, а С3а - нейтрофилез.
При введении транслама [4] максимальное содержание лейкоцитов (в 2-4 раза выше исходного уровня) в периферической крови мышей было отмечено на 10-15 сутки, на 21 день их уровень возвращался к норме. Эффект носил дозозависимый характер, наиболее выраженный лейкоцитоз наблюдался при введении транслама в дозе 10 мг/кг. При этом под действием транслама значительно увеличивается и функциональная активность полиморфноядерных лейкоцитов по отношению к целому ряду микроорганизмов - как грамотрицательных, так и грамположительных [4].
Действие глюканов на Т- и В- лимфоциты
Как известно, I->3; I->6-b-D-глюканы из грибов - шизофиллан, лентинан, крестин уже давно используются при лечении злокачественных новообразований [22, 23, 26, 27]. Действуют эти глюканы прежде всего благодаря способности стимулировать Т-лимфоциты с увеличением уровня лимфокинов (ИЛ-1, TNF, фактора стимуляции роста колоний и др.), NK-клетки (натуральные киллеры) и макрофаги. Наиболее изучены механизмы действия лентинана [53]. Под влияниям этого препарата Т-клетки выделяют колониестимулирующий фактор, который в свою очередь запускает выделение макрофагами интерлейкина-1.
При изучении иммунологических механизмов действия лентинана на опухолевый рост была обнаружена его митогенная активность в отношении лимфоцитов больных и здоровых испытуемых. Было показано, что препарат не действует в экспериментах на бестимусных мышах nu/nu [54]. Это свидетельствует о том, что активность лентинана опосредована тимусзависимым механизмом.
Повышение продукции интерлейкина-1 при введении лентинана вызывает увеличение созревания пре-эффекторов в эффекторные клетки с выделением интерлейкина-2. Через продукцию интерлейкина-2, лентинан генерирует антиген-специфические цитотоксические Т-лимфоциты in vivo и in vitro [52], нормализует или усиливает функцию Т-хелперов.
В то же время лентинан восстанавливает пониженную ГЗТ к антигенам, ассоциированным с опухолями [52]. При этом была обнаружена корреляция между стимуляцией ГЗТ и проявлением роста сингенной опухоли. В дозах, эффективных для противоопухолевого действия, лентинан не активировал натуральные киллеры, однако многократное введение препарата вызывало активацию макрофагов in vivo. Оказалось, что наряду с активацией макрофагов посредством С3 происходит их активация при участии лимфокинов, вырабатываемых клетками с поверхностными маркерами Lyt 1+2-3- [55], что в свою очередь реализуется в усилении Т-Т-межклеточных взаимодействий и увеличении образования субпопуляций Т-амплифайеров (усилителей) и цитотоксических Т-лимфоцитов - эффекторов, вызывающих цитолиз без участия антител и комплемента.
Лентинан активирует не только антиген-специфические, но и антиген-неспецифические реакции против неопластических клеток. Стимулируя реакции альтернативного пути комплемента, лентинан действует на С3а и С3в, в результате чего генерируется неспецифическая цитотоксическая активность макрофагов. Препарат не действует на Т-супрессоры, в низких дозах несколько стимулирует В-клетки. Однако эффект лентинана зависит от дозы препарата, пути его введения, кратности и времени введения по отношению к антигену.
Стимулирующее действие на Т-клетки установлено также для шизофиллана [54], грифолана [55], транслама [4] и других глюканов.
При внутрибрюшинном введении глюкана Р на 7-й день количество Т-клеток в перитонеальной полости увеличивалось в 3 раза и достигало максимума к 35 дню. Оболочки дрожжевых клеток и глюкан Р на ранних стадиях введения стимулируют В-лимфоциты, а на поздних - Т-клетки. Внутривенное введение глюкана Р приводило к уменьшению в костном мозге количества клеток, образующих колонии В-лимфоцитов, на 5 и 11 дни. В то же время в селезенке количество этих клеток на 5, 11 и 17 дни увеличивалось. Механизм этих изменений не известен. Предполагают, что они связаны с мобилизацией клеток из костного мозга и угнетением клеток, образующих колонии В-лимфоцитов клетками, активированными глюканом Р.
Главным механизмом, с помощью которого иммунологические адъюванты подавляют рост локальных опухолей, является противоопухолевое действие естественных киллеров. Глюкан Р оказывает двоякое действие на натуральные киллеры: в одних случаях усиливает, а в других подавляет их функцию, что связано с концентрацией глюкана и временем воздействия на эти клеточные элементы [56]. По данным других авторов, все глюканы стимулируют натуральные киллеры.
Наши исследования, касающиеся нового I->3;I->6-b-D-глюкана транслама, показали, что этот биополимер стимулирует спонтанную и индуцированную митогенами (КонА и ФГА) пролиферацию спленоцитов мышей F1 (CBxC57BL/6). Показано, что при внесении транслама в культуру клеток селезенки в концентрациях 10 мкг/мл и 100 мкг/мл индекс стимуляции составил 1,3 и 1,5 раза соответственно. Добавление препаратов в культуру спленоцитов, стимулированных ФГА (50 мкг/мл), вызывало усиление пролиферации в 1,9 раза (доза транслама 10 мкг/мл) и 2,9 раза (доза транслама 100 мкг/мл). Внесение транслама в культуру клеток селезенки мышей, стимулированных КонА (5 мкг/мл), увеличивало пролиферацию клеток в 1,6 и 2,1 раза по отношению к контролю [4].
Стимуляция глюканами гемопоэза
Рядом авторов [4, 57, 58] установлен гемопоэз-стимулирующий эффект глюканов, который, по мнению W. Deimann и D. Fahimi [59], опосредован активированными макрофагами. При внутривенном введении глюканов их корпускулы захватываются селезеночными макрофагами, что приводит к локальному синтезу и выделению колониестимулирующего фактора этими клеточными элементами. Колониестимулирующий фактор стимулирует образование предшественников мононуклеарных фагоцитов селезенки, где происходит их пролиферация с увеличением размеров органа. Сходные изменения происходят в печени и легких [59]. В сыворотке крови повышается уровень гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора [60]. Колониестимулирующий фактор сыворотки индуцирует все виды колоний миелоцитарного ряда, что, вероятно, связано с участием Т-лимфоцитов в его продукции.
Колониестимулирующий фактор способствует нарастанию содержания предшественников гранулоцито-макрофагальной линии и ядросодержащих клеток костного мозга. Одновременно происходит увеличение количества лейкоцитов и моноцитов периферической крови [61].
1->3;I->6-b-D-глюкан наряду со стимуляцией образования колониестимулирующего фактора макрофагами способствует выделению эритропоэтина купферовскими клетками печени [62]. Растворимый глюкан F также, как и глюкан Р, стимулирует гемопоэз у облученных мышей. Однако доза глюкана F, необходимая для достижения эффекта, сопоставимого с эффектом глюкана Р, примерно в три раза превышает дозу частичкового глюкана и составляет 250 мкг/кг [16].
Нами [4] показано, что транслам способствует восстановлению после облучения эндо- и экзогенных КОЕ, числа лейкоцитов периферической крови, клеточности лимфоидных органов, клеточности костного мозга. Стимулирующее действие транслама на кроветворение может быть опосредовано активированными макрофагами и Т-лимфоцитами - клеточными мишенями этого биополимера. Как известно, гемопоэтическая и иммунная депрессия является широко известным феноменом, сопровождающим радиационное облучение и приводящим к развитию целого ряда осложнений в организме. Поэтому способность b-глюканов восстанавливать кроветворение в облученном организме представляет существенный фактор в выживаемости летально облученных животных. Этот эффект описан для глюкана Р [60], транслама [4] и других глюканов.
Связь структуры 1-3; 1-6-b-D-глюканов и действия их на иммунную систему организма
Степень активации иммунной системы, специфическое воздействие на те или иные ее элементы зависят от состава и структуры вводимого в организм глюкана. Определяющую роль во взаимодействии таких глюканов с элементами иммунной системы играет конформация молекулы в момент воздействия. Биологическая активность глюканов зависит и от многих других факторов: типа и конфигурации связей между составляющими остатками сахаров, степени разветвленности боковых цепей биополимеров, молекулярной массы полисахаридов, растворимости в воде и т.д. [1, 12, 64]. Структурные характеристики полисахаридов могут значительно различаться в зависимости от источника получения. Тип и конфигурация связей в структуре полисахаридов играют важную роль в проявлении иммуномодулирующей активности. Факт, что a-глюканы, например, мало или полностью не активны, можно объяснить тем, что они быстро гидролизуются гликозидазами организма [65]. Напротив, поскольку в периферической крови и тканях организма животных почти полностью отсутствуют b-глюканазы, b-глюканы оказываются своего рода стрессорными веществами, неспецифически активирующими защитные силы организма [1, 2].
Линейные I->3-b-D-глюканы (например, курдлан) являются эффективными в отношении стимуляции цитотоксичности полиморфноядерных лейкоцитов in vitro [66]. В то же время такие I->3-b-D-глюканы, как лентинан, шизофиллан, имеющие помимо b-1->3 связей, b-1->6 связанные остатки глюкозы в виде боковых цепей, не обладают такой активностью; то же относится и к дрожжевым глюканам. В других случаях наибольшее проявление биологической активности b-D-глюканов связано с оптимальным содержанием (чаще всего 20-30%) b-1->6-связанных остатков глюкозы в молекулах b-D-глюканов [2, 3]. Присутствие и содержание b-1->6-связей определяет пространственную структуру b-D-глюканов, которая напрямую связана с проявлением биологического действия этих полисахаридов [2, 3, 7].
Биологическая активность I->3-b-D-глюканов зависит не только от структуры, но и от молекулярной массы глюканов. Результаты исследований японских ученых показали, что потребление глюкозы макрофагами, продукция лизосомальных ферментов и продукция интерлейкина-1 уменьшаются с уменьшением молекулярной массы глюкана [44].
Однако те побочные явления, которые возникают при применении высокомолекулярных глюканов и тем самым ограничивают возможности использования их в клинике, побуждают ученых к поиску новых подходов к модификации низкомолекулярных растворимых глюканов, обладающих незначительной биологической активностью, с целью перевода их в высокоактивные соединения. Так, японские ученые показали [44], что химическое связывание растворимых I->3-b-D-глюканов, имеющих молекулярную массу 21000 Да (CL3h - перекрестное связывание при обработке эпихлоргидрином 3 ч), 6400 Да (CL6h - 6 часов соответственно) и ламинарина 2000 Да (CLLAMI), обеспечивало создание высокомолекулярных соединений, которые при добавлении гидроксида натрия образовывали гельформирующие растворы.
Отмечено, что CL3h, CL6h и CLLAMI индуцировали потребление глюкозы, высвобождение лизосомальных ферментов и продукцию интерлейкина-1 мышиными резидентными перитонеальными макрофагами, инкубированными in vitro. Перекрестно связанные глюканы не вызывали активацию комплемента по альтернативному пути (АПК). Эти результаты позволяют предположить, что перекрестно связанные глюканы увеличивают активность макрофагов без опсонизации компонентами комплемента. Хотя нерастворимые глюканы с высокой молекулярной массой (глюкан Р), как известно, являются активаторами альтернативного пути комплемента и фагоцитоза, увеличение молекулярной массы за счет перекрестного связывания низкомолекулярных I->3-b-D-глюканов не приводит к способности активировать АПК. Это может быть обусловлено уменьшением числа гидроксильных групп, присутствие которых, по всей видимости, является обязательным для узнавания глюканов компонентами комплемента. Приведенные данные подтверждают тот факт, что не всегда нерастворимые глюканы активируют альтернативный путь комплемента и что химически модифицированные глюканы, по видимому, не узнаются фагоцитами через С3 компонент комплемента [44].
Но не только молекулярная масса и пространственная структура b-D-глюканов имеют значение для проявления их биологической активности (в частности, в отношении макрофагов). Интенсивность потребления глюкозы и секреции лизосомальных ферментов макрофагами различна при использовании CL3h, CL6h и CLLAMI [44]. Причиной этого, по всей вероятности, являются различия первичной структуры химически модифицированных глюканов.
Таким образом, участки из b-1->3-связанных остатков глюкозы или ригидные структуры являются необходимым условием для распознавания их b-глюкановыми рецепторами - посредниками активации макрофагов. Хотя низкомолекулярные I->3-b-D-глюканы могут сталкиваться с b-рецепторами макрофагов, их контакт, по всей видимости, является недостаточным для активации индукции лизосомальных ферментов [44].
Нельзя оставить без внимания работы R. Seljelid и соавт. [67], установивших корреляцию между растворимостью глюканов и их способностью активировать макрофаги in vitro. Испытание 43 биогликанов из различных источников, включая такие полисахариды, как дрожжевые глюканы и маннаны, лихенан, пустулан, ламинарин, пуллулан, показало, что большинство нерастворимых в воде или образующих гели b-глюканов стимулируют макрофаги in vitro. Однако необходимо отметить, что активация макрофагов in vivo может осуществляться через Т-клетки иммунной системы или через активацию АПК и потому данные, полученные авторами in vitro, еще не исключают способность водорастворимых b-1->3-глюканов активировать макрофаги in vivo [67], тем более, что данные R.Seljelid не являются основанием для окончательного заключения о том, что только нерастворимые I->3-b-D-глюканы обладают способностью активировать макрофаги in vitro. Так, например, противоопухолевый полисахарид - шизофиллан и изученный нами препарат - транслам, хорошо растворимы в воде и в то же время способны активировать макрофаги не только in vivo, но и in vitro [62].
W.M. Kulicke и соавт. [6] исследовали связь между молекулярной массой, структурой и иммунологической активностью SR-глюкана из Sclerotium rolfsii, SA-глюкана из Sclerotium glucanium, MFN-глюкана из Monilinia fructigena и MFL-глюкана из Monilinia fructicola. В качестве референс-образца был использован коммерческий препарат шизофиллан. Авторы установили, что все перечисленные глюканы независимо от их молекулярной массы и растворимости стимулировали продукцию моноцитами человека фактора некроза опухоли и супероксида в большей степени, чем официнальный медицинский препарат шизофиллан.
Таким образом, исследования, касающихся связи структуры и функции глюканов, приводят к выводу о важной роли структуры в биологическом действии, оказываемом на организм. Например, глюканы, имеющие одинаковую первичную структуру, могут различаться не только степенью активности, но и отсутствием таковой [44]. Химическая обработка полисахаридов, приводящая к изменению вторичной структуры, изменяет их биологическую активность. В проявлении активности определенное значение имеет молекулярная масса полисахаридов.
Проведенные нами исследования показали, что для b-глюканов ярко выражен эффект оптимальной дозы(1-5 мг/кг), выше которой положительный эффект препарата уменьшается или вообще не проявляется. Для проявления противоопухолевой активности I->3; I->6-b-D-глюканы должны обладать следующими особенностями строения: а) довольно высокой молекулярной массой ( 16 кДа); б)-1->3-связанные в основной цепи глюканы должны содержать некоторое количество b-1->6-разветвлений в виде единичных остатков глюкозы; часто эти разветвления регулярны, например у лентинана и шизофиллана; в) возможно, включение b-1->6-связанных остатков глюкозы в основную цепь важно для проявления противоопухолевой активности; г) обязательно наличие пространственной структуры - образование спиралевидных форм молекул и/или тройной спирали, которое фиксируется различными физическими методами. Это последнее свойство предопределяется всеми предыдущими характеристиками: только b-1->3-глюканы с достаточной молекулярной массой обладают пространственной структурой; содержание b-1->6-включений способствует ее образованию и поддержанию и т.д.
В целом можно отметить, что активация иммунной системы I->3-b-D-глюканами проявляется следующими феноменами: Гуморальные факторы:
возрастает уровень иммуноглобулинов (IgМ и IgG), интерлейкинов 1 и 2, интерферона, активатора плазминогена, H2O2, опсонинов, колониестимулирующего фактора, фактора некроза опухоли, белков плазмы, в том числе белков острой фазы (комплемента С3, церулоплазмина, гомопексина, a-1 кислого гликопротеина, Iа белков у мышей и т.д.); возрастает включение глюкозамина (до 10 раз), потребление глюкозы клетками; происходит ингибирование иммуносупрессивных веществ, простагландинов.
Клеточные факторы:
усиление фагоцитоза (увеличение числа и размеров макрофагов, увеличение внутримакрофагальной бактерицидной активности - завершенность фагоцитоза); увеличение цитотоксичности макрофагов, ингибирование миграции макрофагов, пролиферация (спонтанная, в присутствии митогенов); активация натуральных киллеров, Т-киллеров, Т-хелперов; РГЗТ (реакция гиперчувствительности замедленного типа); РТПХ (реакция "трансплантант против хозяина"); митостатическое действие (лимфотоксический эффект); образование лимфоцитами розеток с эритроцитами барана (ЭБ); увеличение числа антителообразующих клеток; стимуляция эндо- или экзогенного колониеобразования в костном мозге или в селезенке; эффект кооперации Т- и В-лимфоцитов; увеличение лимфоузлов и других кроветворных органов; увеличение числа выживших животных (выживаемость - интегральный показатель, обусловленный сочетанием всех факторов).
Однако в настоящее время тонкие механизмы взаимодействия I->3-b-D-глюканов с рецепторами клеток иммунной системы еще далеки от полного понимания. Недостаточно еще информации о структуре функционирующих рецепторов, хотя уже известно, что они представляют собой гликопротеины. Необходимы основательные исследования для выяснения их строения и конформации. Этими и некоторыми другими моментами и объясняются трудности и ограничения в современных исследованиях по выявлению механизмов действия I->3-b-D-глюканов.
Принимая во внимание действие, оказываемое различными b-глюканами на иммунную систему и кроветворение интактных и облученных животных, можно сделать вывод, что b-1->3-D-глюканы являются мультимодальными модуляторами биологической реактивности организма со значительным клиническим противоопухолевым и противоинфекционным (противомикробным, противопротозойным, противовирусным) потенциалом, позволяющим усилить вакцинацию и активировать процессы гемопоэза, воздействуя на те или иные популяции и субпопуляции клеток лимфогемопоэтической системы. Иммунологическая реакция у человека и животных на введение в организм I->3-b-D-глюканов - это проявление общих защитных реакций, характерных для всех живых организмов, то есть эти биополимеры являются первичными индукторами защитных механизмов (химических и иммунологических) организма.
Причиной отсутствия значительных успехов в области использования в практике лекарственных препаратов на основе I->3-b-D-глюканов является также тот факт, что в случае высокомолекулярных иммуностимуляторов (из растений, грибов, микроорганизмов) достаточно трудно получить вещества определенной химической структуры и стандартизировать процесс их получения; низкомолекулярные же вещества часто обладают слабым иммуностимулирующим действием. Более того, в настоящее время отсутствуют критерии для подбора дозы иммуностимулятора, соответствующей иммунному статусу и состоянию конкретного пациента. Поэтому необходимость расширения набора иммунокорректоров и проведения исследования структуры и механизмов действия этих биополимеров сохраняется.
АНТИБИОТИКИ И ХИМИОТЕРАПИЯ, 2000-N2, стр. 37-44.
ЛИТЕРАТУРА
1. Елинов Н.П. Успехи микробиологии. М 1982; 7: 158-177.
2. Kraus J., Franz О. In: Fungal cell wаlls and immune response. / Ed. J.P. Latge 1991. Berlin; Ser H53: 431-444.
3. Звягинцева Т.Н. Изучение специфичности и механизма действия эндо-I->3-b-D-глюканаз из морских моллюсков: Дисс. ... докт. хим.наук. Владивосток 1994; 361.
4. Игнатенко Л.А. Иммуномодулирующие и радиозащитные свойства транслама: Дисc. ... канд. мед. наук. Владивосток 1994; 160.
5. Bohn J.A., BcMiller J.N. Carbohydr Polymers 1995; 28: 1: 3-14.
6. Kulicke W.M., Lettan A.J., Thielking H. Carbohydr Res 1997; 297: 2: 135-145.
7. Saito H.," Yoshioka Y., Uchara N. et al. Ibid 1: 181-190.
8. Инхем Д.Л. Фитоалексины. Киев, 1982; 320.
9. Patchen M.L, D'Alesandro M.M., Brook J. et al. J Leukocyte Biol 1987; 42: 1: 95-105.
10. Kunimoto Т., Baba H., Nitta K. J Biol. Response Modif 1986; 5: 3: 225-235.
11. Suga Т., Maeda Y.Y., Ushida H. et al. Int J Immunopharmacol 1986; 8: 7: 691-699.
12. Кашкина М.А. Влияние дрожжевых полисахаридов на иммунологическую реактивность организма: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. Л 1974; 19.
13. Аркадьева Г.Е. Биологическая активность некоторых микробных полисахаридов: Автореф. дисс. ... докт. биол. наук. Л 1974; 24.
14. Басс-Шадхан Х.Ф. Зимозан: методы получения. Биохимическая характеристика и перспективы применения. Рига: 970; 313.
15. 3акенфельд Г.К. Иммунологический механизм действия полисахаридов дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae. Рига 1990; 152.
16. Patchen M.L., MacVitte T.J., Brook J. et al. 10th Intern Congr Reticuloendothelial Soc/ Japan, Sept 2-7. 1984. J Leukocyte Biol 1984; 36: 2: 228-229.
17. Reagents Immunology. Nature 1990; 346: 6284: 591.
18. DiLuzio N.R., Williams D.L., McNamee R.B. et al. J Nat Cancer Inst 1979; 24: 6: 773-779.
19. DiLuzio N.R. Springer Semin Immunopathol 1985; 8: 4: 387-400.
20. Abe S., Takahashi K., Tsubouchi J. et al. Gann 1984; 75: 5: 459-465.
21. Patchen M.L. Surv Immunol Res 1983; 2: 3: 237-242.
22. Chihara Y., Maeda Y.Y., Suga T. et al. Int J Immunother 1989; 5: 4: 145-154.
23. Murata T. еt al. Cancer Res 1996; 87: 11: 1171-1178.
24. Chihara G. Tissue Culture and RES, Rehlinch, E. Basay, ed. New York; London 1984; 179-191.
25. Cawley S., Ormrod D.I., Miller Т.Е. Int J Immunother 1987; 3: 2: 159-170.
26. Okamura К., Suzuki M" Chihara T. et al. Biotherapy 1989; 1: 1: 103-108.
27. Mantovani Y., Proto E. et al. Int J Oncology 1997; 10: 1: 213-221.
28. Оводов Ю.С., Оводова Р.Г., Лоенко Ю.Н. Химия природных соединений 1983; 6: 675-694.
29. Moricawa К., Naguchi Т., Yamazaki М., Mizuno D. Cancer Res 1986; 46: 1: 66-70.
30. Demleither S., Kraus J., Franz Y. Carbohydr Res 1992; 226: 2: 239- 246.
31. Хаитов P.M., Пинегин Б.В., Истамов Х.И. Экологическая иммунология. М 1995; 92-93.
Полная версия находится на сайте nature.web.ru
 
Санкт-Петербург, Большой пр.П.С. 29 а, офис 401 , тел. (812) 363-06-28
Free joomla themes
Extensions by Siteground Web Hosting