Антикоагулянтная и антитромботическая активность сульфатированных полисахаридов морских водорослей

УДК 615.32:616.151:616-005

Аннотация

Представлены современные литературные данные по антикоагулянтной, антитромботической и фибринолитической активности сульфатированных полисахаридов (ПС) морских водорослей в зависимости от их структурных особенностей (содержания и положения сульфатных групп на главной цепи ПС, молекулярной массы, моносахаридного состава и типа гликозидных связей, характера разветвления и др.). Обсуждаются механизмы действия ПС на систему гемостаза в сравнительном аспекте по отношению к гепарину. Рассматриваются вопросы пероральной биодоступности ПС, важные для их клинического использования в качестве пероральных антикоагулянтов и антитромботических средств. Сочетание свойств антикоагулянтов, ингибиторов тромбина, фибринолитиков наряду с низкой токсичностью и относительной дешевизной производства открывают перспективы для клинического использования ПС в качестве альтернативных источников новых антикоагулянтных и антитромботических соединений.

ЛИТЕРАТУРА

1. WellsM.L.,PotinP.,CraigieJ.S.etal.Algaeasnutritionalandfunctional food sources: Revisiting our understanding. J Appl Phycol. 2017;29(2):949–82. DOI: 10.1007/s10811–016–0974–5.

2. Springer G.F., Wurzel H.A., McNeal G.M.J. Isolation of anticoagulant fractions from crude fucoidan. Proc Soc Exp Biol Med. 1957;94(2):404–9. DOI: 10.3181/00379727–94–22960.

3. Silva T.M., Alves L.G., de Queiroz K.C. et al. Partial characterization and anticoagulant activity of a heterofucan from the brown seaweed Padina gymnospora. Braz J Med Biol Res. 2005;38(4):523– 33. DOI: 10.1590/s0100–879x2005000400005.

4. AthukoralaY.,JungW.K.,VasanthanT.,JeonY.J.Ananticoagulative polysaccharide from an enzymatic hydrolysate of Ecklonia cava. Carbohydr Polym. 2006;66:184–91. DOI: 10.1016/j.carbpol.2006.03.002.

5. Местечкина Н.М., Щербухин В.Д. Сульфаты полисахаридов и их антикоагулянтная активность (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2010;46(3):291–8. DOI: 10.1134/ S000368381003004X.

6. Wang J., Zhang Q.B., Zhang Z.S. et al. Potential antioxidant and anticoagulant capacity of low molecular weight fucoidan fractions extracted from Laminaria japonica. Int J Biol Macromol. 2010;46(1):6–12. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2009.10.015.

7. Minh Thu Q.T., Vu Luong D., Nguyen Thi Nu N. et al. Effect of sulfation on the structure and anticoagulant activity of ulvan extracted from green seaweed Ulva reticulata. Vietnam J Sci Technol. 2018;54(2C):373–9.

8. Liu X., Du P., Liu X. et al. Anticoagulant properties of a green algal rhamnan-type sulfated polysaccharide and its low-molecularweight fragments prepared by mild acid degradation. Mar Drugs. 2018;16(11):445. DOI: 10.3390/md16110445.

9. Adrien A., Bonnet A., Dufour D. et al. Anticoagulant activity of sulfated ulvan isolated from the Green Macroalga Ulva rigida. Mar Drugs. 2019;17(5):291. DOI: 10.3390/md17050291.

10. Li H., Mao W., Zhang X. et al. Structural characterization of an anticoagulant-active sulfated polysaccharide isolated from green alga Monostroma latissimum. Carbohydr Polym. 2011;85(2):394– 400. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.02.042.

11. Synytsya A., Choi D.J., Pohl R. et al. Structural features and anti-coagulant activity of the sulphated polysaccharide SPS-CF from a green alga Capsosiphon fulvescens. Mar Biotechnol. 2015;17(6):718–35. DOI: 10.1007/s10126–015–9643-y.

12. Yoon S.J., Pyun Y.R., Hwang J.K., Mourão P.A.S. A sulfated fucan from the brown alga Laminaria cichorioides has mainly heparin cofactor II-dependent anticoagulant activity. Carbohydr Res. 2007;342(15):2326–30. DOI: 10.1016/j.carres.2007.06.019.
13. Yang C., Chung D., Shina I.S. 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):433–7. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2008.08.006.
14. Pomin V.H., Pereira M.S., Valente A.P. et al. Selective cleavage and anticoagulant activity of a sulfated fucan: stereospecific removal of a 2-sulfate ester from the polysaccharide by mild acid hydrolysis, preparation of oligosaccharides, and heparin cofactor II-dependent anticoagulant activity. Glycobiology. 2005;15(4):369–81. DOI: 10.1093/glycob/cwi021.
15. Boisson-Vidal C., Chaubet F., Chevolot L. et al. Relationship between antithrombotic activities of fucans and their structure. Drug Devel Res. 2000;51(4):216–24. DOI: 10.1002/ddr.2.
16. Lahrsen E., Schoenfeld A.K., Alban S. Size-dependent pharmacological activities of differently degraded fucoidan fractions from Fucus vesiculosus. Carbohydr Polym. 2018;189:162–8. DOI:10.1016/j. carbpol.2018.02.035.
17. Choi Y., Min S.K., Usoltseva R. et al. Thrombolytic fucoidans inhibit the tPA-PAI1 complex, indicating activation of plasma tissue-type plasminogen activator is a mechanism of fucoidan-mediated thrombolysis in a mouse thrombosis model. Thromb Res. 2018;161:22–5. DOI: 10.1016/j.thromres.2017.11.015.
18. Min S.K., Han S.M., Jang J.S., Kim J.K. Stimulatory effect of an algal fucoidan on the release of vascular endothelial tissue-type plasminogen activator as a mechanism of fucoidan-mediated thrombolysis. Blood Coagul Fibrinolysis. 2016;27(5):594–6. DOI: 10.1097/ MBC.0000000000000522.
19. Cao S., He X., Qin L. 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). pii: E247. DOI: 10.3390/md17040247.
20. Juenet M., Aid-Launais R., Li B. et al. Thrombolytic therapy based on fucoidan-functionalized polymer nanoparticles targeting P-selectin. Biomaterials. 2018;156:204–16. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2017.11.047.

21. Qiu X., Amarasekara A.S., Doctor V.M. Effect of oversulfation on the chemical and biological properties of fucoidan. Carbohydr Polym. 2006;63(2):224–8. DOI: 10.1016/j.carbpol.2005.08.064.

22. Hall G., Lang D., Qiu X., Doctor V. Effect of native fucoidan, sulfated fucoidan, heparin and 6-aminohexanoic acid on the activation of glutamic-plasminogen by urokinase: role of NaCl. Blood Coagul Fibrinolysis. 2006;17(4):277–81. DOI: 10.1097/01. mbc.0000224847.12131.89.

23. Hirsh J., Warkentin T.E., Shaughnessy S.G. et al. Heparin and lowmolecular-weight heparin: mechanisms of action, pharmacokinetics, dosing, monitoring, efficacy and safety. Chest. 2001;119(1 Suppl):64S-94S. DOI: 10.1378/chest.119.1_suppl.64s.

24. Hoppensteadt D., Walenga J.M., Fareed J., Bick R.L. Heparin, lowmolecular-weight heparins, and heparin pentasaccharide: basic and clinical differentiation. Hematol Oncol Clin North Am. 2003;17(1):313–41. DOI: 10.1016/s0889–8588(02)00091–6.

25. Кузнецова Т.А., Беседнова Н.Н., Баркаган З.С. и др. Антикоагулянтная активность фукоидана из бурой водоросли Охотского моря Fucus evanescens. Тромбоз, гемостаз и реология. 2003;(4):36–9.

26. Melo F.R., Pereira M.S., Foguel D., Mourão P.A.S. Antithrombinmediated anticoagulant activity of sulfated polysaccharides: different mechanisms for heparin and sulfated galactans. J Biol Chem. 2004;279(20):20824–35. DOI: 10.1074/jbc.M308688200.

27. Lapikova E.S., Drozd N.N., Tolstenkov A.S. et al. Inhibition of thrombin and factor Xa by Fucus evanescens fucoidan and its modified analogs. Bull Exp Biol Med. 2008;146(3):328–33. DOI: 10.1007/s10517–008–0267–3

28. JungW.K., Athukorala Y., LeeY.J. et al. Sulfated polysaccharide purified from Ecklonia cava accelerates antithrombin III-mediated plasma proteinase inhibition. J Appl Phycol. 2007;19(5):425– 30. DOI: 10.1007/s10811–006–9149–0.

29. BeckerC.F.,GuimarãesJ.A.,MourãoP.A.S.,VerliH.Conformation of sulfated galactan and sulfated fucan in aqueous solutions: Implications to their anticoagulant activities. J Mol Graph Model. 2007;26(1):391–9. DOI: DOI: 10.1016/j.jmgm.2007.01.008.

30. Wang Y., Xing M., Cao Q. et al. Biological activities of fucoidan and the factors mediating its therapeutic effects: a review of recent studies. Mar Drugs. 2019;17(3). pii: E183. DOI: 10.3390/md17030183.

31. Li N., Zhang Q., Song J. Toxicological evaluation of fucoidan extracted from Laminaria japonica in Wistar rats. Food Chem Toxicol. 2005;43(3):421–6. DOI: 10.1016/j.fct.2004.12.001.

32. Prasad S., Lillicrap D., Labelle A. et al. Efficacy and safety of a newclass hemostatic drug candidate, AV513, in dogs with hemophilia A. Blood. 2008;111(2):672–9. DOI: 10.1182/blood-2007–07–098913.

33. Gideon T.P., Rengasamy R. Toxicological evaluation of fucoidan from Cladosiphon 33. okamuranus. J Med Food. 2008;11(4):638– 42. DOI: 10.1089/jmf.2007.0127.

34. Zhao X., Guo F., Hu J. et al. Antithrombotic activity of oral administered low molecular weight fucoidan from Laminaria japonica. Thromb Res. 2016;144:46–52. DOI: 10.1016/j.thromres.2016.03.008.

35. Облучинская Е.Д., Карлина М.В., Пожарицкая О.Н. и др. Фармацевтическая композиция на основе фукоидана для перорального применения и способ её получения. Патент РФ No 2657615 от 14.06.2018. Бюл. No 17. 13 с. Режим доступа: https:// rusneb.ru/catalog/000224_000128_0002657615_20180614_C1_ RU. [Дата доступа: 20.11.2019].

36. КрыжановскийС.П.,КузнецоваТ.А.,БогдановичЛ.Н.,Головачева В.Д. Влияние полисахаридов из бурых водорослей на показатели системы гемостаза в экспериментальных и клинических условиях. Тромбоз, гемостаз и реология. 2014;(3):25–30.