Полисахариды растений как перспективный источник получения лекарственных средств. Структура, физико-химические свойства, методы анализа - Курсовая работа

Полисахариды растений как перспективный источник получения лекарственных средств.Полисахариды - это высокомолекулярные продукты конденсации более 5 моносахаридов и их производных, связанных друг с другом О-гликозидными связями и образующие линейные или разветвленные цепи [1.] По источникам выделения полисахариды делятся на три группы: - фитосахариды (инулин, пектин, целлюлоза, амилоза, амилопектин, ламинарин и т.д.); С точки зрения функционального назначения полисахариды делятся на структурные, резервные и полисахариды с иными функциями. К полисахаридам относятся камеди, слизи, пектиновые вещества, инулин, крахмал, клетчатка. Физико-химические свойства полисахаридов: Физические свойства: Полисахариды - аморфные вещества, не растворяются в спирте и неполярных растворителях; растворимость в воде варьирует: некоторые растворяются в воде с образованием коллоидных растворов (амилоза, слизи, пектовые кислоты, арабин), могут образовывать гели (пектины, альгиновые кислоты, агар-агар) или вообще не растворяться в воде (клетчатка, хитин).Проведенные в последние годы исследования по изучению различных свойств полисахаридов растений показывают, что перспектива полиуглеводов в создании новых лекарственных средств лежит в их будущем использовании при комплексном лечении.

полисахарид химический лекарственный

Актуальность: Актуальность данной темы подтверждает тот факт, что в природе 80% органических веществ составляют полисахариды. Они играют различную биологическую роль для растений и животных[5].

Полисахариды - это высокомолекулярные продукты конденсации более 5 моносахаридов и их производных, связанных друг с другом О-гликозидными связями и образующие линейные или разветвленные цепи [1.]

Разнообразие в строении полисахаридов может быть обусловлено не только характером моносахаридов и способом их соединения, но также тем, что гидроксильные и карбоксильные группы моносахаридов и их производных могут быть метилированы, этерифицированы органическими и неорганическими кислотами (например, серной кислотой - агар-агар); водороды карбоксильных групп замещены на ионы металлов (пектиновые вещества, камеди) [2.].

Проведено исследование влияния полисахаридных комплексов из сырья 10 видов высших растений на развитие экспериментальной опухоли и ее цитостатическое лечение. Впервые выявлено, что: - полисахаридные комплексы из цветков липы сердцевидной, побегов багульника болотного, корневищ аира болотного и листьев мать-и-мачехи повышают противоопухолевую и антиметастатическую активность циклофосфана в отношении карциномы легких Льюис у мышей;

- полисахариды аира оказывают самостоятельное противоопухолевое действие, а полисахариды липы, багульника и солодки проявляют самостоятельный антиметастатический эффект;

- полисахариды левзеи, одуванчика и подорожника потенцируют противоопухолевую и не влияют на антиметастатическую активность циклофосфана [3.].

Ученые Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии на основе оригинального полисахарида создали ранозаживляющую губку - аубазипор, а НИИ вакцин и сывороток - новый антисептический препарат катацел (полимерная соль на основе целлюлозы и аммонийного основания).

B медицине они и модифицированные различными способами их производные могут быть использованы как наполнители, кровезаменители, обладают способностью пролонгировать действие лекарств, повышают резистентность слизистой оболочки желудка, оказывая противовоспалительное, обволакивающее и ранозаживляющее действие.

Используются материалы Патента №2308285 от 14.12.2005 г. «Средство, на основе полисахаридов аира болотного, повышающее противоопухолевую и противометастатическую активность цитостатических препаратов» компанией «Инноком» (г. Томск) для разработки нового лекарственного препарата Полистан. Предполагается, что оно будет увеличивать противоопухолевую и противометастатическую активность широко используемых цитостатических препаратов - циклофосфан и 5-фторурацил. Будет использовано в целях повышения эффективности цитостатического лечения больных со злокачественными опухолями[6].

1. Классификация полисахаридов

Классификация полисахаридов

Существует несколько видов классификации: - по типу моносахаридов, входящих в полисахарид;

- по источникам выделения полисахаридов;

- по функциональному назначению.

По источникам выделения полисахариды делятся на три группы: - фитосахариды (инулин, пектин, целлюлоза, амилоза, амилопектин, ламинарин и т.д.);

- полисахариды микроорганизмов (мананниты и др.);

- зоополисахариды (гликоген, хитин, хондроитинсульфаты, гепарин и т.д.).

С точки зрения функционального назначения полисахариды делятся на структурные, резервные и полисахариды с иными функциями. Важнейшими структурными полисахаридами являются целлюлоза (растения), хитин (насекомые), гиалуроновая кислота и хондроитинсульфаты (животные). Главными резервными полисахаридами являются крахмал (амилопектин амилоза) и гликоген. Иные функции - камеди, слизи и друг [7]. по кислотности: - нейтральные;

- кислые по характеру скелета: - линейные;

- разветвленные

В зависимости от функций полисахариды делятся на: - каркасные (конструктивные) - клетчатка, хитин;

- энергетические (резервные, запасные) - крахмал, гликоген, инулин, слизи, альгиновые кислоты;

- защитные - слизи, камеди.

Полисахариды подвергаются ферментативному и кислотному гидролизу с образованием моно- или олигосахаридов, содержащих от 2 до 4 моносахаридных единиц. Каждая из групп полисахаридов обладает своими специфическими свойствами [8].

2. Медико-биологическое значение полисахаридов и механизмы их действия

В последнее время интерес к растительным полисахаридам возрос в связи с тем, что эти соединения, ранее считавшиеся инертными, обладают широким спектром фармакологической активности. Была установлена многообразная биологическая активность полисахаридов растительного происхождения: антибиотическая, противовирусная, противоопухолевая. Полисахариды растительного происхождения выполняют большую роль в уменьшении атероматоза сосудов благодаря способности давать комплексы с белками и липопротеидами плазмы крови[9].

Арабиногалактан (АГ)

Рассмотрены медико-биологические свойства важнейших БАВ древесины лиственницы - полисахарида арабиногалактана. Обоснована перспективность создания на основе экстрактивных веществ биомассы лиственницы комплексной биологически активной добавки к комбикормам и использования комбикормов, модифицированных этой добавкой, в животноводстве при выращивании молодняка сельскохозяйственных животных, повышения их иммунного статуса[10].

В одном новом плацебо-контролируемое, двойном слепом, рандомизированном клиническом исследований, исследователи измерили влияние добавок с RESISTAID ™, патентованного препарата лиственница арабиногалактановой на насморк и его влияние на симптомы простуды сравнивали с плацебо. Как отмечается в исследовании, восприимчивость к простуде часто связано со слабым иммунным статусом или отсутствие сильной иммунной защиты. В эксперименте, простуду, использовали в качестве модельной системы для определения влияния лиственницы арабиногалактана на системе человека против вторжения патогенных микроорганизмов.

В исследовании, 199 здоровых взрослых людей в возрасте 18-70 были разделены на две группы, принимая либо ежедневно лиственницы арабиногалактана добавку 4,5 г или плацебо в течение 12 недель. Каждое простудное заболевание было подтверждено врачами.

Это исследование потвердило взаимосвязь между потреблением RESISTAID ™ и последовавшим сокращением числа сезонных простудных эпизодов [41].

Исследования медико-биологических свойств арабиногалактана, показали, что АГ способен стимулировать важный фактор неспецифической резистентности - фагоцитоз. У животных с иммунодепрессией, вызванной эмоциональным стрессом, внутрижелудочное введение субстанции в дозе 500 мг/кг в течение 10 дней предотвращало нарушение развития гуморального иммунного ответа и снижение функциональной активности макрофагов. Арабиногалактан положительно влияет на состояние желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и не оказывает негативного действия на репродуктивную функцию экспериментальных животных, не обладает раздражающим действием на слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта и не провоцирует развития аллергических реакций. Арабиногалактан является идеальным дополнительным средством при раке. Экспериментально установлено, что он стимулирует цитотоксичность клеток натуральных киллеров, увеличивает другие функциональные аспекты иммунной системы и ингибирует проникновение метастазов опухоли в печень [10, 11]. Установлено также, что АГ оказывает заметное гастропротекторное и умеренное антимикробное действие в отношении некоторых бактерий [12]. Клинические исследования продемонстрировали также значительное сокращение уровня холестерина у людей с гиперлипидемией, принимающих АГ [10]. Использование АГ при гипотиреозе приводит к уменьшению массы щитовидной железы и активизирует ее гормонпродуцирующую функцию, а также процессы перекисного окисления липидов, повышает антиокислительную активность крови, нормализует количество эритроцитов и их осмотическую резистентность.

Также важны пребиотические свойства арабиногалактана. Пребиотики - это пищевые вещества, в том числе биоактивные пищевые волокна, которые избирательно стимулируют рост и активность нормальной микрофлоры кишечника, являясь пищей для бифидо- и лактобактерий (пробиотиков). Эти бактерии исключительно важны для здоровья пищеварительной и иммунной систем, детоксикационных и гормонорегулирующих свойств организма, всасывания и переработки пищи [10,13]. С клинической точки зрения это очень привлекательный продукт; регулярный прием его может поддерживать нормальный иммунитет не только через прямое воздействие, но и через эффекты на бифидо- и лактобактерии кишечника, которые, в свою очередь, помогают сложной иммунной системе человека функционировать более надежно.

Благодаря высокой мембранотропности АГ его можно использовать для повышения всасываемости других лекарственных средств, характеризующихся низкой биодоступностью. В связи с этим открываются перспективы использования полисахарида для синтеза новых физиологически активных соединений и адресной доставки лекарственных средств к определенным органам и тканям живого организма. Это свойство используется в рентгеновской томографий.

Существует изобретение, которое доставляет рентгеновского агента к определенной популяции клеток или органа. Это может быть осуществлено путем образования комплекса рентгеноконтрастного агента с сахаридом, способный взаимодействовать с клеточным рецептором. Этот комплекс, попадая в организм может быть усвоены в определенной популяции клеток или органа путем рецептор-опосредованного эндоцитоза. В одном из вариантов осуществления изобретения, рентгеноконтрастный агент может включать в себя соединение, содержащее йод, и сахариды могут включать в себя арабиногалактан, галактан или их производных. Изобретение позволяет к определить метаболической жизнеспособность или болезненное состояние клеток-мишеней или органа визуализацией степени, способ поглощения и выделения целевого рентгеновского контрастного агента, рентгеновским или компьютерной томографии. Перспектива подобных изобретении заключается в создании комплексов, которые могут быть направлены на конкретные без клеток-мишеней таким образом, что воздействию подвергнутся только селективно отобранные клетки-мишени, не задевая других клеток [14, 15].

Установлено, что совместное использование известных лекарственных веществ (ЛВ) с арабиногалактаном позволяет значительно снизить действующую дозу ЛВ с сохранением высокой базовой активности, а также уменьшить степень выраженности побочных эффектов, характерных для некоторых лекарств, например, ульцерогенности нестероидных противовоспалительных препаратов

Эффективность применения АГ выражается в следующем: - Ускоряет рост полезных бактерий (собственная микрофлора ЖКТ животного, улучшающая пищеварение);

- Уменьшает содержание вредных бактерий в ЖКТ;

- Поддерживает нормальную функцию кишечника;

- Повышает иммунитет;

- Является источником природных противовоспалительных антиоксидантов;

- Помогает поддерживать вес тела в период стресса [10,12].

Перспективы использования арабиногалактана

По анализам крови бычков, получавших арабиногалактан, определяли динамику активности антиоксидантной системы, концентрации триацилглицеридов, общего холестерина и его фракций, показатели, характеризующие белковый и углеводный обмен веществ[16].

Для объективной оценки адаптационных резервов организма на молекулярном уровне, состояния систем антиоксидантной защиты, активности механизмов неспецифической резистентности, как уже отмечалось, информативен показатель ТДС (тиол-дисульфидная система), характеризующий буферную емкость антиоксидантной системы. Ранее мы выявили, что при большинстве патологий инфекционной и неинфекционной природы (в том числе при аллергических состояниях и радиационном поражении) содержание SH-групп снижается, SS-групп - повышается (24,). Восстановленная форма глутатиона служит основным сульфгидрильным «буфером», за счет которого поддерживаются в восстановленном состоянии цистеиновые остатки во всех белках, включая гемоглобин (при этом он сохраняется в ферроформе), ферменты и гормоны. Глутатион способен самостоятельно участвовать в процессах детоксикации, реагируя как с перекисью водорода, так и с органическими перекисями. Иными словами, глутатион представляет собой важнейший тиоловый антиоксидант. Следовательно, сохраняя восстановленные тиоловые эквиваленты, мы повышаем адаптационную способность и устойчивость организма к неблагоприятным факторам. Тяжесть заболевания, периоды его обострения, воздействие стрессоров коррелируют со степенью снижения показателя ТДС. Повышение содержания SH- и снижение количества SS-групп связывают с активным извлечением резерва низкомолекулярных тиолов из печени в ответ на истощение редокс-системы крови и мобилизацией резервов организма на восстановление окисленных тиолов.

Исследователи предположили, что арабиногалактаны проявят глутатионсберегающий эффект. Действительно, в плазме крови животных II группы отмечался прогрессирующий существенный рост количества SH-групп при снижении соответствующего значения по SS-группам. Таким образом, буферная емкость антиоксидантной системы (и, как следствие, неспецифическая резистентность и адаптивность) у животных опытной группы возросли по сравнению с контрольными.

Содержание МДА (продуктов перекисного окисления липидов (малонового диальдегида - МДА)) служит простой и стандартной характеристикой состояния процессов перекисного окисления липидов. Не являясь, как известно, природным метаболитом, МДА отсутствует в организме и образуется in vitro при кипячении в кислой среде в результате взаимодействия природных метаболитов липопероксидации с тиобарбитуровой кислотой. Чем выше концентрация МДА, тем больше вредных продуктов липопероксидации содержится в исследуемом образце.

Было отмечено благоприятное влияние арабиногалактанов на обмен липидов и получены прямые экспериментальные доказательства антиатеро-генных свойств рационов с арабиногалактанами[16].

Свойства пектиновых веществ

Пектин обладает уникальными физико-химическими и биологическими свойствами, что делает его незаменимым во многих областяхпромышленнос-ти и медицины. Студнеобразующие свойства пектинов используются в кондитерской промышленности при изготовлении желейно - пастильных изделий; в масложировой промышленности он используется как эмульгатор. Пектины применяют в качестве низкокалорийных углеводов, стабилизаторов и загустителей в производстве безалкагольных напитков, мороженого, шербетов. Пектины обладают иммуномодулирующей, гастропротекторной, антиканцерогенной, антиметастатической активностью. Показана возможность использования пектина в качестве матрицы - носителя биологически активных компонентов[48].

Пектин выводит из организма цезий-137, а также заметно ингибирует рост раковых клеток саркомы 180. Показана возможность применения его в кондитерском производстве в качестве желирующего агента при изготовлении мармелада[17].

Механизм действия пектина

Пектины и пектинсодержащие продукты, попав в пищеварительный тракт, образуют клейкую субстанцию, очень легко связывающуюся со многими металлами, прежде всего со свинцом, стронцием, кальцием, кобальтом, а также другими тяжелыми металлами, радиоактивными веществами, которые не способны всосаться в ток крови. Этим пектины защищают организм от радиоактивных веществ и солей тяжелых металлов, проникающих с пищей и водой в организм человека.

Полисахариды активизируют печеночно-кишечную циркуляцию и выводят из организма излишнее количество холестерина. Поэтому полисахариды играют важную роль в профилактике атеросклероза.

Слизистые вещества состава некоторых растений после приема внутрь образуют защитные покровы на поверхности слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта и этим защищают их от раздражения токсинами, лекарственными веществами и др.

Пектины усиливают моторную функцию кишечника, предупреждают возникновение запоров.

Терапевтический эффект слизей обусловлен предохранением нервных окончаний слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта от раздражающего влияния других веществ.

Полисахариды усиливают активность ресничек мерцательного эпителия дыхательных путей, что приводит к усилению секреции бронхиальной слизи, вследствие чего мокрота разжижается и облегчается ее отделение при кашле[18].

Пектины винограда, смородины и черники обладают значительной антифибринолитической активностью. Выраженный гемостатический эффект дают также альгинаты[19].

Растительные полисахариды, в частности пектины, проявляют биологическую активность в отношении основных функций пищеварительной системы и могут применяться в виде натуральных комплексов, на основе которых был создан ряд препаратов: «Плантаглюцид» из листьев подорожника большого, включающий низкомолекулярные пектины; «Ламинарид» из морской капусты как слабительное средство; пектин из свеклы, вошедший в комплексный противоязвенный препарат «Флакарбин» [19].

В качестве перспективных лекарственных средств противоязвенного действия предложены полисахаридные препараты соцветий ромашки и пижмы. Полисахариды из стеблей видов штокроза по противоязвенной активности в эксперименте превосходят действие препарата «Плантаглюцид» [19].

Пектины, благодаря кислотному характеру проявляют антимикробное действие в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий.

Пектины используются в качестве кровоостанавливающего средства. В настоящее время гемостатические свойства пектинов с успехом используют за рубежом при легочных кровотечениях, при кровотечениях из пищевода, желудка и кишечника, а также при желтухе, циррозе печени, тромбофлебите, гинекологических заболеваниях, в стоматологии и при гемофилии.

В технологии лекарственных средств полисахариды природного и синтетического происхождения применяются преимущественно в качестве формообразователей, загустителей и стабилизаторов в мазях и линиментах.

Пектины (от греч. Pectos - сгущенный, свернувшийся) близки к камедям и слизям, входят в состав межклеточного склеивающего вещества. Широко распространены в растительном мире. Особую ценность представляют растворимые в воде пектины. Их водные растворы с сахаром в присутствии органических кислот образуют студни, обладающие адсорбирующим и противовоспалительным действием[20].

Пектины улучшают пищеварение, снижают процессы гниения в кишечнике и выводят ядовитые продукты обмена, образующиеся в самом организме; способствуют выработке в кишечнике витаминов группы В, особенно В12, жизнедеятельности и росту полезных бактерий в кишечнике, выведению излишнего количества холестерина. Пектиновые вещества нашли широкое применение при лечении поносов.

Пектин яблок задерживает размножение гриппозного вируса «А», уменьшает последствия ртутного и свинцового отравления, способствует выведению свинца из костной ткани[20].

Пектиновые вещества - это группа высокомолекулярных соединений, входящих в состав клеточных стенок и межуточного вещества высших растений. Максимальное количество пектинов содержится в плодах и корнеплодах[21].

C 1970-х гг. многие зарубежные ученые на основании проведенных исследований сделали вывод, что пектиновые вещества являются комплексной группой кислых полисахаридов, которые могут содержать значительное количество нейтральных сахарных компонентов (L-арабинозу, D-галактозу, L-рамнозу).

Пектины широко применяются в различных отраслях народного хозяйства, особенно в пищевой промышленности, где они используются в качестве загущающих веществ для производства джемов, желе, мармелада; в хлебопечении - для предотвращения черствления хлебобулочных изделий; при производстве соусов и мороженного - в качестве эмульгирующего агента; при консервировании - для предотвращения коррозии оловянных консервных банок и т.д.

Применение пектинов в медицине является чрезвычайно перспективным. Пектиновые (студенистые вещества растений) связывают стронций, кобальт, радиоактивные изотопы. Большая часть пектинов не переваривается и не всасывается организмом, а выводится из него вместе с вредными веществами. Особенно богаты пектинами ягоды земляники, шиповника, клюквы, черной смородины, яблоки, лимоны, апельсины, калины и др.

Инулин

Инулин - это вещество стимулирует лимфоциты, благодаря чему они становятся подвижными. Это позволяет им быстро распознать очаг инфекции и устранить болезнетворные бактерии.

Инулин служит запасным углеводом, встречается во многих растениях, главным образом семейства сложноцветных, а также колокольчиковых, лилейных, фиалковых.

Инулин снижает уровень сахара, предотвращает осложнения при сахарном диабете, также применяется при ожирении, болезнях почек, артрите и других видах заболеваний. Он положительным образом влияет на обмен веществ. Инулин выводит из организма массу вредных веществ (тяжелые металлы, токсины), снижает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, укрепляет иммунную систему[22].

Часть инулина расщепляется в организме, нерасщепленная часть выводится из организма, увлекая за собой массу ненужных организму веществ - от тяжелых металлов и холестерина до различных токсинов. При этом инулин способствует усвоению витаминов и минералов в организме.

Кроме того, инулин оказывает иммуномодулирующее и гепатопротек-торное действие, противодействуя возникновению онкологических заболеваний. Для усиления действия инулина в биодобавках его сочетают с соками других природных целителей, таких как сельдерей, петрушка, облепиха, шиповник, калина, женьшень, солодка, элеутерококк.

У растений есть масса преимуществ по сравнению с химическими медикаментозными препаратами. Основные плюсы их применения - отсутствие побочных эффектов и комплексное воздействие на организм[22].

3. Структура полисахаридов

К полисахаридам относятся камеди, слизи, пектиновые вещества, инулин, крахмал, клетчатка.

Камеди - это густой слизистый сок, выступающий или произвольно или из надрезов и поранений на коре многих деревьев. В живом растении камеди образуются путем особого слизевого перерождения клетчатки оболочек клеток паренхимы, а также и крахмала, находящегося внутри клеток.

Во многих растениях камеди в небольших количествах образуются нормально, физиологически, но обильное образование камеди рассматривается уже как процесс патологический, возникающий вследствие поранения и ведущий к заполнению слизью образовавшейся раны [20].

В общий обмен веществ растений образовавшиеся камеди не вовлекаются. По внешнему виду препараты камеди представляют обычно округлые или плоские куски, для некоторых видов камеди весьма характерные, прозрачные или только просвечивающие, бесцветные или окрашенные до бурого цвета; запаха не имеют, без вкуса или слабого сладковато-слизистого.

В воде некоторые камеди растворяются, образуя коллоидные растворы, другие лишь набухают. В спирте, эфире и других органических растворителях нерастворимы. Химически исследованы недостаточно. Аравийская камедь в эксперименте на крысах не только потенцирует в 3,5 раза действие АКТГ при добавлении 10% ее к гормону при подкожном или внутривенном введении, но и сама обладает активностью, подобной АКТГ. Механизм их действия различен.

В медицине камеди используются как эмульгаторы, обволакивающие и клейкие вещества для приготовления пилюль и таблеток (пилюльная масса) [20].

Слизи - это безазотистые вещества, близкие по химическому составу к пектинам и целлюлозе. Это вязкая жидкость, продуцируемая слизистыми железами растений и представляющая собой раствор гликопротеинов. Слизи образуются в растениях в результате физиологических нарушений или при различных болезнях, вследствие чего оболочки и клеточное содержимое отмирают. К ослизнению способны наружные слои клеток водорослей, семена подорожника, айвы, льна, горчицы, а также внутренние слои подземных органов - алтея, ятрышника (салеп). Полезное действие слизей состоит в том, что они предохраняют растение от пересыхания, способствуют прорастанию семян и их распространению[20].

Слизи (Mucilagines) - природные гликопротеиды, углеводная часть которых состоит на 90% из пентозанов и на 10% из гексозанов. В воде они образуют густые слизистые растворы. От крахмала слизи отличаются отсутствием характерных зерен (это серые аморфные вещества), а также негативной реакцией с раствором йода. В отличие от камедей слизи осаждаются нейтральным раствором ацетата свинца [23].

Слизи имеют полужидкую консистенцию, извлекаются из сырья водой. Они относятся к группе нейтральных полисахаридов и представляют собой сложную смесь различного химического состава. Основу их составляют производные сахаров и частично калиевые, магниевые, кальциевые соли уроновых кислот.

Слизи и камеди настолько похожи, что не всегда удается их разграничить. Слизи в отличие от камеди получают не в твердом виде, а путем извлечения водой. Слизистые вещества способствуют замедлению всасывания лекарственных средств и более длительному действию их в организме, что имеет большое значение в терапии[20].

Инулин - полисахарид, образованный остатками фруктозы. Является запасным углеводом многих растений, главным образом сложноцветных (цикория, артишока и др.). Используется как заменитель крахмала и сахара при сахарном диабете, природный компонент, который получают из корней растений.

Молекула инулина цикория состоит из 20-40 остатков Dфрукто-фуранозы, связанных между собой линейно ? - (1 2) - связями[24].

Инулин применяется в виде биологически активных добавок (капли, таблетки) для профилактики и лечения различных заболеваний. Он не имеет противопоказаний. Особенно ценны препараты с содержанием инулина для диабетиков. Природная фруктоза, которую содержит инулин, является уникальным сахаром, который полностью заменяет глюкозу в случаях, когда глюкоза не усваивается. Поэтому диетическая ценность инулина велика[20].

Крахмал - конечный продукт ассимиляции углекислоты растениями. Откладывается преимущественно в клубнях, плодах, семенах и сердцевине стебля. В организме из крахмала образуется глюкоза. Мы получаем крахмал из растений, где он находится в виде крошечных крупинок.

Крахмал представляет собой смесь 2 гомополисахаридов: линейного - амилозы и разветвленного - амилопектина, общая формула которых (С6Н10О5) n. Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10-30%, амилопектина - 70-90%. Полисахариды крахмала построены из остатков D-глюкозы, соединенных в амилозе и линейных цепях амилопектина ?-1->4-связями, а в точках ветвления амилопектина - межцепочечными ?-1-6-связями[25].

Растения накапливают крахмал маленькими крупинками в стволах и стеблях, корнях, листьях, плодах и семенах. Картофель, маис, рис и пшеница содержат большие количества крахмала. Растения вырабатывают крахмал для того, чтобы он служил пищей для молодых побегов и отростков, пока они не в состоянии самостоятельно вырабатывать себе питание[20].

Для людей и животных крахмал представляет энергоемкое питание. Как и сахар, он состоит из углерода, водорода и кислорода. Крахмал несладкий: обычно он безвкусен. Определенные химические вещества во рту, желудке и кишечнике преобразуют крахмалистую пищу в виноградный сахар, который легко усваивается. Человек получает крахмал из растений, измельчая те их части, где он накапливается. Затем крахмал вымывается водой и оседает на дно больших емкостей, после чего вода выжимается из сырого крахмала, масса высушивается и перетирается в порошок, в виде которого обычно и изготавливается крахмал. Крахмал не растворяется в холодной воде, а в горячей - образует вязкий раствор, при охлаждении превращающийся в вещество студенобразной констистенции. В разведенном виде применяется как обволакивающее средство при желудочно-кишечных заболеваниях (картофельный сырой сок, кисели). Крахмалом богаты клубни, корни, корневища, кора, где он накапливается как депо питательного вещества. Поскольку в корнях цикория, одуванчика и в клубнях девясила, кроме крахмала, содержится инулин, эти растения применяются для лечения диабета[25].

Установлено, что крахмал снижает содержание холестерина в печени и сыворотке крови, способствует синтезу рибофлавина кишечными бактериями. Рибофлавин же, входя в ферменты и коферменты, способствует превращению холестерина в желчные кислоты и выведению их из организма, что имеет большое значение для предотвращения атеросклероза. Крахмал способствует интенсификации обмена жирных кислот. В эксперименте показано, что за счет усиления секреции инсулина крахмал снижает гипергликемию[20].

Целлюлоза. Целлюлоза состоит из остатков глюкозы, связанных между собой ?-1,4 - гликозидньши связями[26].

Клетчатка или целлюлоза, является основной составной частью оболочек растительных клеток и представляет собой сложный углевод из группы несахароподобных полисахаридов. Прежде считалось, что клетчатка не переваривается в кишечнике. В последнее время установлено, что некоторые виды клетчатки частично усваиваются. Клетчатка - это самая грубая часть растения. Это сплетение растительных волокон, из которых состоят листья капусты, кожура бобовых, фруктов, овощей, а также семян. Диетическая клетчатка - сложная форма углеводов, расщепить которую наша пищеварительная система не в состоянии. Но это один из важнейших элементов питания человека. Диетическая клетчатка сокращает время пребывания пищи в желудочно-кишечном тракте. Чем дольше пища задерживается в пищеводе, тем больше времени требуется для ее выведения. Диетическая клетчатка ускоряет этот процесс и одновременно способствует очищению организма. Потребление достаточного количества клетчатки нормализует работу кишечника.

Клетчатка, механически действуя на нервные окончания стенок кишечника, стимулирует его моторную функцию, стимулирует секрецию пищеварительных соков, придает пористость пищевой массе, обеспечивая более полный доступ к ним пищеварительных соков, повышает биологическую ценность пищевых продуктов, нормализует жизнедеятельность полезных кишечных микробов, способствует выведению из организма токсических продуктов экзо- и эндогенного происхождения. И, таким образом, способствует предупреждению и лечению заболеваний печени, гипертонии, атеросклероза, нормализации бактериальной флоры кишечника, стимулирует синтез витаминов группы В, особенно В2, и витамина К[20].

Физико-химические свойства полисахаридов: Физические свойства: Полисахариды - аморфные вещества, не растворяются в спирте и неполярных растворителях; растворимость в воде варьирует: некоторые растворяются в воде с образованием коллоидных растворов (амилоза, слизи, пектовые кислоты, арабин), могут образовывать гели (пектины, альгиновые кислоты, агар-агар) или вообще не растворяться в воде (клетчатка, хитин).

Вязкость водных растворов фитосахаридов зависит от типов и молекулярной массы полисахарида, присутствия некоторых ионов и температуры. Подобно растворам других полиэлектролитов, вязкость растворов полисахаридов уменьшается при повышении температуры и увеличении ионной силы раствора.

Способность полисахаридов, подобно другим фикоколлоидам, образовывать в водных растворах гели является наиболее важным их физико-химическим свойством. По способности образовывать гели полиуглеводы делятся на желирующие и нежелирующие.

Гелеобразующие свойства полимерных углеводов зависят не только от их химической структуры, но и концентрации полимера, природы добавляемого катиона, температуры раствора. Для каррагинанов характерна высокая специфичность взаимодействия с катионами, поэтому в присутствии даже близких по химическим характеристикам ионов свойства полимеров резко изменяются. ?-Каррагинан специфичен к ионам К , а ?-каррагинан - к ионам Са2 . Катионы нейтрализуют отрицательно заряженные сульфатные группы, что уменьшает электростатическое отталкивание между полимерными цепями и способствует стабилизации гелей[10]. Однако для каждого типа каррагинана существует своя критическая концентрация добавляемого катиона и температура гелеобразования. Кроме того, для каждого типа каррагинана характерна определенная концентрация полимера, необходимая для формирования геля. Так, ?-каррагинан образует эластичные и сухие гели при довольно низкой, порядка 0,3%, концентрации полисахарида, а ? - каррагинан формирует крепкие и ломкие гели при концентрации 0,5%.

В зависимости от типа каррагинана конформация его молекул в растворе может быть разной. Нежелирующие полисахариды имеют конформацию хаотичного клубка (random coil), желирующие - конформацию двойной спирали, которая при определенных условиях может переходить в более сложно организованную структуру геля. Переход раствора в гель происходит за счет межмолекулярных взаимодействии, при которых каждая молекула полимера кооперативно ассоциирует с несколькими другими. В результате происходит образование единой трехмерной сетки, состоящей из молекул растворенного полимера и заключенного в ней большого количества растворителя. Природа узлов этой сетки. Это могут быть ковалентные связи между цепями, и в таком случае сетка представляет собой одну гигантскую трехмерную молекулу. Из искусственных образований - сефадекс, полусинтетический материал для гель-хроматографии. Более типичны полисахаридные гели, в которых связи цепей в узлах нековалентны е[39].

Одним из наиболее важных свойств полисахаридов как желирующих, так и нежелирующих является взаимодействие с белками, которое осуществляется за счет ионного взаимодействия, например сульфатных групп каррагинана с заряженными группами белка. Реакция зависит от соотношения заряда белок: каррагинан, изоэлектрической точки белка, Ph и соотношения масс полисахарид: белок[39].

Некоторые полиуглеводы обладают способностью формировать гели с молочными белками. При охлаждении горячего молока, содержащего полимерные углеводы, гель образуется благодаря присутствию в молоке ионов К и Са2 и взаимодействию сульфатных групп каррагинана с аминокислотными остатками молочных белков. Эта его особенность каррагинана находит широкое применение в молочной и кондитерской промышленностях как альтернатива желатина растительного происхождения.

В полисахаридах наиболее прочные гели дает несульфатированные. Считают, что гелеобразование происходит за счет перехода вытянутой спиральной конформации молекулы в растворе к жесткой упорядоченной двойной спиральной структуре, образующей зоны связывания гелевой сетки. Процесс гелеобразования можно условно разделить на две стадии: уплотнение и удвоение спиралей, называемое переходом «неупорядоченный клубок-спираль», и агрегация спиралей. Образование агарозного геля происходит при нагревании раствора полисахарида до температуры выше температуры гелеобразования и последующем охлаждении. При этом гели наилучшего качества получаются при медленном охлаждении[38].

Растворимость полиуглеводов, как и других полимеров, зависит от способности растворителя разрушать образующиеся спирали. Высокое содержание метоксильных групп и 3,6 - ангидрогалактозы увеличивает гидрофобные свойства полимерного углевода, вследствие чего он способен растворяться в горячих водно-этанольных растворах. Напротив, агар, содержащий заряженные группы способен растворяться в полярных растворителях при относительно невысоких температурах.

Химические свойства: Полисахариды подвергаются ферментативному и кислотному гидролизу с образованием моно- или олигосахаридов, содержащих от 2 до 4 моносахаридных единиц. Каждая из групп полисахаридов обладает своими специфическими свойствами[26].

4. Методы выделения и анализа полисахаридов

Выделение полисахаридов клеточной стенки.

Обработка ксилеммы. Первое - механическое растирание на мельнице для того что бы получит муку, так как так лучше будет удаляться не прочно связанные вещества с целлюлозой и лучше растворяться. Второе - экстракция пектина и гемицеллюлозы с хелатирующими и щелочными растворами[29].

Внача

Проведенные в последние годы исследования по изучению различных свойств полисахаридов растений показывают, что перспектива полиуглеводов в создании новых лекарственных средств лежит в их будущем использовании при комплексном лечении. Многофункциональность ранее казавших фармакологических индифферентых углеводных соединении лежит в областях профилактики (например простудных заболеваний), лечении (при различных кровотечениях) и диагностики разных болезней (рентгеновская или компьютерная томография).

В независимости от появлении новых фармацевтических технологии по созданию новых лекарственных средств, фармацевтический анализ углеводных биополимеров сложен и требует комбинирования различных методик.

1) Полисахариды - высокомолекулярные продукты конденсации [электронный ресурс] - электрон. дан. - режим доступа http://lektsii.com/

2) Строение, классификация полисахариды [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://pharmspravka.ru/

3) Гурьев А.М. Химико-фармакологическое исследование полисахаридов высших растений и перспективы их использования в терапии злокачественных новообразований: автореф., дис, … /А.М. ГУРЬЕВ - Томск 2011. - 297 с.

4) Источники и методы получения лекарственных веществ [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://mirznanii.com/

5) Куркин В.А. «Фармакогнозия» второе издание; Учебник для студентов фармацевтических вузов./ В.А. Куркин - Самара - 2007 год.

6) МПК A61K 36/882. Средство на основе полисахаридов аира болотного, повышающее противоопухолевую и противометастатическую активность цитостатических препаратов/Е.Н. Амосова, М.В. Белоусов, А.М. Гурьев, Е.П. Зуева, С.Г. Крылова, К.А. Лопатина, Т.Г. Разина, М.С. Юсубов №2308285: заяв. 14.12.2005, публ. 20.10.2007

7) Полисахариды [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://ido.tsu.ru/

8) Классификация полисахаридов [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://www.onemedic.ru/

9) Войс Р.Ф., Финтельманн Ф. Фитотерапия / пер. с нем./Р.Ф. Войс, Ф. Финтельманн - М., 2004. - 243

10) Бабкин В.А. Разработка опытно-промышленной технологии производства комплексной биологически активной добавки к комбикормам для сельскохозяйственных животных, содержащей полисахариды и полифенолы лиственницы: реферат зав. лабораторией химии древесины д.х.н., профессор / В.А. Бабкин - Иркутск 2013 г.

11) Hauer J. Mechanism of stimulation of human natural killer cytotoxicity by arabinogalactan from Larix occidentalis / J. Hauer, F.A. Anderer // Cancer Immunol. Immunother. 1993. V. 36. P. 237-244.

12) Медведева Е.Н. Арабиногалактан лиственницы - свойства и перспективы использования / Е.Н. Медведева, В.А. Бабкин, Л.А. Остроухова // Химия растительного сырья. 2003. №1. С. 27-37.

13) Пищевые волокна: новый взгляд на традиционные добавки // Бизнес пищевых ингредиентов. 2008. №3.

14) Patent US 5141739. Delivery of X-Ray contrast agents using receptor mediated endocytosis / Chu Jung, Palmacci S., Josephson L. 1992. ч

15) Patent US 5490991. Directed delivery of radioprotectants using a receptor specific carriers / Enriquez P., Chu Jung, Groman V. 1996.

16) Галочкин В.А. Неспецифическая резистентность и мясная продуктивность у бычков при введении в рацион арабиногалактанов

17) Бабкин В.А. Экологически безопасная технология производства полисахаридов из отходов лесозаготовок и лесопиления / В.А. Бабкин, Ю.А., Малков, Е.Н. Медведева, Н.Н. Трофимова, Н.В. Иванова // Российский химический журнал (ЖВХО им. Д.И. Менделеева). 2011. Т. LV, №1. С. 10 - 16.

18) Медико-биологическое значение растений, содержащих полисахариды [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://mirznanii.com

19) Фармакологическая активность растительных полисахаридов [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://studopedia.su/

20) Что содержат растения [электронный ресурс] электрон. дан. режим доступа http://medicineways.narod.ru

21) Пектины: применение в медицинской практике [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://www.vostokpharm.ru

22) Виноградов Т.А., Гажев Б.Н. Практическая фитотерапия./Т.А. Виноградов, Б.Н. Гажев М.: Эксмо-Пресс, 2001.

23) Слизи: классификация, строение, физико-химические свойства, методы обнаружения и количественного определения [электронный ресурс] электрон. дан. режим доступа http://studall.org

24) Цикорий дикий (Цикорий обыкновенный) Cichorium intybus L. (Аналитический обзор) Б.М. Зузук, Р.В. Куцик. [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://www.provisor.com.ua

25) Лекарственные растения Государственной Фармакопеи / под ред. И.А. Самылиной. - М.: АНМН, 2001.-488 с.

26) Целлюлоза [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://www.chemport.ru/

27) Гурьев А.М. Химико-фармакологическое исследование полисахаридов высших растений и перспективы их использования в терапии злокачественных новообразований: автореф., дис, … /А.М. ГУРЬЕВ - Томск 2011. - 297 с.

28) Прочносвязанные с целлюлозой полисахариды клеточной стенки ксилемы льна [электронный ресурс] - электрон. дан. http://megabasefile.ru/

29) Методы выделения и очистки полисахаридов [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://biofile.ru/

30) Гаммерман А.Ф. Лекарственные растения. / А.Ф. Гаммерман, Г.Н. Кадаев, Яценко-Хмелевский А.А. - М.: Высшая школа, 1983. - 394 с

31) Фрайфелдер Д.А. Физическая биохимия. Применение физико-химических методов в биохимии и молекулярной биологии. Пер. с англ. / Ф.А. Фрайфелдер - М.: Мир. - 1980. - 581 с.

32) Установление строения полисахаридов [электронный ресурс] электрон. дан. режим доступа http://www.xumuk.ru/

33) Арзамасцева Л.П. Фармацевтическая химия: Учеб. пособие / Л.П. Арзамасцева. - М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. - 640 с.

34) Глущенко Н.Н. Фармацевтическая химия: Учебник для студ. сред. проф. учеб. заведений / Н.Н. Глущенко, Т.В. Плетенева, В.А. Попков - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 384 с.

35) Коренская И.М. Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы по подготовке и проведению лабораторных занятий по фармакогнозии / И.М. Коренская - Воронеж 2008. - 854 с

36) Усов А.И. Проблемы и достижения в структурном анализе сульфатированных полисахаридов красных водорослей // Химия растительного сырья. /А.И. Усов - 2001. - №2. - С. 7-20

37) Goncalves A.G., Ducatti D.R.B., Grindley T.B., Duarte M.E.R., Noseda M.D. ESI-MS differential fragmentation of positional isomers of sulfated oligosaccharides derived from carrageenans and agarans // J. Am. Soc. Mass Spectrom. - 2010. - Vol. 20. - P. 1-13

38) Кравченко А.О. Комплексное исследование полисахаридов и фотосинтетических пигментов красной водоросли Ahnfeltiopsis flabelliformis:дис. кандидата химических наук / А.О. Кравченко Тихоокеанский институт биорганической химии им. Г.Б. Елякова - ВЛАДИВОСТОК - 2015. - 161 с

39) Углеводы [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа http://www.xumuk.ru/uglevody/027.html

40) Карригинан [электронный ресурс] - электрон. дан. режим доступа https://ru.wikipedia.org

41) Supplementation with Larch Arabinogalactan Found to Support the Body’s Immune Defenses Against Respiratory Tract Infections [электронный ресурс] - электрон. Дан. http://www.lonza.com/

Размещено на .ru