ІМУНОМОДУЛЮЮЧІ ТА ПРОТИРАКОВІ ВЛАСТИВОСТІ ПОЛІСАХАРИДІВ ГРИБІВ КЛАСУ BASIDIOMYCETES

Товкач Ж.О.

магістрант кафедри біотехнології і мікробіології

Національний університет харчових технологій, м. Київ, Україна

Останнім часом вивчення лікарської дії грибів включають протипухлинні, іммуномодулюючі, антиоксиданті, серцево-судинні, антигіперхолестеромічні, противірусні, антибактеріальні, антипаразитарні, протигрибкові, детоксичні, гепатопротекторні, і протидіабетичні ефекти. Препарати лікарських грибів та біологічно активних добавок використовують в профілактиці і лікуванні імунних розладів, особливо при імунодефіцитних та імунопригнічених станах. Дані препарати використовують в якості підтримуючої терапії для пацієнтів, які проходять курс хіміотерапії або променевої терапії, в різних типах раку. Препарати грибів також застосовують для лікування хронічних інфекцій, викликаних вірусами гепатиту (В, С, D), герпесу, Епштейна-Барр, різних типів анемії, імунодефіциту людини, , а також у пацієнтів з хронічним гастритом і виразкою шлунка, викликаних Helicobacter Pylori та інших захворювань [1].

Грибні полісахариди запобігають онкогенезу, показують пряму протипухлинну активність проти різних типів пухлин і запобігають метастазуванню пухлини. Виражена протипухлинна дія полісахаридів вимагає неушкодженості компонентів Т-клітин, а їх активність опосередкована тимус-залежним імунним механізмом. Полісахариди грибів активують цитотоксичні макрофаги, моноцити, нейтрофіли, природні кілери, дендритні клітини, а також цитокіни, такі як інтерлейкіни, інтерферони і колонієстимулюючі фактори. Крім того, грибні полісахариди можуть розглядатися як мульти-цитокінові індуктори, що здатні індукувати експресію генів різних цитокінів та імуномодулюючих рецепторів цитокінів [2, 3]. Імунномодюлюючі та протипухлинні активності полісахаридів грибів наведені у таблиці 1.

Таблиця 1

Імунномодулюючі та протиракові властивості полісахаридів міцеліальних грибів [5-11]

Продуцент	Полісахарид	Особливості структури	Властивості
Lentinus edodes	Лентинан	β-(1→3),(1→6)-D-глюкан	Інгібує ріст саркоми, стимулює збільшення рівнів фактору некрозу пухлин (ФНП-α), окису азоту, поліпшує імунний ефект вакцини проти вірусу хвороби Ньюкасла, збільшує титр антитіл і сприяє проліферації лімфоцитів.
Hericium erinaceu	HEF-AP Fr II	Ламінарин-подібна потрійна спіраль з β-(1-3)-розгалуже-ного-β-(1-6)-глю-кану	Активує макрофагальну ланку імунітету, стимулює збільшення рівнів окису азоту, експресію цитокінів (ІЛ-1β, ФНП-α).
Grifola frondosa (Майтаке)	MD-фракції	Суміш 1,6-β-розгалуженого-1,3-β-D-глюкану, гете-роглюкану або гетероглюкан-біл-кового комплексу	Інгібує ріст пухлинних клітин, збільшує у 1,2-1,4 рази кількість імуноком-петентних клітин у хворих на рак, індукує синтез ФНП-α, ІФН-γ та IЛ-12.
Hypsizygus marmoreus	Протеоглікани F1 і F2	Містять вуглеводи (19,8-82,4%) з різними кількостя-ми білків (7,7-67,3%), моносаха-риди: глюкоза і галактоза	Стимулює виділення макрофагами окису азоту, простагландину Е2 і цитокінів (IЛ-1, ФНП-α, ІЛ-6).

На даний час найбільш широко дослідженим полісахаридом з імуномодулюючими властивостями є β-глюкан лентинан виділений з гриба Lentinus edodes. За хімічною структурою лентинан є β-(1→3)-D-глюканом, що має дві β-(1→6)-D-глюкопіранозидні гілки на кожні п'ять залишків β-(1→3)-D-глюкопіранози у лінійному ланцюгу з середньою молекулярною масою 5-15×10⁵ Да [4]. Протипухлинна активність глюканів виділених з Lentinus edodes була охарактеризована ще в 70-х роках. Було досліджено шість полісахаридних препаратів: лентинан, LC-11, LC-12, LC-13, EC-11 та EC-14, що виділені з водного екстракту L. еdodes. Лентинан та LC-11 показали досить сильні протипухлинні властивості. Лентинан помітно інгібував ріст саркоми 180 у мишей, індукція майже повного регресу пухлин спостерігалась при 1 мг/кг×10 доз без ознак токсичності. LC-11 був також ефективний від 5 до 25 мг/кг×10 доз [5].

Пряма цитотоксичность полісахаридів CPFN-G-I, CPBN-G, CPBA-G, з L. edodes була протестована на макрофагоподібній клітинній лінії RAW264.7. Макрофаги є першою лінією захисту вродженої імунної системи проти мікробної інфекції. Захисний механізм макрофагів проти патогенів включає в себе секрецію цитокінів, таких як фактор некрозу пухлини (ФНП-α), і медіаторів запалення, таких як оксид азоту (NO). NO продукується макрофагами, синтезується ферментативно з L-аргініну. В анаеробних умовах оксид азоту залишається стабільним, але в присутності кисню – окислюється, утворюючи вищі оксиди азоту, такі як пероксинітрит, і кінцеві продукти нітритів та нітратів. Таким чином, клітинну лінію макрофагів інкубували з кожною фракцією полісахаридів та ЛПС, а кількість синтезованого окису азоту (NO) було виміряно в порівнянні з контрольною групою. Для всіх експериментальних груп, кількість виробленого окису азоту була вище, ніж отримана за допомогою контрольної лінії клітин RAW264.7. Кількість ФНП-α, що виробляються макрофагами в присутності кожного полісахариду була вище, ніж у необроблених клітин. Серед всіх полісахаридів, CPFN-G-I демонстрував високу активність [6].

Також вивчено вплив модифікованого сульфітованого лентинану (sLNT) на імунний ефект вакцини від хвороби Ньюкасла (ND). Результати показали, що модифікований лентинан (sLNTs) істотно підвищує титр антитіл в сироватці крові дослідних тварин і сприяє проліферації лімфоцитів в експериментальних курей, а також знижує захворюваність і смертність курчат, заражених вірусом хвороби Ньюкасла. Ці результати показали, що модифікація лентинану сульфатуванням може підвищити імуногенність полісахариду і поліпшити імунний ефект вакцини проти хвороби Ньюкасла [7].

Вивчення імуностимулючих властивостей полісахариду HEF-Р, виділеного з плодового тіла Hericium erinaceu показали, що II фракція HEF-Р (HEF-AP Fr II) активує макрофагальну ланку імунітету та стимулює виділення окису азоту і експресію цитокінів (ІЛ-1β і ФНП-α). Полісахарид HEF-AP Fr II ст має низьку молекулярну масу 13 кДа з ламінарин-подібною потрійною спіраллю з β –(1-3)-розгалуженого-β-(1-6)-глюкану [8].

Базидіальний гриб Grifola frondosa (Майтаке) є продуцентом біологічно активних сполук, зокрема β-глюканів з імуномодулючими властивостями. Активні полісахариди Grifola frondosa мають як правило структуру 1,6-β-розгалуженого-1,3-β-D-глюкану, гетероглюкану або гетероглюкан-білкового комплексу. Суміш активних полісахаридів різної структури виділених з екстракту G. frondosa має назву MD-фракція. Протиракові властивості MD-фракції опосередковані стимуляцією вродженого імунітету та доведені у дослідженнях in vitro та in vivo [9].

Було вивчено вплив екстрактів гриба Grifola frondosa, вирощеного на різних середовищах, на здатність індукувати секрецію цитокінів у мононуклеарних клітин периферичної крові людини. Визначали активність екстрактів в концентраціях 12,5, 100 і 200 мкг/мл на індукцію фактора некрозу пухлин α (ФНП-α), ІФН-γ і IЛ-12. Найбільш активними виявились екстракти виділені із G. frondosa, вирощеного на середовищі з шротом оливкової олії: експресія ФНП-α збільшилась до 450 пг/мл (контроль – 1 пг/мл), кількість ІФН-γ збільшилась до 18 пг/мл (контроль – 0 пг/мл), кількість IЛ-12 збільшилась до 1100 пг/мл (контроль – 0 пг/мл) [10].

У протеогліканів виділених з гриба Hypsizygus marmoreus було виявлено здатність до стимуляції клітинної лінії макрофагів RAW264.7. Так лужно-розчинний протеоглікан F1 та кислоторозчиний протеоглікан F2 в значній мірі стимулювали виділення макрофагами лінії RAW264.7 окису азоту, простагландину Е2 і різних цитокінів, таких як IЛ-1, ФНП-α і ІЛ-6. За структурною будовою протеоглікани H. marmoreus містять вуглеводи (19,8-82,4 %) з різними кількостями білків (7,7-67,3 %), основними моносахаридам є глюкоза зі залишковими кількостями галактози. Молекулярні маси і радіуси обертання протеогліканів коливаються в діапазоні 16×10⁴ - 19,545 × 10⁴ г/моль і 35-148 нм, відповідно. Бокові ланцюги протеогліканів F1 і F2, в основному були приєднані за допомогою α-(1→3),(1→ 4) і β-(1→6)-глікозидних зв'язків [11].

Отже, на сьогодні експериментально досліджено ряд біологічних властивостей грибних полісахаридів, зокрема: протипухлинна активність проти різних типів ракових клітин, запобігання метастазування пухлин, імунодулююча активність, активація макрофагів та збільшення рівнів цитокінів, які прямо або опосередковано впливають на ракові клітини. Таким чином подальші дослідження поліхаридів міцеліальних грибів з імуномодулюючими і протираковими властивостями є досить актуальним завданням сучасних біотехнологій.

Список використаної літератури:

1. Wasser S.P. Medicinal mushroom science: current perspectives, advances, evidences, and challenges // Biomed. J. – 2014. – V 37. – N 6. – Р 345-356.

2. Zhang M., Cui S.W., Cheung P.C. Antitumor polysaccharides from mushrooms: A review on their isolation process, structural characteristics and antitumor activity // Trends Food Sci. Technol. – 2007. – V 18. – Р 4-19.

3. Wasser S.P. Medicinal mushroom science: History, current status, future trends, and unsolved problems // Int. J. Med. Mushrooms. – 2010. – V 12. – Р 1-16.

4. Zhang P., Zhang L., Cheng S. Chemical structure and molecular weight of (1→3)-α-D-glucan from Lentinus edodes // Biosci. Biotechnol. Biochem. – 1999. – V 63. – Р 1197-1202.

5. Chihara G., Hamuia J., Maeda Y.Y. Fractionation and purification of the polysaccharides with marked antitumor activity, especially lentinan, from Lentinus edodes (Berk.) Sing. (an edible mushroom) // Cancer Res. – 1970. – V 30. – Р 76-81.

6. Hwan L.H., Lee J.S., Cho J.Y. Structural characteristics of immunostimulating polysaccharides from Lentinus edodes // J. Microbiol. Biotechnol. – 2009. – V 19(5). – Р455-461.

7. Guo Z., Hu Y., Wang D., et al. Sulfated modification can enhance the adjuvanticity of lentinan and improve the immune effect of ND vaccine // Vaccine. – 2009. – V 27. – Р 660-665.

8. Seok L. J., Min K.M. , Cho J.Y. Study of macrophage activation and structural characteristics of purified polysaccharides from the fruiting body of Hericium erinaceus // J. Microbiol. Biotechnol. – 2009. – V 19(2). – P 1-9.

9. Kodama N., Komuta K., Nanba H. Can maitake MD-fraction aid cancer patients? // Altern. Med. Rev. – 2002. – V 7. – P 36–39.

10. Svagelj M., Berovic M., Gregori A. Immunomodulating activities of cultivated maitake medicinal mushroom Grifola frondosa (Dicks.: Fr.) S.F. Gray (Higher Basidiomycetes) on peripheral blood mononuclear cells // Int. J. of Med. Mushrooms. – 2012. – V 14(4). – P 377–383.

11. Bao H.H., Tarbasa M., Chae H.M. Molecular properties of water-unextractable proteoglycans from Hypsizygus marmoreus and their in vitro immunomodulatory activities // Molecules. – 2012. – V 17. – P 207-226.