Связь противовоспалительной активности пектинов с их структурой

Результаты исследования и их обсуждение Выявление пектинов, защищающих стенку толстой кишки мышей от химически индуцированного повреждения. Установлено, что только пять (CP, OP, RS, RSP и TVС) из 15 исследованных полисахаридов оказывают противовоспалительное действие при химическом поражении стенки толстой кишки у мышей. Противовоспалительное действие пектинов характеризуется снижением площади поражения более чем в два раза (рис. 1) и уменьшением степени повреждения на 40% (рис. 2). Активность МПО в стенке кишки мышей, получивших RS, OP, TVС и СР, уменьшается по сравнению с контролем в два раза (рис. 3). При этом комаруман, раувольфиан, танацетан и оксикоккусан обладают одинаковой степенью защитного действия, сравнимого с действием преднизолона, гормонального противовоспалительного препарата. Установлено, что ряд пектинов оказывает действие только на отдельные параметры повреждения кишки. Так, например, алиуман AS, пектин выделенный из чеснока, снижает активность МПО в стенке кишки и уменьшает площадь поражения, но не действует на степень повреждения (рис. 1-3). Пектин из ягод брусники VV уменьшает степень и площадь поражения, но не действует на активность МПО в стенке кишки (рис. 1-3). Обнаружено, что лемнан LM и силенан SV способствуют увеличению площади поражения стенки толстой кишки. Однако активность МПО и степень повреждения остаются на уровне, характерном для мышей, получавших до индукции воспаления воду. Зостеран, бергенан, танацетан, пектин цитрусовый и пектин яблочный не оказывают действия на пораженные стенки кишки при химическом повреждении. Степень, площадь поражения и активность МПО в стенке толстой кишки у мышей получивших, эти пектины, сравнима с таковыми у контрольных мышей, получивших до индукции воспаления воду (рис. 1-3). Рисунок 1. Площадь поражения стенки толстой кишки у мышей, получивших пектины (п/о 200 мг/кг) за 48 ч до ректального введения уксусной кислоты. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. ПН – преднизолон. Названия пектинов даны в Табл. 1, 2. Рисунок 2. Степень поражения стенки толстой кишки у мышей, получивших пектины (п/о 200 мг/кг) за 48 ч до ректального введения уксусной кислоты. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. ПН – преднизолон. Названия пектинов даны в Табл. 1, 2. Рисунок 3. Активность МПО в стенке толстой кишки у мышей, получивших пектины (п/о 200 мг/кг) за 48 ч до ректального введения уксусной кислоты. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. ПН – преднизолон. Названия пектинов даны в Табл. 1, 2. Таким образом, в результате скрининга выявлены пектины (CP, OP, RS, RSP и TVС), защищающие стенку толстой кишки от повреждающего действия уксусной кислоты. Из Рис. 3 видно, что противовоспалительное действие пектинов сопровождается уменьшением количества нейтрофилов в кишечной стенке. Пектины оказывают противовоспалительное действие при условии их перорального введения в дозе 200 мг/кг за 48 ч до индукции кишечного воспаления. Выявление сразу пяти новых пектинов с защитным действием стало возможно благодаря тому, что пектины, использованные нами, выделялись из разных видов растений (сабельник, ряска, смолевка, бадан, чеснок, брусника и клюква), а также из каллусных культур клеток растений (раувольфия и пижма). Тем самым были исследованы пектины с большим разнообразием структур, чем это делалось ранее другими исследователями. Проведенные сравнения между типом строения разветвленной области макромолекулы пектинов и их действием на повреждение стенки кишки не выявили закономерностей. Сравнивали строение пектинов, предотвращающих (комаруман СР), не предотвращающих (бергенан ВС, лемнан LMC), а также пектинов, вызывающих увеличение площади воспаления при химическом повреждении стенки кишки у мышей (лемнан LM и силенан SV). Основная углеводная цепь пектинов представлена линейным 1,4-ά-D-галактуронаном. Разветвленная область лемнана LM образована апиогалактуронаном (Ovodova et al., 2000; Golovchenko et al., 2002). В силенане (Ovodova et al., 2000), комарумане CP (Ovodova et al., 2005) и бергенане BC (Golovchenko et al., 2007) разветвленная область макромолекулы образована рамногалактуронаном I (RG-I). Несмотря на однотипное строение разветвленной области макромолекулы этих пектинов, только комаруман СР предотвращает развитие повреждения стенки кишки. Строение разветвленной области макромолекул лемнана LM и силенана SV различно, однако оба пектина вызывают провоспалительную реакцию при химическом поражении стенки толстой кишки. Данные факты указывают на то, что противовоспалительное действие пектинов не связано с типом строения разветвленной области макромолекулы пектинов. Исследуемые пектины состоят из фрагментов с разной молекулярной массой. Пектины различаются количественным содержанием высоко- и низкомолекулярных фракций. Основным составляющим большинства пектинов являются фрагменты с молекулярной массой более 100 кДа (табл. 2). Как показали полученные результаты, действие пектинов на воспаление в стенке толстой кишки у мышей не связано с молекулярной массой пектиновых фрагментов. Так, например, комаруман СР, танацетан TVC, зостеран ZM, лемнан LMC и пектин яблочный АР более чем на 60- 80% состоят из полисахаридных фрагментов с молекулярной массой свыше 300 кДа. Предотвращают развитие кишечного воспаления только комаруман СР и танацетан TVC (рис. 1-3). Преобладающими фрагментами раувольфиана RS и лемнана LM являются полисахаридные цепи с Mw менее 300 кДа (табл. 2), однако действие этих пектинов на развитие воспаления различно (рис. 1-3). Следовательно, можно заключить, что противовоспалительная активность пектинов не связана с молекулярной массой составляющих их полисахаридных фрагментов и, по-видимому, определяется особенностями строения их макромолекулы. Таким образом, установлено, что пектины CP, OP, RS, RSP и TVС защищают стенку толстой кишки от химически индуцированного воспаления при однократном пероральном введении. При этом противовоспалительным действием обладают не все пектины. Защитное действие пектинов на стенку кишечника не связано с типом строения разветвленной области пектинов и не зависит от молекулярной массы пектинов. Полученные данные согласуются с представлениями о том, что физиологическая активность пектинов зависит от особенностей их строения. Влияние галактуронанового фрагмента пектинов на воспаление стенки толстой кишки у мышей. Следующим этапом исследования было выявить структуру в макромолекуле пектинов, определяющую их защитное действие на стенку кишки. Исследовано действие галактуронановых фрагментов макромолекулы пектинов на индуцированное ректальным введением уксусной кислоты повреждение стенки толстой кишки у мышей. Фрагменты линейной области макромолекулы пектинов были выделены из пектинов, обладающих: комаруман CP, раувольфиан RS, танацетан TVС, – и не обладающих: лемнан LM, силенан SV и пектин яблочный AP, – защитным действием на стенку кишки. Определена активность галактуронановых фрагментов: комарумана CPH, раувольфиана RSH, танацетана TVСН, лемнана LMН, силенана SVН и пектина яблочного APН, полученных при частичном кислотном гидролизе соответствующих пектинов. Площадь поражения стенки кишки уменьшается более чем в два раза после перорального введения галактуронановых фрагментов макромолекулы пектинов (рис. 4). Степень повреждения (рис. 5) и активность МПО (рис. 6) в стенке толстой кишки снижаются более чем на 50% у мышей, получивших галактуронан, по сравнению с животными, получившими воду. Таким образом, установлено, что защитное действие пектинов при повреждении стенки толстой кишки мышей обусловлено галактуронаном – линейной областью макромолекулы пектинов или ее фрагментом. Противовоспалительное действие свойственно всем галактуронанам, независимо от противовоспалительной активности исходных пектинов. Рисунок 4. Площадь поражения стенки кишки у мышей, получивших галактуронановые фрагменты макромолекулы пектинов (п/о 200 мг/кг) за 48 ч до ректального введения уксусной кислоты. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * - различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Рисунок 5. Степень повреждения стенки кишки у мышей, получивших галактуронановые фрагменты макромолекулы пектинов (п/о 200 мг/кг) за 48 ч до ректального введения уксусной кислоты. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * - различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Рисунок 6. Активность МПО в стенке толстой кишки у мышей, получивших галактуронановый фрагмент пектинов (п/о 200 мг/кг) за 48 ч до ректального введения уксусной кислоты. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * - различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Влияние молекулярной массы пектиновых фрагментов на проницаемость стенки сосудов. Как и другие исследованные пектины, танацетан TVC, лемнан LMC и силенан STC состоят из полимергомологов с различной молекулярной массой. Преобладающими являются фракции с молекулярной массой свыше 300 кДа: TVC300, LMC300, STC300 (табл. 2). Основным составляющим элементом TVC300, LMC300, STC300 являются остатки галактуроновой кислоты, около 70% (табл.1). Остатки нейтральных моносахаридов присутствуют в значительно меньших количествах. У полимергомологов танацетана TVC, лемнана LMC и силенана STC с молекулярной массой 50-100 кДа (TVC50, LMC50, STC50) количественное соотношение остатков галактуроновой кислоты и остатков нейтральных моносахаридов примерно одинаково или преобладающими являются остатки нейтральных моносахаридов (табл. 1). Зная, что остатки галактуроновой кислоты входят в состав галактуронана, линейной области макромолекулы пектинов, а остатки нейтральных моносахаридов образуют боковые цепи разветвленной области, можно предположить, что танацетан TVC300, лемнан LMC300 и силенан STC300 являются слабо разветвленными пектинами, в которых основным структурным элементом макромолекулы является галактуронан. У фракции танацетана TVC, лемнана LMC и силенана STC с более низкой молекулярной массой преобладающим элементом структуры является разветвленная область макромолекулы, благодаря составу и разветвленности которой и наблюдаются существенные различия в структуре и свойствах вышеназванных пектиновых полисахаридах. Противовоспалительную активность пектинов оценивали по их действию на проницаемость стенки сосудов у мышей. Исследована проницаемость стенки сосудов у мышей после перорального введения танацетана TVC, лемнана LMC и силенана STC. Установлено, что только танацетан TVС обладает противовоспалительным действием. Через сутки после перорального введения TVC проницаемость стенки сосудов снижается почти в два раза. Действие TVС на состояние стенки сосудов сравнимо с действием индометацина (рис. 7). Определена противовоспалительная активность различных фракций пектинов. Установлено, что после перорального введения танацетана TVC300, лемнана LMC300 и силенана STC300 проницаемость стенки сосудов в ответ на раздражитель не увеличивается (рис. 8), фрагменты пектинов TVC50, LMC50, STC50 не оказывают влияния на проницаемость стенки сосудов (рис. 9). На основе полученных результатов можно сделать вывод, что противовоспалительным действием обладают слаборазветвленные пектиновые полисахариды. Пектины, в макромолекуле которых преобладающим элементом структуры является разветвленная область, не оказывают противовоспалительного действия. Рисунок 7. Проницаемость стенки сосудов у мышей через 24 ч после перорального введения танацетана TVС, лемнана LMС и силенана STC. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Рисунок 8. Проницаемость стенки сосудов у мышей через 24 ч после перорального введения танацетана TVС300, лемнана LMС300 и силенана STC300. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Рисунок 9. Проницаемость стенки сосудов у мышей через 24 ч после перорального введения танацетана TVС50, лемнана LMС50 и силенана STC50. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Общим для TVС300, STС300 и LMС300 является высокое содержание остатков галактуроновой кислоты (табл. 1). Что указывает на то, что противовоспалительное действие пектинов обусловлено именно галактуронановым фрагментом пектиновой макромолекулы. В этой связи было исследовано действие галактуронановых фрагментов макромолекулы пектинов, выделенных из танацетана TVС, лемнана LMС и силенана STC. Установлено, что через 24 ч после перорального введения галактуронанового фрагмента макромолекул танацетана TVCH, силенана STCН и лемнана LMCH проницаемость стенки сосудов снижается более чем в два раза (рис. 10). Полученные данные подтверждают, что противовоспалительная активность пектинов обусловлена галактуронановым фрагментом их макромолекулы. Рисунок 10. Проницаемость стенки сосудов у мышей через 24 ч после перорального введения танацетана TVСH, лемнана LMСH и силенана STCH. Данные представлены в виде среднего арифметического значения ± стандартное отклонение. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Характеристика противовоспалительной активности пектинов. Ранее уже сообщалось (Rolandelli et al., 1988; Lim et al., 2003) о двух коммерческих пектинах: яблочном и цитрусовом, - которые ингибируют воспаление стенки толстой кишки. Противовоспалительное действие пектинов проявляется при их добавлении в рацион питания крысам в виде 1%-ного или 2%-ного водного раствора на протяжении 7-10 дней. Отличием полученных данных от результатов других исследователей является то, что пектины, обладающие противовоспалительным действием, вводились однократно в дозе 200 мг/кг за 48 ч до индукции воспаления. Использование однократного перорального введения пектинов позволило снизить вероятность влияния на результат короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), образующихся при ферментации полисахаридов микрофлорой кишечника (Titgemeyer et al., 1991). Известно, что КЦЖК снижают функциональную активность нейтрофилов (Eftimiadi et al., 1987) и тем самым могут оказывать влияние на развитие воспаления. Известно, что в развитии кишечного воспаления значительную роль играют привлеченные нейтрофилы (Nusrat et al., 1997). После выхода из кровотока в ткань нейтрофилы секретируют активные формы кислорода, разрушающие клеточные структуры стенки кишки (Pravda, 2005). Уменьшение активности МПО в стенке кишки после ректального введения кислоты говорит о том, что противовоспалительное действие пектинов связано с уменьшением количества привлеченных нейтрофилов. В связи с этим, исследовано влияние пектинов, обладающих противовоспалительным действием, на адгезию лейкоцитов и проницаемость стенки сосудов как основные факторы, определяющие интенсивность миграции лейкоцитов к очагу воспаления. Кроме того, снижение миграции нейтрофилов в стенку кишки может быть обусловлено увеличением количества кишечной слизи. Оценку функционального состояния перитонеальных лейкоцитов, проницаемость стенки сосудов органов брюшной полости и количество кишечной слизи в толстой кишке у мышей проводили через 48 ч после перорального введения пектинов. Установлено, что комаруман СР и оксикоккусан ОР, при пероральном введении, снижают адгезию лейкоцитов брюшной полости и проницаемость стенки сосудов (рис. 11, 12). Рисунок 11. Адгезия перитонеальных лейкоцитов у мышей через 48 ч после перорального введения пектинов. Данные представлены в % к контролю, принятому за 100%. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Рисунок 12. Проницаемость стенки сосудов у мышей через 48 ч после перорального введения пектинов. Данные представлены в % к контролю, принятому за 100%. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Установлено, что количество кишечной слизи увеличивается под действием комарумана CP и не изменяется при введении раувольфиана RS и оксикоккусана OP (рис. 13). Пока не известно, с чем связана способность комарумана увеличивать количество кишечной слизи. Не исключено, что это обусловлено разветвлением галактуронанового кора комарумана, поскольку данная структурная особенность приводит к образованию макромолекулярной сетки, способной удерживать большое количество слизи. Из Рис. 13 видно, что только комаруман обладает таким свойством, в то время как оксикоккусан ОР и раувольфиан RS лишены данной способности. Действие пектинов на функциональное состояние лейкоцитов и проницаемость стенки сосудов может быть вызвано изменением цитокинового баланса. Ранее было показано, что пероральное введение пектина, выделенного из рдеста плавающего Potamogeton natans L., увеличивает уровень ИЛ-10 – противовоспалительного цитокина (Popov et al., 2007). Известно, что ИЛ-10 способен ингибировать не только адгезивность нейтрофилов (Vora et al., 1996; Berlato et al., 2002), но и секреторную активность тучных клеток и предотвращать тем самым выброс вазоактивных медиаторов воспаления (Thompson-Snipes et al., 1991). Рисунок 13. Количество кишечной слизи на стенке толстой кишки у мышей через 48 ч после перорального введения пектинов. Данные представлены в % к контролю, принятому за 100%. Количество животных – 7. * – различия достоверны по сравнению с контролем при p<0,05. Из Рис. 11, 12 можно видеть, что в отличие от комарумана СР и оксикоккусана ОР, противовоспалительное действие раувольфиана RS не сопровождается изменением адгезии нейтрофилов и проницаемости стенки сосудов. Возможно, что действие раувольфиана RS на воспаление в стенке кишки связано с иными механизмами, например, с его антиоксидантными свойствами. Ранее было показано, что флавоноловый глюкозид рутин ингибирует развитие кишечного воспаления (Galvez et al., 1997); предполагается, что его противовоспалительное действие связано с ингибированием активных форм кислорода, секретируемых нейтрофилами. Таким образом, установлено, что пектины комаруман СР и оксикоккусан ОР уменьшают адгезию лейкоцитов и снижают проницаемость стенки сосудов.

Похожие:

	Связь солнечной активности с Юпитером и Сатурном Предлагается новая версия связи солнечной активности с орбитами Юпитера и Сатурна		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «родственной» пенсионному фонду структурой, однако этот запрет легко обходится участниками рынка, поскольку структура владения нпф...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели: показать необходимость читательского труда; дать понятие о литературе как искусстве слова; показать связь литературы с другими...		Алкены ключевые слова: алкены, олефины, этиленовые углеводороды, двойная связь, σ-связь, π-связь Цель урока: Обобщение знаний по разделу «Профессиональное образование и самоопределение» в систему. Активизация процесса профессионального...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Мы живем во времена бурного развития современной и массовой гиподинамии, когда ребенок волей – неволей становится заложником быстро...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Положительное влияние двигательной активности на растущий организм проявляется в улучшении работы сердечно-сосудистой и дыхательной...
	Урок в 8 классе по теме «Ковалентная связь» Ребята! Сегодня мы начинаем изучение новой темы «Химическая связь. Строение вещества»		Урок развития речи по картине Цель: показать связь произведений изобразительного искусства с изучаемым литературным материалом, научить искать между ними ассоциативную...
	1. Организационно методические указания Для России в настоящее время рост инновационной активности приобретает особое значение. Именно усиление инновационной активности...		Методические рекомендации по изучению дисциплины «Технологии развития... Цель освоения дисциплины «Технологии развития экономической активности: молодежное предпринимательство, карьера молодежи» формирование...
	Рабочая программа по предмету «Литература» 9 класс Рассмотрена на заседании мо Большое внимание уделяется развитию познавательной активности учащихся, формированию навыков самостоятельного приобретения знаний,...		Е. С. Пенчук 2009 г. Инновационный менеджмент рабочая программа Для России в настоящее время рост инновационной активности приобретает особое значение. Именно усиление инновационной активности...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... «Ковалентная связь», таблица «Ионная связь», карточки с формулами простых и сложных веществ, основа сводной итоговой таблицы «Типы...		Реферат по дисциплине: «Радиотелефонные и сотовые коммуникационные системы» Спутниковая связь — один из радиосвязи, основанный на использовании искусственных спутников земли в качестве ретрансляторов. Спутниковая...
	Отчет о научно-исследовательской работе по теме: «Классификация действующих... «Классификация действующих нормативных документов РФ в соответствии с принятой структурой системы нормативных документов»		Изложение нового материала (тема, научность, метод изложения, доходчивость,... Изучение поурочного плана (технологической карты) – План урока поэтапный, содержит цели