RU2247574C2

RU2247574C2 - Средство, обладающее антикоагулянтным и иммунотропным действием

Info

Publication number: RU2247574C2
Application number: RU2002135524/15A
Authority: RU
Inventors: Н.М. Шевченко (RU); Н.М. Шевченко; гинцева Т.Н. Зв (RU); Т.Н. Звягинцева; В.В. Исаков (RU); В.В. Исаков; Т.А. Кузнецова (RU); Т.А. Кузнецова; Т.С. Запорожец (RU); Т.С. Запорожец; Н.Н. Беседнова (RU); Н.Н. Беседнова; А.П. Момот (RU); А.П. Момот; А.Н. Мамаев (RU); А.Н. Мамаев
Original assignee: Тихоокеанский институт биоорганической химии Дальневосточного отделения РАН
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2005-03-10

Abstract

Изобретение относится к области создания антикоагулянтов растительного происхождения. Средство, обладающее антикоагулянтным и иммунотропным действием, представляет собой фукоидан, полученный путем экстракции водой бурой водоросли Fucus evanescens при температуре 20-60°С с последующим осаждением этанолом, с молекулярной массой 20000-40000 дальтон и содержит нейтральные моносахариды: фукозы 70-80%, галактозы 2-9%, ксилозы 5-10% и глюкозы 2-7%, а также - сульфатов - 20-22%, при этом интенсивные сигналы в спектре ¹³С-ЯМР при 16,0-18,0 м.д. и полосу поглощения в ИК-спектре при 820-822 см^-1. Фукоидан как в большой, так и в малой дозах стимулирует фагоцитарную и бактерицидную активность нейтрофилов, обладает иммуностимулирующим действием в широком диапазоне доз. 2 ил., 3 табл.

Description

Изобретение относится к области медицины и, в частности, касается средства, обладающего антикоагулянтным и иммунотропным действием.

Среди известных фармацевтических препаратов антикоагулянтного действия широко применяется гепарин - антикоагулянт прямого действия. Однако гепарин является лекарственным препаратом животного происхождения, а его применение в клинике может вызывать ряд побочных эффектов. Наибольшую опасность при гепаринотерапии представляет снижение свертываемости крови, тромбоцитопения, возникновение желудочно-кишечных кровотечений, гематурия, кожные геморрагии, аллергические реакции, а после его отмены у больных могут возникать тромбоэмболитические осложнения в виде так называемых "рикошетных" тромбозов [1, 2, 3]. Кроме того, гепарин в высоких дозах (100-200 мг/кг) проявляет иммунодепрессивные свойства путем угнетения формирования антителобразующих клеток [4], а также индуцирует депрессию в системе нейтрофильных гранулоцитов [5].

В настоящее время следует считать актуальной задачей необходимость поиска новых высокоэффективных, малотоксичных физиологически активных препаратов из доступных природных источников, в том числе антикоагулянтов прямого действия растительного происхождения. Наибольшее признание в качестве таких веществ получили соединения полисахаридной природы. Их низкая токсичность для организма, большая степень свободы дозирования, экологически чистые и экономичные технологии производства привлекают внимание исследователей.

Известен антикоагулянт растительного происхождения, представляющий собой гепариноподобный полисахарид, связанный с пептидом, характеризующийся молекулярной массой 5-6 кДа, и выделенный экстракцией водой корней пиона древовидного [6].

Бурые водоросли являются богатым и легко возобновляемым сырьевым источником интересных по структуре и физиологической активности полисахаридов. Эти источники, наряду с широко известной альгиновой кислотой, содержат уникальные водорастворимые полисахариды - ламинараны и фукоиданы, которые пока не нашли широкого практического использования. Из этих полисахаридов наибольший интерес представляют фукоиданы, которым принадлежит основная роль в биологическом действии водорослей. У фукоиданов обнаружены антикоагулянтная, противоопухолевая, гиполипидемическая, антивирусная (в том числе против ВИЧ-инфекции) активности [7-9].

Несмотря на то что антикоагулянтные свойства сульфатированных полисахаридов известны давно, существует проблема их терапевтического применения, с одной стороны, по причине сравнительно высокого остаточного содержания протеинов, что чревато риском иммунногенных явлений, а с другой стороны, по причине их высокого молекулярного веса (100-800 кДа), результатом которого является плохая растворимость, которая в значительной мере ограничивает их применение в высоких концентрациях.

Обнаружено, что для фукоиданов величина оптимальной молекулярной массы для проявления ими антикоагулянтной активности лежит в диапозоне 10-50 кДа. Чтобы получить фракции с оптимальной молекулярной массой дополнительно проводят кислотный или радикальный гидролиз в присутствии соли меди. Это требует дополнительных затрат и усложнения процесса получения фукоиданов с антикоагулянтными свойствами [7]. Кроме того, рассечение на фрагменты длинной полисахаридной цепи фукоидановых молекул требует использования процесса лизиса, который необходимо контролировать таким образом, чтобы избежать чрезмерного разложения фукоидана, ведущего к потере его свойств.

В связи с этим поиск в бурых водорослях низкомолекулярных фукоиданов, обладающих антикоагулянтным и иммунотропным действием, является актуальной задачей.

Описана антикоагулянтная и стимулирующая липолиз активность сульфатированных полисахаридов из дальневосточных бурых водорослей, таких как Laminaria japonica, L. cichorioides, Sphaerotrichia divaricata, Costaria costata и Pelvetia wrightii [10]. При этом только сульфатированный полисахарид из Sphaerotrichia divaricata показал сравнимую с гепарином антикоагулянтную активность. Этот сульфатированный полисахарид выделен в виде соли кальция путем экстракции водоросли смесью метанол, хлороформ, вода, затем хлористым кальцием, высаждением солевого продукта цетавлоном с последующим получением кальциевой соли фукоидана и высаждением этанолом [11]. Полисахариды, выделенные из остальных водорослей, показали слабое антикоагулянтное действие.

Сульфатированный полисахарид из Sphaerotrichia divaricata охарактеризован следующими параметрами: содержание SO₃Са

\binom{+}{2}

- 27,9%, фукозы – 60,3%, галактозы - 3,1%, ксилозы - следы, уроновых кислот - 1,9%. Однако водоросль Sphaerotrichia divaricata относится к малораспространенному, труднодоступному виду водоросли. Поэтому применение ее для практического использования с целью получения препарата с антикоагулянтными свойствами бесперспективно. В литературе не было сообщений о последующих работах по получению и применению в качестве антикоагулянта сульфатированного полисахарида из Sphaerotrichia divaricata.

Задачей изобретения является расширение арсенала лекарственных средств из бурых водорослей с антикоагулянтным и иммунотропным действием.

Задача решена новым средством, обладающим антикоагулянтным и иммунотропным действием, характеризующимся тем, что оно представляет собой фукоидан, полученный путем экстракции водой бурой водоросли Fucus evanescens при температуре 20-60°C с последующим осаждением этанолом. Средство имеет молекулярную массу 20000-40000 дальтон и содержит нейтральные моносахариды: фукозы - 70-80%, галактозы - 2-9%, ксилозы - 5-10% и глюкозы - 2-7%, а также - сульфатов - 20-22%, при этом интенсивные сигналы в спектре ¹³С-ЯМР при 16,0-18,0 м.д. и полосу поглощения в ИК-спектре при 820-822 см^-1.

Антикоагулянтное действие заявляемого фукоидана из Fucus evanescens характеризуется следующими параметрами при испытании in vitro: активированное парциальное тромбопластиновое время (АПТВ) от 80 до 900 с, тромбиновое время (ТВ) от 40 до 400 с в зависимости от дозы. По антикоагулянтному действию оно сравнимо с гепарином, который также оказывает дозозависимый эффект.

Экспериментально установлено, что заявляемое средство в большом диапазоне доз в отличие от гепарина обладает иммунотропным действием.

Источник получения нового средства - бурая водоросль Fucus evanescens с практической точки зрения имеет преимущество перед другими видами водорослей, и, в частности, перед Sphaerotrichia divaricata. Это преимущество заключается в том, что водоросль Fucus evanescens имеет обширный ареал распространения, растет на мелководье и легко доступна.

Получение фукоидана.

Свежую или замороженную (после дефрастации) водоросль Fucus evanescens обрабатывают этанолом с целью ее обезжиривания и удаления пигмента. Затем водоросль сушат на воздухе, грубо измельчают и обрабатывают водой (1:20 вес/объем) сначала при комнатной температуре (5 часов), а затем при 50-60°С при перемешивании в течение 5 часов. Экстракт концентрируют при пониженном давлении до 1/4-1/5 первоначального объема и доводят рН суспензии до значения 3,0. Затем отделяют образовавшийся осадок центрифугированием, доводят рН супернатанта до нейтрального титрованием гидроокисью натрия, диализуют против воды. Затем высаждают натриевую соль фукоидана двумя объемами 96% этанола. Осадок трижды промывают 50% водным этанолом и сушат 96% этанолом. Получают целевой продукт с выходом 7,5-10% (от веса сухой водоросли).

Фукоидан, полученный из бурой водоросли Fucus evanescens, имеет следующие физико-химические характеристики:

- порошок кремового цвета хорошо растворим в воде, диметилсульфоксиде,

- нерастворим в спирте, ацетоне, гексане, серном эфире;

- молекулярная масса: 20000-40000 дальтон (определена методом гель-фильтрации с применением Superdex 75 HR 10/30 Amersham Pharmacia Biotech AB, анализ фракций фенол-сернокислотным методом [12]);

- содержание сульфатов: 20-22%; степень сульфатирования определена после гидролиза образцов 4N HCl при 100°С, используя турбидиметрический метод [13];

- содержание нейтральных моносахаридов: фукозы - 70-80%, галактозы - 2-9%, ксилозы 5-10%, глюкозы 2-7%.

Моносахаридный состав определен высокоэффективной жидкостной хроматографией. Образцы полисахаридов (5 мг) подвергали гидролизу 4N HCl при 100°С (2 ч). Моносахаридный состав продуктов кислотного гидролиза определяли методом ВЭЖХ на углеводном анализаторе IC-5000 Biotronik (смола Durrum DA-Х8-11, колонка 385×3,2 мм, 60°С), обнаружение проводили бицинхонинатным методом [14]; интегрирующая система Shimadzu С - R2 АХ). Моносахариды (Rha, Rib, Man, Fuc, Gal, Xyl, Glc) использовали как стандарты для ВЭЖХ.

- ИК-спектр (КВr), см^-1: 1230-1255 (S=O), 900-950 (ОН), 820-822 (C-O-S);

ИК-спектры полисахаридов регистрировались для КВr таблеток исследуемого образца на спектрометре Carl Zeiss IR-75 (фиг.1);

- ¹³С-ЯМР-спектр представлен в виде кривой (фиг.2);

¹³С-ЯМР спектры были получены при 60°С на ЯМР-спектрометре Bruker-Physic WM-250 с рабочей частотой 62,9 МГц в D₂O при температуре 70°С. Образцы полисахаридов растворяли в D₂O.

Острую токсичность исследовали на неинбредных мышах. Заявляемое средство нетоксично при его внутрибрюшинном введении в дозах от 0,05 до 100 мг/кг.

Исследование антикоагулянтного действия.

Влияние фукоидана на показатели коагулограммы изучали в тестах in vivo и in vitro. Исследования in vitro проводили на бедной тромбоцитами плазме, полученной от здоровых доноров. Фукоидан вносили в плазму в дозах от 1 до 1000 мкг/мл плазмы, гепарин - в дозе 1,0 Ед/мл плазмы. Исследования in vivo проводили на мышах линии BALB/c, которым вводили фукоидан внутрибрюшинно в дозе 5 мг/кг. Смесь образцов плазмы крови получали от 10-15 животных через 15, 30, 60 и 180 мин после введения препарата.

Изучали следующие параметры коагулограммы с использованием реактивов фирмы "Технология-Стандарт" (Россия) и коагулометра CD-4 фирмы "Diamed" (Швейцария): 1) активированное парциальное тромбопластиновое время (АПТВ) для оценки внутреннего механизма свертывания; 2) протромбиновое время (ПВ) для оценки внешнего механизма свертывания; 3) тромбиновое время (ТВ) для оценки конечного этапа свертывания. Результаты представлены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 Влияние фукоидана на показатели АПТВ и ТВ у мышей BALB/c in vivo
Время после введения (мин)	Время свертывания плазмы крови (с)
	АПТВ	К (опыт/контр.)	ТВ	К (опыт/контр.)
15	150±54,3	3,3	80,0±14,5*	4,7
30	84,0±26,0	1,8	31,0±0,9*	1,8
60	46,8+2,4	-	17,3±1,5	-
180	43,2±1,6	-	17,5±1,2	-
Контроль	45,5±1,6		17,0±1,2

Однократное внутрибрюшинное введение мышам фукоидана в дозе 5 мг/кг приводило к гипокоагуляции, о чем свидетельствует увеличение по сравнению с контролем времени свертывания в АПТВ в 3,3 раза и по ТВ - в 4,7 раза через 15 мин после инъекции. По истечении же 30 мин время свертывания в этих тестах отличалось от контрольного в 1,8 раза, а через 60 мин исследованные показатели возвращались к нормальному уровню.

Изучение влияния фукоидана in vitro на показатели АПТВ, ПВ и ТВ в пулированной контрольной, нормальной плазме здоровых людей представлены в таблице 2.

Таблица 2 Влияние фукоидана на показатели АПТВ, ТВ и ПВ in vitro
Доза фукоидана (мкг/мл)	Время свертывания плазмы крови (с)
	АПТВ	К (опыт/контр.)	ТВ	К (опыт/контр.)	ПВ	К (опыт/контр.)
100	940±207,3*	25,9	385±70,8*	22,4	42±3,5*	3,0
50	610±135,4*	16,9	-	-	-	-
10	210±39,2*	5,8	130±20,7*	7,6	33±4,8*	2,4
1	81,7±10,3*	2,3	42,8±8,5*	2,5	21±3,5*	1,5
Контроль	36,2±1,0		17,1±0,9		14±0,8
Гепарин	730±95,3**	20,2	420±86,4*	24,6	380±87*	27,2
Примечание: здесь и в табл.1* - р<0,05; ** - р<0,01 (по отношению опыта к контролю).

Под влиянием фукоидана наблюдалось дозозависимое удлинение времени свертывания во всех использованных коагуляционных тестах. Из представленного материала следует, что оптимальная концентрация фукоидана для проявления максимального антикоагулянтного эффекта находится в интервале 50-100 мкг/мл. Аналогичным дозозависимым эффектом обладает, как известно, и гепарин.

Исследование иммунотропного действия.

Нами проведено сравнительное изучение не только антикоагулянтного, но и иммунотропного действия средства из Fucus evanescens при условии внутрибрюшинного введения неинбредным мышам в большом диапазоне доз (от 5 до 100 мг/кг) и гепарина в дозе 100 мг/кг на функциональную активность нейтрофильных лейкоцитов перитонеального экссудата. С этой целью использовали тесты по изучению фагоцитарной функции нейтрофилов (фагоцитарный показатель - ФП и фагоцитарное число - ФЧ) и активности кислородзависимых механизмов их бактерицидности (тест восстановления нитросинего тетразолия - НСТ-тест спонтанный). Под влиянием фукоидана как в малой (5 мг/кг), так и в большой (100 мг/кг) дозах наблюдалось статистически достоверное по сравнению с контролем увеличение ФП и ФЧ, тогда как при введении гепарина выявлено значительное снижение (р≤0,01) этих показателей (табл.3).

Таблица 3 Фагоцитарная активность и уровень кислородзависимых механизмов бактерицидности (НСТ-тест) нейтрофилов перитонеальной полости мышей.
Группа животных, получивших	Фагоцитарный показатель (%)	Фагоцитарное число	НСТ-тест (спонт.) (OD×10^-3)
Фукоидан (5 мг/кг)	78,9±4,1*##	4,8±0,32*##	15,9±1,31*##
Фукоидан (100 мг/кг)	81,2±5,9*##	4,9±0,43*##	19,7±1,25**##
Гепарин (100 мг/кг)	38,7±3,1*	1,4±0,28**	3,50±0,41**
Контроль (физ. раствор)	62,3±4,2	3,6±0,26	11,5±1,62
Примечание: * - р≤0,05; ** - р≤0,01 (различия достоверны по отношению к контролю); ## - р≤0,01 (различия достоверны по отношению к гепарину).

Под действием фукоидана повышались также показатели НСТ-теста: на 33% при введении малой дозы (р≤0,05) и на 71% при введении большой дозы (р≤0,01), а под действием гепарина наблюдалось угнетение активности кислородзависимых механизмов бактерицидности (до 70%, р≤0,01). Полученные результаты свидетельствуют о высокой степени различий (р≤0,01) всех показателей функциональной активности нейтрофилов в группах животных, которым вводили фукоидан в сравнении с группой мышей, получивших гепарин.

Таким образом, фукоидан как в большой, так и в малой дозах стимулировал фагоцитарную и бактерицидную активность нейтрофилов, а гепарин в большой дозе оказывал депрессивный эффект на эти функции. Последнее согласуется с результатами [5] по индуцированию иммунодефицита в системе нейтрофильных гранулоцитов путем внутрибрюшинного введения гепарина в дозах 100-200 мг/кг.

На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что заявляемое средство проявляет сравнимую с гепарином антикоагулянтную активность, но в отличие от последнего обладает иммуностимулирующим действием в широком диапазоне доз. Низкий молекулярный вес обеспечивает его растворение в воде и кислых растворах даже при высокой концентрации, что обуславливает возможность терапевтического применения нового средства из бурых водорослей.

Литература

1. Баркаган З.С., Момот А.П. Диагностика и контролируемая терапия нарушений гемостаза. - М.: "Ньюдиамед". 2001. 296 С.

2. Макацария А.Я., Смоляницкий А.С. Проблемы лечения гепарином // Клин. мед., 1980, 10, с.18-21.

3. Godel H.C. In Heparin. Chemical and biological properties. Clinical applications. Ed. D.A. Lane and U. Lindahl, Edward Amold, London, p.533-548.

4. Sztein M.B., Serrate S.A. Characterization of immunoregulatory properties of thimosin alfa 1 on interleukin-2 production and reseptor expression in normal lymphocytes // lnt. J. lmmunopharmacol.1989, v.11,7, p.789-900.

5. Колесникова Н.В., Нестерова И.В. Способ моделирования иммунодефицита по системе нейтрофильных гранулоцитов. Патент РФ №2107330 от 20.03.1998.

6. Патент РФ 2068702, А 61 К 35/78, опубл., 10.11.1996.

7. Nagumo Т., Nishino Т. Fucan Sulfates and Their Anticoagulant Activities // In: Polysaccharides in Medicinae Applications. (Ed. S. Dumitriu). University of Sherbrooke. Quebes, Canada. N. -York-Basel-Hong Kong. 1996. P.545-574.

8. Zhuang С., Itoh H., Mizuno Т., Ito H. Antitumor active fucoidan from the brown seaweed, umitoranoo (Sargassum thunbergii) // Biosci. Biotechnol. Biochem. 1995. Vol.59. P.563-567.

9. Beress A., Wassermann O., Bruhn T. et al. A New Procedure for the Isolation of Anti-HIV Compounds (Polysaccharides and Polyphenols) from the Marine Alga Fucus Vesiculosus // Natural Products-Lloydia. 1993. V.56.4. - P.478-488.

10. Розкин М.Я., Левина М.Н., Ефимов B.C., Усов А.И. Антикоагулянтная и стимулирующая липолиз активность полисахаридов из бурых морских водорослей. // Фармакология и токсикология. 1991. Т.54. С.40-42.

11. Усов А.И., Кирьянов А.В. Полисахариды водорослей. 47. Выделение фракций фукоидана из бурой водоросли Laminaria cichorioides Miyabe // Биоорган. химия. 1994. Т.20. С.1342-1348.

12. Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., et al. Colorimetric method for determination of sugars and related substances. // Anal. Chem. 1956. Vol.28. P.350-356.

13. Craigie, J.S., Wen, Z.C. and Van der Meer J.P. // Anal. Biochem. 1987. Vol.165. P.337-340.

14. Waffenschmidt S., Jaenicke L. // Anal. Biochem. 1987. Vol.165. P.337-340.

Claims

1. Средство, обладающее антикоагулянтным и иммунотропным действием, характеризующееся тем, что оно представляет собой фукоидан, полученный путем экстракции водой бурой водоросли Fucus evanescens при температуре 20-60°С с последующим осаждением этанолом, с молекулярной массой 20000-40000 дальтон и содержит фукозу, галактозу, ксилозу и глюкозу, а также сульфаты, при этом имеет интенсивные сигналы в спектре ¹³С-ЯМР при 16,0-18,0 м.д. и полосу поглощения в ИК-спектре при 820-822 см^-1.

2. Средство по п.1, содержит фукозы 70-80%, галактозы 2-9%, ксилозы 5-10%, глюкозы 2-7%, сульфатов 20-22%.