2. Оксидативный стресс
В недавних исследованиях ученые пришли к выводу, что антиоксидантные свойства хитина, хитозана и их производных имеют огромное значение для здоровья человека и играют важную роль в питании [31]. В данной статье речь пойдет об аспектах изучения антиоксидантных свойств, не вошедших в вышеупомянутые работы.
Как сообщается в исследованиях, люди пожилого возраста особенно подвержены риску возникновения оксидативного стресса [32]. Повышение уровня реактивных форм кислорода (РФК) может спровоцировать окислительные модификации липидов, белков и ДНК. Оксидативный стресс и воспаления участвуют в развитии возрастных патологий и приводят к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, раку, нейродегенеративным болезням, ревматоидному артриту и сахарному диабету (Схема 1). В связи с этим, важным представляется защитить клетки организма от окислительных повреждений, вызванных действием РФК [33, 34, 35].
Схема 1
Существует острая необходимость установить роль оксидативного стресса в процессах старения, а также обнаружить способы увеличения эффективности модуляторов оксидативного стресса применительно к лечению и профилактике возрастных заболеваний. В нескольких работах в качестве потенциального способа лечения возрастных патологий, сформировавшихся под влиянием оксидативного стресса, рассматривается применение хитозана и его производных [31, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46]. Японские ученые из университета Фукуямы [43] провели ряд исследований как в естественных, так и в лабораторных условиях и пришли к выводу, что хитозан обладает свойством снижать показатели оксидативного стресса и, тем самым, оказывать прямое антиоксидантное воздействие в рамках кровообращения большого круга.
Исследователи из Хубэйского медицинского университета выявили, что олигосахарид хитозана блокирует как перекисное окисление липидов под влиянием этанола, так и снижение уровня глутатиона посредством активации ядерного фактора (эритроидного происхождения) 2 – фактора транскрипции 2 (Nrf2) и снижения фосфорилирования сигнальных путей p38 MAPK, JNK и ERK [47]. Как следует из экспериментов над крысами, благодаря обогащению рациона хитозаном, в сердечной мышце у грызунов наблюдается снижение оксидативного стресса, индуцированного изопреналином [48], и, кроме того, как у старых, так и у молодых крыс наблюдаются изменения антивозрастного свойства в рамках глутатионзависимой антиоксидантной системы [49]. Также говорится о том, что олигосахариды хитозана защищают мышей от оксидативного стресса [50]. Сульфатированные олигосахариды хитозана снижают образование РФК на внутриклеточном уровне. Китайские ученые из Сианьского транспортного университета [51] выявили, что сульфатированные олигосахариды хитозана защищают β-клетки линий MIN6 поджелудочной железы от разрушений, наносимых перекисью водорода. Сульфатированный олигосахарид хитозана в значительной степени сдерживает образование оксида азота [52], подавляет активность и экспрессию как матричных РНК индуцибельной синтазы оксида азота, так и уровень белков субъединицы p65 ядерного фактора каппа-B (NF-κB) [52], активация которого происходит под воздействием перекиси водорода H2O2. Эти результаты свидетельствуют о высокой антиоксидантной способности сульфатированного олигосахарида хитозана и проливают свет на возможный механизм блокады сигнального пути ядерного фактора каппа-B (NF-κB). Проявление защитных свойств сульфатированного олигосахарида хитозана в борьбе с окислительными повреждениями в клетках линий MIN6 зависит от степени замещения и концентрации. Если рассматривать антиоксидантные возможности хитозана, то, в отличие от хитозана с молекулами, обладающими большим весом, хитозан с низким молекулярным весом более эффективен для предотвращения образования карбонильных групп в белке плазмы крови [53]. Хитозану среднего помола свойственна повышенная антиоксидантная активность. У крыс, питавшихся хитозаном среднего помола, наблюдалась повышенная активность супероксиддисмутазы [54]. Также были исследованы показатели антиоксидатной активности коньюгатов недавно полученных производных хитозана и кофеиновой, феруловой и синаповой кислоты с разными коэффициентами прививки. По сравнению с немодифицированным хитозаном, коньюгаты демонстрируют повышенную антиоксидантную активность [55]. В исследованиях ученых Корейского университета в Сеуле [56] говорится о том, что при лечении и заживлении ран антиоксидантные свойства, обнаруживаемые у комплекса хитозана и полифенолов, содержащихся в зеленом чае, провоцируют активацию трансглутаминазы. Кофеиновая и феруловая кислота прививаются к хитозану свободнорадикально-опосредованным способом [57]. Кроме того, благодаря новым компонентам, была улучшена пероксидация и повышена степень поглощения свободных радикалов. Антиоксидантная активность феноловой кислоты, привитой к хитозану, повысилась в следующем порядке: хитозан < N,О-карбоксиметил хитозан ˂ феруловая кислота < кофеиновая кислота—N,О-карбоксиметил хитозан ˂ галлиевая кислота—N,О-карбоксиметил хитозан [58]. Олигосахариды хитозана снижают степень поражения ДНК в результате оксидации, замедляя действие пероксида водорода H2O2 и угнетая радикалы AAPH (2,2-азобис 2-амидинопропан гидрохлорид), блокируя деградацию ингибирующего каппа B альфа белка (IκB-α) и позволяя ядерному фактору каппа B (NF-κB) транслоцироваться [63]. Транслокация фактора NF-κB из ядра в цитоплазму может быть спровоцирована стрессом, бактериями, воспалительными стимулами, цитокинами, свободными радикалами, канцерогенами и другими агентами. Ядерный фактор NF-κB регулирует синтез ферментов (таких как ЦОГ-2 и индуцибельная синтаза оксида азота – NO-синтаза), цитокинов (TNF, IL-1, IL-6, IL-8), адгезивных молекул, и, помимо этого, связан с такими возрастными заболеваниями, как диабет, остеопороз, болезнь Альцгеймера и рак [64]. Олигосахариды хитозана подавляют активацию фактора NF-κB, поэтому с ними связаны многообещающие перспективы в вопросе предотвращения и лечения возрастных заболеваний.
В недавних публикациях также сообщается, что в результате прививки натуральных антиоксидантных полифенолов к хитозану, олигосахаридам хитозана, и их производным, например, сульфатированным олигосахаридам хитозана антиоксидантного действия [31], могут появиться новые эффективные антиоксидантные нутрицевтики.