Ponad 7000 publikacji medycznych!
Statystyki za 2021 rok:
odsłony: 8 805 378
Artykuły w Czytelni Medycznej o SARS-CoV-2/Covid-19

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu
© Borgis - Postępy Fitoterapii 3/2017, s. 196-202 | DOI: 10.25121/PF.2017.18.3.196
*Paweł Krzyżek
Polisacharydy alg i roślin w terapii chorób wywołanych przez Helicobacter pylori
Algal and plant polysaccharides in the treatment of diseases caused by Helicobacter pylori
Katedra i Zakład Mikrobiologii, Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. n. med. Grażyna Gościniak
Streszczenie
Warstwa śluzu pokrywająca powierzchnię żołądka jest silnie hydrofilowym koloidem, złożonym m.in. z licznie występujących wielkocząsteczkowych mucyn. Glikoproteiny te pełnią kluczową rolę w ochronie przed proteolityczną aktywnością enzymów i działaniem kwaśnego pH soku żołądkowego. Stanowią także receptory dla drobnoustrojów zasiedlających śluzówkę tego organu, w tym dla Helicobacter pylori. Adhezja drobnoustrojów do komórek epitelialnych jest kluczowa dla skutecznej kolonizacji, ponieważ sprzyja dostarczaniu czynników wirulencji do komórek eukariotycznych i uniemożliwia usunięcie drobnoustrojów z organizmu gospodarza. Z tego względu zaburzenie interakcji między bakteriami a strukturami cukrowymi śluzówki żołądka może chronić przed rozwojem zakażenia. Polisacharydy pochodzące z alg i roślin mają wiele użytecznych cech zwiększających ich zastosowanie, tj. wysoką stabilność, biodegradowalność, nietoksyczność i zdolność do tworzenia żelu. Wykazują szereg korzystnych właściwości biologicznych, w tym przeciwzapalną, przeciwutleniającą, immunoregulującą, odtruwającą oraz przeciwadhezyjną. Terapia z zastosowaniem polisacharydów izolowanych z alg i roślin może okazać się skuteczna w łagodzeniu stanów zapalnych śluzówki żołądka oraz w zapobieganiu przed powtórnym zakażeniem H. pylori po ukończonej terapii leczniczej.
Summary
The mucus layer that covers the stomach surface is a strongly hydrophilic colloid composed of numerous high molecular weight mucins. These glycoproteins play a key role in the protection against proteolytic enzyme activity and the acidic pH of gastric juice. They act as receptors for the mucosal microorganisms, including Helicobacter pylori. Adhesion of microorganisms to epithelial cells is essential for efficient colonization because it favors the virulence factors delivery to eukaryotic cells and prevents the microorganisms removal from the host organism. Because of this, disturbance of the interaction between bacteria and gastric mucosa sugar structures can protect against the development of infection. Polysaccharides derived from algae and plants have many useful features that increase their application, i.e. high stability, biodegradability, non-toxicity and ability to form gels. They show a number of beneficial biological activities including anti-inflammatory, antioxidant, immunomodulating, detoxifying and anti-adhesive. Therapy with polysaccharides isolated from algae and plants may be effective in reducing gastric mucosa inflammation and preventing H. pylori reinfection after completion of eradication therapy.



Wstęp
Pierwszą barierą ochronną występującą w przewodzie pokarmowym, w tym także w żołądku, jest warstwa śluzu (1). Taka powłoka izoluje komórki epitelium przed działaniem niekorzystnych czynników chemicznych, enzymatycznych, mikrobiologicznych oraz mechanicznych. Co więcej, śluz ułatwia także przemieszczanie się treści pokarmowej oraz stanowi swego rodzaju pułapkę dla mikroorganizmów grzęznących w zwartej strukturze polimeru. Szacuje się, że w obrębie żołądka grubość powłoki śluzu wynosi około 300 μm i składa się z dwóch obszarów, tj. warstwy zewnętrznej, luźno przylegającej do ściany żołądka, oraz ściśle przylegającej warstwy wewnętrznej (2). Ten silnie hydrofilowy koloid składa się głównie z wody (ok. 95%), ale również z lipidów (fosfolipidów, cholesterolu, kwasów tłuszczowych), białek (przeciwciał, defensyn, czynników wzrostowych i lizozymu) oraz polisacharydów. Istotną część śluzu stanowi heterologiczna rodzina wielkokompleksowych glikoprotein, tzw. mucyn.
W tkance żołądkowej wytwarzane są dwa rodzaje mucyn wydzielniczych: MUC5AC i MUC6, wytwarzane odpowiednio przez nabłonkowe komórki powierzchniowe i gruczoły żołądkowe, a także związana z komórkami błonowa MUC1 (2-4). Związki te wykazują tendencję do agregacji i tworzenia żelu, co warunkowane jest dużymi rozmiarami cząsteczek, obecnością domen hydrofobowych i hydrofilowych, wiązaniami wodorowymi oraz oddziaływaniem elektrostatycznym (5). Mucyny zawierają liczne wiązania O-glikozylowane, stanowiące nawet 70% całej masy cząsteczki. Taka modyfikacja chemiczna zabezpiecza śluz przed aktywnością proteolityczną enzymów i działaniem kwaśnego pH soku żołądkowego. Prócz tego często obserwuje się także występowanie antygenów grup krwi Lewis (2, 3). Ogromna różnorodność glikozylacji, która występuje zarówno na poziomie osobnicznym, jak i w obrębie mucyn pojedynczej osoby sprawia, że łączną liczbę struktur oligosacharydowych szacuje się na 258 (6). Struktury cukrowe pełnią ważną rolę jako receptory dla drobnoustrojów, zwłaszcza patogennych, zasiedlających błony śluzowe. Interakcja z tymi strukturami jest kluczowa w inicjowaniu bezpośredniej adhezji do tkanki gospodarza, niszczeniu nabłonka oraz promowaniu stanów zapalnych śluzówki (1, 3). Jednym z takich mikroorganizmów jest Helicobacter pylori.
Charakterystyka Helicobacter pylori
Helicobacter pylori jest Gram-ujemną, spiralną, mikroaerofilną pałeczką kolonizującą śluzówkę żołądka. Obecność tej bakterii często przyczynia się do zmian zapalnych w tkance żołądka, prowadzących do rozwoju przewlekłego stanu zapalnego śluzówki (gastritis), choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy lub rozwoju procesu karcynogennego (7). Bakteria ta rozwinęła szereg przystosowań umożliwiających skuteczną, szybką kolonizację śluzówki żołądka. Pojedyncze komórki H. pylori przylegają bezpośrednio do komórek epitelium, natomiast większość bakterii (ok. 70%) przytwierdzona jest do mucyn MUC5AC w obrębie powierzchniowej warstwy śluzu (1, 8). Bezpośrednia adhezja H. pylori do komórek epitelialnych żołądka jest czynnikiem warunkującym przetrwałe zakażenie tego organu, ponieważ przyczynia się do ochrony przed usunięciem drobnoustrojów z żołądka (obrót metaboliczny warstwy mucyn, ruchy perystaltyczne) oraz umożliwia dostarczanie czynników zakaźnych do komórek eukariotycznych (8).
Jednym z elementów sprzyjających przewlekłemu zakażeniu śluzówki jest lipopolisacharyd (LPS) H. pylori. Struktura ta składa się z części lipidowej, oligosacharydowego rdzenia i O-swoistego łańcucha polisacharydowego. Podczas gdy u większości bakterii Gram-ujemnych obserwuje się silny efekt toksyczny LPS, ten syntetyzowany przez H. pylori powoduje słabą odpowiedź ze strony układu odpornościowego gospodarza (9). Dodatkowo, O-swoisty łańcuch tej bakterii zawiera antygeny o homologii strukturalnej z ludzkimi antygenami Lewis (Le), w tym: Lex, Ley, Lea i Leb. Uważa się, że takie podobieństwo odgrywa ważną rolę w adhezji do śluzówki żołądka i zjawisku mimikry molekularnej (10).
Najistotniejszym czynnikiem determinującym kolonizowanie śluzówki żołądka są białka błony zewnętrznej (ang. outer membrane proteins – OMP). Ocenia się, że 4% genomu H. pylori koduje informacje o wytwarzaniu OMP (ok. 64 białek). W przeciwieństwie do większości Gram-ujemnych bakterii, profil OMP H. pylori charakteryzuje się występowaniem różnych rodzin tych białek. Nie obserwuje się dominacji żadnej z nich (11). Pierwszą zidentyfikowaną adhezyną H. pylori była BabA (adhezyna wiążąca antygeny grup krwi; HopS/OMP28). Białko to wpływa na łączenie bakterii z antygenami Leb i H typu 1, dzięki czemu wykazuje powinowactwo względem mucyny MUC5AC (1, 8). W badaniach in vitro i in vivo stwierdzono, że taki typ interakcji jest kluczowy dla przenoszenia czynników zakaźnych H. pylori do komórek gospodarza (12). Drugą ważną adhezyną jest SabA (adhezyna wiążąca kwas sjalowy; HopP/OMP17). Podczas zakażenia w tkance żołądka obserwuje się inicjację procesu zapalnego i zależnego od tego tworzenia sjalo-Lea, sjalo-Leb oraz sjalo-Lex (zjawisko przyłączenia reszt kwasu sjalowego do antygenów Lewis). Ten proces sprzyja przyleganiu H. pylori do zmienionej zapalnie tkanki żołądka przy pomocy adhezyny SabA (8, 13). Wśród innych ważnych adhezyn wymienia się AlpA (związana z adhezją lipoproteiną A; HopC/OMP20) oraz OipA (zewnętrzne białko zapalne A; HopH/OMP13), które także ułatwiają kolonizację śluzówki żołądka przez H. pylori oraz zapoczątkowują wydzielanie cytokin prozapalnych (8).
Interakcja z mucynami oraz komórkami epitelium gospodarza odbywa się poprzez swoiste rozpoznawanie struktur cukrowych przez H. pylori. Z tego względu terapia z zastosowaniem polisacharydów blokujących oddziaływanie między bakterią a antygenami może chronić przed rozwojem zakażenia (14).
Zastosowanie polisacharydów w terapii H. pylori
Polisacharydy są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie i mogą pochodzić z różnych źródeł, w tym z glonów (alginiany, fukany), roślin (pektyny, mannany), drobnoustrojów (dekstrany, ksantany) lub zwierząt (chitozan, chondroityna). Związki te wykazują wiele użytecznych cech zwiększających ich zastosowanie, tj. wysoką stabilność, biodegradowalność, brak toksyczności, zdolność do tworzenia żelu czy łatwość w przemianach chemicznych (15). Wykazano ponadto, że polisacharydy mogą znaleźć swoje zastosowanie w terapii przeciwdrobnoustrojowej jako czynniki o właściwościach przeciwadhezyjnych, chroniących przed powtórnym zakażeniem po zakończonej terapii antybiotykami (14).
Algi
Algi są bardzo ważnym surowcem w pozyskiwaniu polisacharydów, ponieważ substancje te stanowią około 60% suchej biomasy tych organizmów. Wśród węglowodanów prostych i złożonych wymienia się: mukopolisacharydy (glikozoaminoglukany), alginiany (sole sodowe, potasowe i magnezowe kwasu alginowego), karageniny i fukany (laminaryna i fukoidyna), naturalne hydrokoloidy, agar, alkohole cukrowe (mannitol, erytrytol, rybitol, sorbitol) oraz cyklitole (mezoinozytol, laminitol i scylitol) (16, 17).
W badaniu in vitro Loke i wsp. (18) oceniali wpływ polisacharydów izolowanych z mikroalg Chlorella (PC) oraz Spirulina (PS) na zdolność H. pylori do łączenia się ze świńskimi mucynami żołądkowymi w środowisku o różnym pH. Zaobserwowano, że 35 μg PS obniżało poziom adhezji H. pylori o 90% i efekt ten był dużo silniejszy niż dla PC, ponieważ podobne działanie uzyskano dopiero przy 80 μg tych polimerów. Dodatkowo zauważono, że najsilniejsza aktywność badanych cukrów złożonych ma miejsce w kwaśnym pH. Właściwość ta umożliwia wykorzystanie polisacharydów mikroalg w terapii chorób żołądka, bez niebezpieczeństwa degradacji związków w środowisku tego organu. Uzyskane wyniki potwierdzono w doświadczeniu na myszach, którym przez okres 4 tyg. przed zakażeniem H. pylori podawano polisacharydy Chlorella i Spirulina. Po zastosowaniu terapii uzyskano obniżenie kolonizacji śluzówki gryzoni przez H. pylori odpowiednio o 87 i 94% (18).
Fukoidany są kompleksem zbudowanym z siarkowych polisacharydów, składających się głównie z L-fukozy i grup siarkowych oraz niskiej zawartości D-glukozy, D-mannozy, D-ksylozy i kwasu uronowego (19-21). Polimer ten pozyskiwany jest z substancji międzykomórkowej brunatnic, takich jak: morszczyn pęcherzykowaty (Fucus vesiculosus), wielkomorszcz gruszkonośny (Macrocystis pyrifera), undaria pierzastodzielna (Undaria pinnatifida) oraz workoliść członowaty (Ascophyllum nodosum) (19). Fukoidany wykazują szereg korzystnych cech biologicznych, w tym przeciwzakrzepową, immunoregulującą, przeciwzapalną, przeciwutleniającą, przeciwbólową, przeciwdrobnoustrojową oraz hamującą rozwój nowotworów (19-22).

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
  • Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
  • Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
  • Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.

Opcja #1

24

Wybieram
  • dostęp do tego artykułu
  • dostęp na 7 dni

uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony

Opcja #2

59

Wybieram
  • dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
  • dostęp na 30 dni
  • najpopularniejsza opcja

Opcja #3

119

Wybieram
  • dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
  • dostęp na 90 dni
  • oszczędzasz 28 zł
Piśmiennictwo
1. Lindèn SK, Wickström C, Lindell G i wsp. Four modes of adhesion are used during Helicobacter pylori binding to human mucins in the oral and gastric niches. Helicobacter 2008; 13:81-93.
2. Linden SK, Sutton P, Karlsson NG i wsp. Mucins in the mucosal barrier to infection. Mucosal Immunol 2008; 1:183-97.
3. Radziejewska I. The role of gastric mucins in interactions with Helicobacter pylori. Post Hig Med Dośw 2012; 66:60-6.
4. Buisine MP, Devisme L, Maunoury V i wsp. Developmental mucin gene expression in the gastroduodenal tract and accessory digestive glands. I. Stomach: A relationship to gastric carcinoma. J Histochem Cytochem 2000; 48:1657-65.
5. Bansil R, Turner BS. Mucin structure, aggregation, physiological functions and biomedical applications. Curr Opin Colloid Interface Sci 2006; 11:164-70.
6. Jin C, Kenny DT, Skoog EC i wsp. Structural diversity of human gastric mucin glycans. Mol Cell Proteomics 2017; pii: mcp.M117.067983. DOI: 10.1074/mcp.M117.067983.
7. Yamaoka Y, Graham DY. Helicobacter pylori virulence and cancer pathogenesis. Futur Oncol 2014; 10:1487-500.
8. Oleastro M, Mènard A. The role of Helicobacter pylori outer membrane proteins in adherence and pathogenesis. Biology 2013; 2:1110-34.
9. Esmaeilli D, Mobarez AM, Salmanian AH i wsp. Bioactivity and immunological evaluation of LPS from different serotypes of Helicobacter pylori. Iran J Microbiol 2013; 5:142-6.
10. Altman E, Chandan V, Li J i wsp. A reinvestigation of the lipopolysaccharide structure of Helicobacter pylori strain Sydney (SS1). FEBS J 2011; 278:3484-93.
11. Alm RA, Bina J, Andrews BM i wsp. Comparative genomics of Helicobacter pylori: analysis of the outer membrane protein families. Infect Immun 2000; 68:4155-68.
12. Ishijima N, Suzuki M, Ashida H i wsp. BabA-mediated adherence is a potentiator of the Helicobacter pylori type IV secretion system activity. J Biol Chem 2011; 286:25256-64.
13. Mahdavi J, Sondèn B, Hurtig M i wsp. Helicobacter pylori SabA adhesin in persistent infection and chronic inflammation. Science 2002; 297:573-8.
14. Ayala G, Escobedo-Hinojosa WI, de la Cruz-Herrera CF i wsp. Exploring alternative treatments for Helicobacter pylori infection. World J Gastroenterol 2014; 20:1450-69.
15. Hamman JH: Composition and applications of Aloe vera leaf gel. Molecules 2008; 13:1599-616.
16. Pielesz A. Skład chemiczny algi brązowej Fucus vesiculosus L. Post Fitoter 2011; (1):9-17.
17. Czerpak R, Jabłońska-Trypuć A, Pietryczuk A. Znaczenie terapeutyczne, kosmetyczne i dietetyczne niektórych glonów. Post Fitoter 2009; (3):168-74.
18. Loke MF, Lui SY, Ng BL i wsp. Antiadhesive property of microalgal polysaccharide extract on the binding of Helicobacter pylori to gastric mucin. FEMS Immunol Med Microbiol 2007; 50:231-8.
19. Li B, Lu F, Wei X i wsp. Fucoidan: structure and bioactivity. Molecules 2008; 13:1671-95.
20. Chua E-G, Verbrugghe P, Perkins TT i wsp. Fucoidans disrupt adherence of Helicobacter pylori to AGS cells in vitro. eCAM 2015; 2015:1-6.
21. Jękot B, Muszyńska B, Mastalerz T i wsp. Fukoidan – polisacharyd o wielokierunkowej aktywności biologicznej. Post Fitoter 2015; 4:250-7.
22. Besednova NN, Zaporozhets TS, Somova LM i wsp. Review: Prospects for the use of extracts and polysaccharides from marine algae to prevent and treat the diseases caused by Helicobacter pylori. Helicobacter 2015; 20:89-97.
23. Shibata H, Iimuro M, Uchiya N i wsp. Preventive effects of Cladosiphon fucoidan against Helicobacter pylori infection in Mongolian gerbils. Helicobacter 2003; 8:59-65.
24. Lutay N, Nilsson I, Wadström T i wsp. Effect of heparin, fucoidan and other polysaccharides on adhesion of enterohepatic Helicobacter species to murine macrophages. Appl Biochem Biotechnol 2011; 16:1-9.
25. Radha MH, Laxmipriya NP. Evaluation of biological properties and clinical effectiveness of Aloe vera: A systematic review. J Tradit Complement Med 2015; 5:21-6.
26. Liu L, Chen X, Wu B i wsp. Influence of Aloe polysaccharide on proliferation and hyaluronic acid and hydroxyproline secretion of human fibroblasts in vitro. Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao 2010; 8: 256-62.
27. Mansour G, Ouda S, Shaker A i wsp. Clinical efficacy of new Aloe vera – and myrrh-based oral mucoadhesive gels in the management of minor recurrent aphthous stomatitis: a randomized, double-blind, vehicle-controlled study. J Oral Pathol Med 2014; 43:405-9.
28. Ranade AN, Wankhede SS, Ranpise NS i wsp. Development of bilayer floating tablet of amoxicillin and Aloe vera gel powder for treatment of gastric ulcers. AAPS PharmSciTech 2012; 13:1518-23.
29. Cieślik E, Turcza K. Właściwości prozdrowotne aloesu zwyczajnego Aloe vera (L.) Webb. (Aloe barbadensis Mill.). Post Fitoter 2015; (2):117-24.
30. Cellini L, Di Bartolomeo S, Di Campli E i wsp. In vitro activity of Aloe vera inner gel against Helicobacter pylori strains. Lett Appl Microbiol 2014; 59:43-8.
31. Safavi M, Sabourian R, Foroumadi A. Treatment of Helicobacter pylori infection: Current and future insights. World J Clin Cases 2016; 4:5-19.
32. Pugh N, Ross SA, ElSohly MA i wsp. Characterization of aloeride, a new high-molecular-weight polysaccharide from Aloe vera with potent immunostimulatory activity. J Agric Food Chem 2001; 49:1030-4.
33. Gołąb K, Gburek J, Warwas M. Acemannan – właściwości i użyteczność w lecznictwie. Post Fitoter 2016; (17):268-73.
34. Cataldi V, Di Bartolomeo S, Di Campli E i wsp. In vitro activity of Aloe vera inner gel against microorganisms grown in planktonic and sessile phases. Int J Immunopathol Pharmacol 2015; 28:595-602.
35. Xu C, Ruan X-M, Li H-S i wsp. Anti-adhesive effect of an acidic polysaccharide from Aloe vera L. var. chinensis (Haw.) Berger on the binding of Helicobacter pylori to the MKN-45 cell line. J Pharm Pharmacol 2010; 62:1753-9.
36. Messing J, Niehues M, Shevtsova A i wsp. Antiadhesive properties of arabinogalactan protein from Ribes nigrum seeds against bacterial adhesion of Helicobacter pylori. Molecules 2014; 19:3696-717.
37. Jessa J, Hozyasz KK. Czarna porzeczka i olej z jej nasion – fitoterapeutyczne panaceum? Probl Hig Epidemiol 2016; 97:14-23.
38. Lengsfeld C, Deters A, Faller G i wsp. High molecular weight polysaccharides from black currant seeds inhibit adhesion of Helicobacter pylori to human gastric mucosa. Planta Med 2004; 70:620-6.
39. Takata R, Yamamoto R, Yanai T i wsp. Immunostimulatory effects of a polysaccharide-rich substance with antitumor activity isolated from black currant (Ribes nigrum L.). Biosci Biotechnol Biochem 2005; 69:2042-50.
40. Ben-Nasr H, Ali M, Abderrahim B i wsp. Potential phytotherapy use of Artemisia plants: Insight for anti-hypertension. J Appl Pharm Sci 2013; 3:120-5.
41. Park J-M, Hahm K-B, Kwon S-O i wsp. The anti-inflammatory effects of acidic polysaccharide from Artemisia capillaris on Helicobacter pylori infection. J Cancer Prev 2013; 18:161-8.
42. Woo JS, Ha BH, Kim TG i wsp. Inhibition of Helicobacter pylori adhesion by acidic polysaccharide isolated from Artemisia capillaris. J Microbiol Biotechnol 2003; 13:853-8.
43. Wang L, Yang R, Yuan B i wsp. The antiviral and antimicrobial activities of licorice, a widely-used Chinese herb. Acta Pharm Sin B 2015; 5:310-5.
44. Wittschier N, Faller G, Hensel A. Aqueous extracts and polysaccharides from Liquorice roots (Glycyrrhiza glabra L.) inhibit adhesion of Helicobacter pylori to human gastric mucosa. J Ethnopharmacol 2009; 125:218-23.
45. Roy A, Shrivastava SL, Mandal SM. Functional properties of Okra Abelmoschus esculentus L. (Moench): traditional claims and scientific evidences. Plant Sci Today 2014; 1:121-30.
46. Thöle C, Brandt S, Ahmed N i wsp. Acetylated rhamnogalacturonans from immature fruits of Abelmoschus esculentus inhibit the adhesion of Helicobacter pylori to human gastric cells by interaction with outer membrane proteins. Molecules 2015; 20:16770-87.
47. Messing J, Thöle C, Niehues M i wsp. Antiadhesive properties of Abelmoschus esculentus (Okra) immature fruit extract against Helicobacter pylori adhesion. PLoS One 2014; 9:e84836. DOI: 10.1371/journal.pone.0084836.
otrzymano: 2017-06-13
zaakceptowano do druku: 2017-07-26

Adres do korespondencji:
*mgr Paweł Krzyżek
Katedra i Zakład Mikrobiologii Uniwersytet Medyczny im. Piastów Śląskich we Wrocławiu
ul. Chałubińskiego 4, 50-368 Wrocław
tel.: +48 508-688-128
e-mail: krojcerpawel@gmail.com

Postępy Fitoterapii 3/2017
Strona internetowa czasopisma Postępy Fitoterapii