Полісахариди з морського середовища з фармакологічними, космецевтичними та нутрицевтичними

Надія Руокко

1 Відділ біології та еволюції морських організмів, Stazione Zoologica Антон Дорн, Вілла Комунале, 80121 Неаполь, Італія; [email protected]

2 Біологічний факультет Неаполітанського університету Федеріко II, Університет Комплессо Монте Сант'Анджело, Via Cinthia, 80126 Неаполь, Італія

3 відділ біоорганічної хімії, Інститут біомолекулярної хімії-CNR, Via Campi Flegrei 34, Pozzuoli, 80078 Неаполь, Італія

Сьюзен Костантіні

4 CROM, Istituto Nazionale Tumori “Fondazione G. Pascale”, IRCCS, 80131 Неаполь, Італія; [email protected]

Стефано Гуарініелло

5 Dipartimento di Biochimica, Biofisica e Patologia Generale, Seconda Università degli Studi di Napoli, 80131 Неаполь, Італія; ti.liamtoh@raug_ets

Марія Костантіні

Анотація

1. Вступ

Морські види становлять близько половини світового біорізноманіття, містять різні та репрезентативні види і належать до основних таксонів, що також містять величезну кількість мікробів та вірусів. Близько 70% поверхні Землі покрито океанами, що відповідає приблизно 90% біосфери і є чудовим джерелом нових сполук. В останні десятиліття морські організми широко досліджувались як потенційні джерела нових біоактивних сполук [1]. Протягом своєї еволюції різні морські організми, такі як бактерії, макро- та мікроводорості, губки та риби, розробили різні види захисних механізмів, заснованих на використанні великої кількості специфічних та потужних природних молекул, які дозволяють їм виживати у ворожому середовищі що включає екстремальні умови, що включають різний ступінь солоності, тиску, температури та світла [2], а також мікробні та вірусні атаки.

Таким чином, морські організми є багатим джерелом для відкриття нових природних сполук, що включають як малі молекули (терпеноїди, поліефіри, полікетиди, ліпопротеїди, так і дрібні антимікробні пептиди), які зазвичай використовуються як захисні системи від хижаків, і макромолекули з біотехнологічним потенціалом, такі як білки, глікопротеїни та полісахариди, які також були ідентифіковані. Ці молекули не використовуються в захисних системах, але вони виконують інші важливі біологічні ролі в морських організмах як рецептори клітинної поверхні [3], у розвитку та диференціації клітин [4] та вродженій системі імунітету [5]. Вони, ймовірно, представляють дуже давню захисну систему, реорганізовану під час еволюції [6,7], завдяки безпосередньому контакту морських організмів із навколишнім середовищем, яке має високі концентрації бактерій, патогенних вірусів та грибів.

Значна кількість ліків або ліків було виділено з наземних організмів, тоді як набагато менше ліків або ліків було отримано з морських джерел. Це на відміну від високого рівня біорізноманіття в морському середовищі, що пропонує великі можливості для відкриття морських природних продуктів. Це пов’язано головним чином з тим, що морське середовище ще не було досліджено настільки широко, як потенційне джерело потенційних ліків або наркотиків. Тим не менше, з морських організмів отримано різноманітні сполуки, які зараз вивчаються та перебувають на просунутих стадіях клінічних випробувань. Деякі з них уже продаються як наркотики [8,9,10].

Серед морських сполук морські вуглеводи вважаються важливими органічними компонентами морських відкладів [11,12]. У біосфері вуглеводи є основними органічними сполуками, що виробляються фотосинтетичними організмами, що використовуються як джерело енергії для гетеротрофних організмів [13,14]. Вони також важливі через участь у імунній системі, заплідненні та зберіганні їжі. Оскільки вуглеводи поширені повсюдно і в достатку, вони відіграють важливу роль у біогеохімічних циклах, що відбуваються в товщі морської води та межі осаду і води. У морській системі загальні вуглеводи присутні в моносахаридних, дисахаридних і полісахаридних формах [15,16,17] і є одними з найважливіших органічних сполук, що утворюються в результаті фотосинтезу в морських живих організмах.

Вуглеводи приділяють широку увагу і широко вивчаються багатьма дослідниками у всьому світі [11,18,19,20,21]. Ряд цих досліджень було зосереджено на взаємозв'язку між вуглеводами та органічним вуглецем та на їх розподілі [22]. З різних класів полісахариди відіграють роль зберігання та структурних функцій як морських, так і наземних організмів. Глікоген і крохмаль є полісахаридами для зберігання, тоді як структурними одиницями є такі полісахариди, як целюлоза та хітин. Форми зберігання вуглеводів нестійкі. Вони використовуються та деградуються in situ гетеротрофними організмами, поки вони відкладають органічну речовину з поверхні на глибину [23]. Окрім полісахаридів, моносахариди корисні для людини і можуть вилікувати багато захворювань, головним чином тих, що пов’язані з дефіцитом метаболізму, таких як діабет [24].

У цьому огляді ми описуємо сучасні досягнення у використанні морських полісахаридів (включаючи хітин, хітозан, фукоїдан, карагенан та альгінат; рис. 1) для нутрицевтичних, космецевтичних та фармакологічних застосувань.

Морські полісахариди, що представляють інтерес для космецевтичного, нутрицевтичного та фармакологічного застосування. Також повідомляється про джерела морського організму.

2. Косметичні аплікації

Косметика - це засоби, що застосовуються для людського тіла для його очищення, прикраси та зміни зовнішнього вигляду, не впливаючи на його структуру та функції. Деякі (наприклад, сонцезахисні креми або шампуні проти лупи) також можна використовувати для профілактики деяких захворювань, наприклад, стосовно структури людської шкіри, і в цих випадках вони також розглядаються як наркотики. Враховуючи це, Клігман ввів термін "космецевтичний препарат" близько 20 років тому, щоб визначити косметичні засоби, що застосовуються для особистої гігієни та мають поєднання косметичних та фармацевтичних цілей [26,27,28,29]. Космецевтичні препарати містять активні інгредієнти у формі кремів, лосьйонів та мазей, а також косметичні продукти, що підлягають їжі, які пропонуються у вигляді рідин, таблеток та/або функціональних продуктів. Вони складаються з інгредієнтів або поживних речовин, корисних для зміцнення здорової шкіри, волосся та нігтів на клітинному рівні, включаючи в якості основних інгредієнтів вітаміни, мінерали, рослинні екстракти та антиоксиданти (Рисунок 2).