С полной версией статьи можно ознакомиться по ссылке: https://sonat-chitin.ru/stati/khitozan-i-ego-proizvodnye/


Введение.
Как сообщается в недавнем всемирном докладе департамента по экономическим и социальным вопросам ООН, к 2050 году количество пожилых людей (старше 60 лет) может возрасти до двух миллиардов по сравнению с 2013 годом, когда мировое пожилое население равнялось 841 миллиону. С 1990 по 2013 год процент пожилого населения Земли увеличился с 9,2% до 11,7%, и, согласно прогнозам, к 2050 пожилые будут составлять 21,1% от всех живущих на планете людей. Ожидается, что в 2050 году процент престарелых (старше 80 лет) составит 19% от всего пожилого населения (старше 60 лет), по сравнению с 14% по данным 2013 года. Качество жизни пожилых людей зависит от питания. Всемирная организация здравоохранения уделяет аспекту питания особое внимание. Возникновение сердечно-сосудистых заболеваний, цереброваскулярных расстройств, диабета, остеопороза, ракаи других типичных дегенеративных возрастных заболеваний связано, помимо прочего, с нарушениями в питании. В крови пожилых людейзачастую наблюдается повышенный холестерин, что является фактором риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. По данным исследований, в результате уменьшения концентрации холестерина в крови на 10%, риск ишемической болезни сердца снижается на 30%. Сокращение потребления соли и насыщенных жиров может снизить концентрацию холестерина в крови, а также обеспечивает понижение артериального давления, что, в свою очередь, снижает риск возникновения заболеваний сердечно-сосудистой системы. Увеличение количества потребляемых овощей и фруктов до двух порций в день позволяет снизить риск сердечно-сосудистых заболеваний на 30%.

Людям старшего поколения свойственно ослабление иммунитета. Ухудшение иммунных реакций в большой степени связано с дефицитом таких микроэлементов как цинк, железо, селен, медь, витаминов A, B, C, E. Согласно исследованиям, дефицит определенных минералов и витаминов эффективно компенсируется применением аскорбата олигосахаридов хитозана.

В борьбе с возрастными заболеваниями и заболеваниями, связанными с нарушениями питания, немалую роль может играть функциональное питание и биологически активные добавки с антиоксидантными, противовоспалительными, противодиабетическими и противораковыми свойствами.

В новейших исследованиях особое внимание уделяется как полисахаридам с противовоспалительными свойствами, обладающими способностью ингибировать соединения белка и предотвращать возрастные заболевания, так и полисахаридам морских растений и водорослей.

Хитозан – это линейный нетоксичный катионный полисахарид природного происхождения, который, благодаря таким характеристикам как биосовместимость, способность к разложению биологическим путём и положительная заряженность, применительно к биомедицинской практике, превосходит полисахариды с нейтральным или отрицательным зарядом.

Хитозан – это биоактивный катионный полисахарид, обладающий антибактериальными, противогрибковыми, антиоксидантными, противодиабетическими, противовоспалительными и противораковыми свойствами, и он также способен снижать уровень холестерина в крови. Хитозан применяется как в биомедицинских целях, так и в качестве биологически активной добавки. Основная тема этой статьи – применение хитозана и его олигосахаридов в профилактике возрастных расстройств и заболеваний.

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

Как сообщается в исследованиях, люди пожилого возраста особенно подвержены риску возникновения оксидативного стресса. Оксидативный стресс и воспаления участвуют в развитии возрастных патологий и приводят к заболеваниям сердечно-сосудистой системы, раку, нейродегенеративным болезням, ревматоидному артриту и сахарному диабету. В связи с этим, важным представляется защитить клетки организма от окислительных повреждений.

В нескольких работахв качестве потенциального способа лечения возрастных патологий, сформировавшихся под влиянием оксидативного стресса, рассматривается применение хитозана и его производных. Японские ученые из университета Фукуямыпровели 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). Как следует из экспериментов над крысами, благодаря обогащению рациона хитозаном, в сердечной мышце у грызунов наблюдается снижение оксидативного стресса, индуцированного изопреналином, и, кроме того, как у старых, таки у молодых крыс наблюдаются изменения антивозрастного свойства в рамках глутатионзависимой антиоксидантной системы. Также говорится о том, что олигосахариды хитозаназащищают мышей от оксидативного стресса.

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.

Олигосахариды хитозана подавляют активацию фактора NF-κB, поэтому с ними связаны многообещающие перспективы в вопросе предотвращения и лечения возрастных заболеваний.

Воспаление. Оксидативный стресс и воспаление неотступно сопровождают такие возрастные заболевания как рак, сердечно-сосудистые и нейродегенеративные заболевания, ревматоидный артрит и диабет. Хроническое воспаление рассматривается как один из наиболее серьезных факторов риска для возрастных заболеваний.

Олигосахариды хитозана замедляют повышенное образование воспалительных цитокинов IL-6 и TNF-α. Сходное поведение наблюдалось у сульфатированных олигосахаридов хитозана. Недавно было проведено иссленование, которое показало, что олигосахариды хитозана блокируют гликолизирование фактора NF-κB (в форме динамической модификации белка β-N-ацетилглюкозамином) и эндотелиальную воспалительную реакцию.

В ходе экспериментов над крысами было выявлено, что у животных с аутоиммунным  заболеванием глаз олигосахариды хитозана смогли ослабить воспаление, и предотвратить возникновение ретинальной ишемии и реперфузионных повреждений благодаря снижению оксидативного стресса и снятию воспаления.

В то же время, в ходе другого эксперимента, крыс, страдающих диабетом, в течение 10 недель кормили пищей с содержанием хитозана, что привело к снижению у животных концентрации глюкозы в плазме крови, а также цитокинов TNF-α и IL-6.

Результаты исследований с участием добровольцев пожилого возраста подтвердили, что пероральное поступление олигосахаридов хитозана в организм приводит к снижению уровней воспалительных цитокинов TNF-α и IL-1β. Также сообщается, что в экспериментах с крысами, прошедших овариэктомию, олигосахариды хитозана, добавляемые в пищу, способствовали насыщению организмов животных кальцием; этот эффект объясняется способностью олигосахаридов хитозана подавлять мРНК и синтез белка ЦОГ-2, основного связующего звена между воспалением и остеопорозом. Как показывают испытания, проводимые в естественных условиях, олигосахариды хитозана способны оказывать противовоспалительный эффект, опосредованный выработкой циклооксигеназы и снижением выработки простагландинов.

Сахарный диабет. Ученые пришли к выводу, что хитозан и его производные могут применяться в терапевтических целях для борьбы с диабетом, в контексте борьбы с возрастным диабетом. Необходимо также принять во внимание, что сахарный диабет – это фактор риска возникновения старческой деменции, болезни Альцгеймера и сердечно-сосудистых заболеваний.

Профессор Т. Миура и работавшая с ним команда ученых, в ходе эксперимента над новорожденными мышами со стрептозотоциновым сахарным диабетом, обнаружили, что хитозан имеет свойство понижать глюкозу в крови, а также снижать уровень липидов. В свою очередь, ученые К. Хаяши и М. Ито, в результате эксперимента над мышами с диабетом 2-го типа и сопутствующим ожирением, пришли к выводу, что лактатхитозана обладает антидиабетическим эффектом. Хитозан обладает потенциалом для облегчения гипогликемии, возникающей на фоне диабета 1-го типа, посредством снижения глюконеогенеза в печени и повышения уровня глюкозы, которая накапливается и участвует в процессах в мышцах скелета. Сообщается, что в ходе клинического испытания, пациенты с предрасположенностью к диабету в течение 12 недель получали питание, обогащенное олигосахаридами хитозана, в результате чего было выявлено существенное понижение глюкозы сыворотки крови. В недавних исследованиях с участием людей с нормальным уровнем глюкозы в крови также отмечается, что олигосахариды хитозана влияют на уровень глюкозы в крови после приема пищи.  Понижение олигосахаридами уровня глюкозы в крови после приема пищи обусловлено снижением абсорбции глюкозы в тонком кишечнике в результате синтеза ферментов, расщепляющих углеводы.  Команде ученых под руководством профессора И. Сие в своих экспериментах, проводимых на крысах с диабетом, удалось наглядно показать, что хитозан обладает способностью снижать уровень адипоцитокинов в плазме и уровень липидов, накапливаемых в печени и подкожно-жировой клетчатке, а также улучшать инсулинорезистентность. На протяжении 10 недель грызуны потребляли хитозан, что привело к тому, что такие обусловленные диабетом показатели, как повышенный уровень TNF-α, IL-6, а также глюкозы в плазме и пониженный адипонектин, были инвертированы. Хитозановые добавки также помогли снизить содержание триглицеридов в печени и холестерина. Основывая свои доводы на эксперименте на крысах, больных диабетом, профессор И. Сие и его команда полагают, что длительный прием хитозана может снизить инсулинорезистентность посредством подавления накопления липидов в печени и подкожно-жировой клетчатке, а также нейтрализации хронического воспаления.

Гиперхолестеринемия. Атеросклероз коронарных сосудов зачастую возникает на фоне окисления липопротеина низкой плотности (ЛПНП). Высокие уровни продуктов окисления холестерина в окисленном ЛПНП оказывают токсичное воздействие на эндотелиальные клетки. Избавление от окисленного ЛПНП играет важную роль в защите макрофагов при реакции на воспаление.

Гипохолестеринемические свойства хитозана отмечаются в большом количестве публикаций. Недавно стало известно, что способность хитозана среднего помола снижать триацилглицерол в сыворотке крови, общий холестерин и ЛПНП-холестерин, по своей эффективности выше, чем у обычного хитозана. Кроме того, недавний 12-недельный эксперимент, в ходе которого мышей кормили хитозаном, подвергшимся гамма-облучению (30–100 кГр), наглядно продемонстрировал, что содержание общего холестерина в крови у подопытных грызунов было значительно ниже, чем у грызунов в контрольной группе. 

Рак. Антиоксидантные свойства хитозана могут быть полезными для снижения рисков возникновения рака в организме человека.

Противораковые свойства хитина, хитозана и олигосахаридов хитозана стали темой одной из недавних научных работ.  Хитин и олигосахариды хитозана классифицировали как добавки, используемые в борьбе с раком.

Такие полифенолы как куркумин и ресвератрол считаются эффективными природными антиоксидантами, и для того, чтобы доставить их к раковым клеткам, представляется возможным увеличить биодоступность этих элементов за счет инкапсуляции в наночастицы на основе хитозана.

Для доставки лекарственных препаратов к раковым клеткам, команда ученых под руководством профессора Н.С. Реджинольда синтезировала куркумин с биоразлагаемыми термочувствительными хитозановыми поли-g (N-винилкапролактам) наночастицами (TRC-NP) в составе. Результаты исследования свидетельствуют о том, что частицы TRC-NPс содержанием куркумина имеют большой потенциал в развитии в аспекте доставки противораковых лекарств к пораженным клеткам.

Наночастицы с содержанием куркумина, покрытые хитозановой оболочкой, также описаны в публикациях ученых из Федерального Университета Санта-Катарины (Бразилия, Флорианополис), Университета Гренобля (Франция, Гренобль). Кроме того, наночастицы с содержанием куркумина, покрытые хитозановой оболочкой, могут применяться при лечении рака полости рта. Благодаря своим мукоадгезивным свойствам и их поликатионной природе, хитозан применялся в создании пленок, непосредственно содержащих наночастицы в хитозановой оболочке, используемых для буккальной доставки куркумина.

Также стало известно, что галлатэпигаллокатехина – полифенол, содержащийся в зелёном чае – эффективно сдерживает рост клеток рака простаты. Галлатэпигаллокатехина инкапсулируется в виде нанолипосомы в хитозановой оболочке, и его применение в борьбе с раком груди вызывает много надежд.

Частицы тиолированногохитозана, в составе которого содержится куркумин/5-фторурацил в лабораторных исследованиях продемонстрировали противораковый эффект при взаимодействии с раковыми клетками в кишечнике, а в исследованиях в естественных условиях, в свою очередь, было отмечено улучшение биодоступности лекарств.

Профессор М. Прабахаран в своем недавнем обзоре уделил внимание разнообразным полезным свойствам хитозановых наночастиц, предназначенных для доставки лекарственных препаратов к раковым клеткам, в частности, таким как биосовместимость, биоразлагаемость,  способность прекрасно проникать в мембраны клетки, способности переносить лекарства, пролонгированное и разгрузочное время циркуляции, зависимое от показателей кислотности.

Наномедицина. В недавних исследованиях было рассмотрено применение хитозана в качестве носителя лекарственных средств. Функциональные нарушения, связанные с возрастом, зачастую обусловлены снижением биодоступности питательных веществ, что являет собой весьма серьезную проблему. В связи с этим применение хитозана в качестве носителя нутрицевтиков в целях профилактики возрастных нарушений – это важная задача, требующая решения.

Катехины – вещества, которые содержатся в зеленом чае – обладают выраженными антиоксидантными, нейрозащитными и противораковыми свойствами. Однако при пероральном применении эти соединения, чувствительные к окислению, сталкиваются с преградами в виде неблагоприятных условий желудочно-кишечного тракта, что снижает их стабильность и препятствует нормальной всасываемости в кишечнике.  Инкапсуляция в хитозановую оболочку позволяет улучшить всасываемость катехинов, содержащихся в зеленом чае, а именно положительно заряженных катехинов и отрицательно заряженных галлатовэпигаллокатехина (ЭГКГ).

Хитозановая оболочка была использована для отрицательно заряженного эпигаллокатехин-3-галлатовых инкапсулированных наноструктурированных липидных носителей. ЭГКГ был инкапсулирован в нанолипозомы с хитозановой оболочкой, и сейчас, в связи с этим, в области профилактики и даже лечения рака груди ожидается настоящий прорыв.

  1. Нейродегенеративные заболевания.Ученые прогнозируют, что количество случаев заболевания болезнью Альцгеймера каждые 20 лет будет увеличивать вдвое и к 2030 достигнет цифры в 66 миллионов, а в 2050 – превысит порог в 115 миллионов.

Причиной заболевания Альцгеймера считается хроническая воспалительная реакция, вызванная цитокинами и IL-1β.Водорастворимый хитозан обладает способностью угнетать образование провоспалительных цитокинов в клетках глиальной опухоли, активируемых цитокинами и IL-1β, а также может снижать риски и откладывать по времени возникновение патологических изменений, вызванных заболеванием Альцгеймера.

  1. Конформация белка и конформационные болезни.Возрастные заболевания, в том числе сахарный диабет, катаракта, болезнь Альцгеймера, деменция, атеросклероз, возникают вследствие нарушений в процессе конформации белка и, помимо прочего, классифицируются как конформационные болезни.

Помимо этого, хитозан может предотвратить адгезию тромбоцитов к имплантам в случае, если молекулы воды прочно прикрепляются к макромолекулам хитозана, однако, в случае, если к поверхности хитозановой оболочки молекулы не прикреплены или прикреплены непрочно, адгезия тромбоцитов не предотвращается

  1. Продукты с содержанием хитозана.Было бы прекрасно, если бы добавки для укрепления здоровья на постоянной основе входили в рацион обычного человека, чтобы в пожилом возрасте людям не приходилось кардинально менять свое питание.Таким образом, наиболее распространенными вариантами функционального питания могли бы стать хлеб и молочные продукты, обогащенные хитозаном.

10.1. Хлеб, содержащий хитозан и его производные. Было выявлено, что в крови у пациентов, на протяжении 12 недель употребляющих в пищу хлеб, обогащенный хитозаном, наблюдалось снижение среднего уровня ЛПНП и значительное повышение уровня холестерина липопротеинов высокой плотности.

В Японии и Корее применение хитозана в качестве пищевой добавки было одобрено в 1995 и 1983 годах соответственно. В США решением Управления по контролю за качеством пищевых продуктов и лекарственных средств хитозан был официально признан безопасным, и, в связи с этим, успешно применяется в качестве пищевой добавки.

10.2. Молочные продукты с содержанием хитозана и его производных. Ряд научных публикаций посвящен изучению молочных продуктов с содержанием хитозана. Содержащиеся в мороженом микроинкапсулированныепробиотические бактерии, заключенные в хитозановую оболочку, демонстрируют гораздо более высокую выживаемость во время хранения, нежели обычные бактерии.Сообщается, что олигосахариды хитозана обладают свойством подавлять ферментацию в сметане, а хитозанспособен предотвращать скисаниетермостатного йогурта во время хранения в холодильнике. Также, в результате повышения концентрации хитозана с высоким молекулярным весом, наблюдается повышение вязкости сметаны, а сниженная концентрация олигосахаридов, в свою очередь, ведет к аномальному снижению вязкости.

Выводы и направления дальнейших исследований

Хитозан и олигосахариды хитозана, благодаря своим антиоксидантным, противовоспалительным, противодиабетическим и противораковым свойствам, вызывают огромный интерес в связи с возможностью применения при профилактике и лечении возрастных расстройств и заболеваний, а также для снижения рисков и отсрочки их возникновения. Способность хитозана снижать уровень холестерина уменьшает риск возникновения атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний, связанных с возрастными изменениями. Хитозан обладает свойством снижать уровень общего холестерина и холестерина липопротеинов низкой плотности, предотвращать окислительные процессы, менять распределение молекул воды во внутренних поверхностях, а также оказывать воздействие на конформацию белковых молекул. Это означает, что хитозан может быть использован для борьбы с заболеваниями, связанными с изменениями конформации белка, которые в свою очередь часто наблюдаются у людей преклонного возраста. Мукоадгезивные свойства хитозана могут найти применение в наномедицине в целях улучшения эффективности биологически активных добавок и систем доставки лекарственных средств. Много перспектив открывается также при рассмотрении работы хитозана и олигосахаридов хитозана в сочетании с полифенольными антиоксидантами. Олигосахариды хитозана подавляют активацию ядерного фактора каппа-В (NF-κB)и его транслокацию из цитоплазмы в ядро – процессы, с которыми связаны определенные возрастные заболевания.

Развитие новых производных таких олигосахаридов хитозана в соединении с серной кислотой, карбоновой кислотой и фенокислотой, их применение в новейших нанопартикулированных лекарственных формах, биологически активных добавках и продуктах функционального питания, может значительно способствовать увеличению биодоступности и стабильности биоактивных компонентов. В сференаномедициныновые возможности применения могут обнаружить мукоадгезивные пленки, в которых содержатся наночастицы, покрытые хитозановой оболочкой. Очевидно, что в вопросах профилактики и борьбы с возрастными заболеваниями, наука в будущемсможет прийти к принципиально новым решениям.