Взмо́рник морско́й (лат.Zostéra marína) — многолетнее морское травянистое растение; вид рода Взморник семейства Взморниковые. Растёт в прибрежных водах тёплых морей.
Чтобы выжить в суровых условиях, не предназначенных для жизни высших растений, — в солёной морской воде — растение приобрело ряд биохимических особенностей, которые обусловливают его приспособления к специфической среде обитания. В растении образуется особый пектин, аналогов которому нет в других растениях. Этот пектин получил название зостерин. Зостерин с химической точки зрения является полисахаридом пектиновой природы[3].
Исследования
Наличие в Zostera marina пектина зостерин, не оставила равнодушными российских ученых. Впервые он был выделен в 1940 году русским ученым В.И.Мирошниковым, который назвал его зостерином. Свойства этого пектина казались совершенно невероятными, что дало начало обширным исследованиям в медицине и биологии.
Основным направлением исследований стало изучение сорбционных свойств пектинов из разных растительных источников, установление их структуры и связанной с ней силы сорбента. В 1998 году Ю.С.Оводов опубликовал научную статью, в которой были представлены работы ученых из США, Японии и других стран в этой области.
Заинтересовавшись уникальной природой пектина, Ю.С.Оводов и его сотрудники занялись серьезными исследованиями, результат которых показал, что эти пектины принадлежат к числу наиболее сложных по структуре объектов именно природного происхождения, а также эта уникальная особенность наделяет их высокой адсорбционной способностью. Во время проведения исследования, ученые также выявили особые сорбционные возможности зостерина, обусловленные его способностью выживать в морской воде. Благодаря этому, пектин под названием зостерин нашел обширное применение в медицине.
Пектин Зостерин
Пектин из морского растения Zostera marina имеет особые отличительные черты, которые наделяют его свойством эффективного энтеросорбента.
В отличие от линейных биополимеров, к которым относятся пектины из привычных органических растений, таких как яблоки, свекла, апельсины, и т. д., имеющих слабую способность удерживать катионы тяжелых металлов и радионуклиды, макромолекула зостерина имеет совсем другой вид. Она представляет собой разветвленную пространственную структуру, похожую на пучок спутанных ниток, состоящий из ячеек различного размера между главными линейными цепями и их боковыми ответвлениями. Именно такое строение лежит в основе его высоких сорбционных качеств.
Зостерин имеет малую степень метоксилирования по кислотным группам галактуроновой кислоты по сравнению с другими растительными пектинами, а поэтому прочнее удерживает положительно заряженные инородные токсичные тела, присутствующие в крови. Среди моносахаридов зостерина, включенных в цепи полисахаридов, обнаружен в значительных количествах (40—50%) довольно редкий моносахарид под названием апиоза.При помощи апиозы пектин, попадая перорально в организм человека, наделяется устойчивым к воздействию ферментов в желудочно-кишечном тракте.[3]
Применение в медицине
Сорбенты из растительных пектинов активно использовали с незапамятных времен, правда не в медицинской области, а в пищевой промышленности. Сорбенты использовали для очистки продуктов переработки и как ингредиенты для готовых продуктов. Но с течением времени пришло осознание эффективности сорбентов с медицинской точки зрения.[4][5]
Известно, что главными поставщиками растительных пектинов остаются овощи и фрукты. В процессе вегетации образуется макромолекула пектина, в которой линейная и разветвленные области связаны между собой еще и ковалентными связями, образующими пространственную решетку. Пространственная конфигурация для пектинов из растительных объектов имеет индивидуальный, присущий только этому пектину характер.
У пектина из Zostera marina присутствуют уникальные особенности, которые отличают его от гликанов наземных растений. Многочисленные исследования показали, что пектин зостерин имеет более сложную конструкцию, чем пектины наземных растений.[6] Хотя он, как и другие пектины, имеет линейный остов из рамногалактурана, и разветвленную область, однако, последняя представляет собой значительно более сложную конфигурацию. К ней присоединен еще один «блок» — ксилогалактуронан (цепи, состоящие из колец галактуроновой кислоты и моносахара ксилозы). Ксилогалактураны были обнаружены ранее в пектинах некоторых наземных растений (например, в пыльце горной сосны)[7]. Однако в зостерине этот фрагмент имеет дополнительные разветвления, увеличивающие объем макромолекул.
В результате макромолекула зостерина обладает особой, сложной структурой, состоящей из нескольких блоков. Наряду с линейной областью галактуронана и рамногалактуронана, разветвленная область зостерина представлена ксилогалактуронапом, в котором боковые углеводные цепи построены из связанных остатков D-ксилопиранозы. Некоторые из этих цепей имеют точки разветвления, которыми являются остатки ксилозы. Это одна из самых важных особенностей пектина из Zostera marina, которая наделила его высокими сорбционными качествами.
Помимо этого, в пектине очень мало метильных групп (не более 5% от общего числа гидроксильных остатков), которые в пектинах наземных растений составляют значительную часть карбоксилов. Степень метоксилирования зостерина не превышает 5%, в отличие от яблочного пектина, метоксилирование которого составляет 70-80%. Это приводит к тому, что зостерин связывает кислотными группами галактуроновых колец и водородными связями значительно больше катионов тяжелых металлов, радионуклидов и токсинов, несущих положительный заряд, в отличие от других пектинов.
Еще одна уникальная способность зостерина заключается в наличии в нем уникального моносахаридаапиозы - одной из пентоз. В ней столько же атомов углерода, кислорода и водорода, как и в молекуле распространенного моносахарида рибозы: С5Н10О5. Обе пентозы есть в зостерине, причем в виде D-формы.
Апиозу называют «неправильным» моносахаридом, так как она считается редчайшим видом сахара. На данный момент, апиоза не обнаружена ни в одном пектине из наземных растений в том количестве, в котором она присутствует в зостерине.В зостерине апиоза присоединена к полисахаридным звеньям галактуроновой кислоты. После обработки пектиназой фрагмент был выделен и получил название — апиогалактуронан.[8] В зостерине его обнаружено удивительно много — на апиогалактуронан приходится примерно четверть макромолекулы.[9]
Апиогалактуронан оказался необычайно устойчивым к действию пепсина, а следовательно, обладает большей стабильностью в кишечном тракте, чем другие пектины. Благодаря этому, токсины, удерживаемые зостерином, легко проходят желудочно-кишечный тракт и покидают организм без особых проблем, естественным путём.
Эти уникальные особенности Zostera marina позволили ученым синтезировать лечебную пищевую добавку. Активность пектина зостерин используется в пищевой добавке, как иммуномодулятор, противоязвенное и антидотное средство.[6]
Примечания
↑Коломийчук В. П. Зелёные жемчужины Приазовья // Мелитопольский краеведческий журнал, 2018, №11, с. 58-65
↑Вехов В. Н. Зостера морская Белого моря. — М.: МГУ, 1992. — 144 с.
↑ 12Туркина М. Я., Печерина Т. В. Зостерин — новый сорбент для эфферентной. — СПб., Аквамир, 2007.
↑Колесова В. Г., Додали В.А., Лойко В.И., Марченко В.А. Растения и эфферентная терапия // Эфферентная терапия,— 1995,—Т. 1, № 1.—С. 65—68.
↑Лазарева Е.Б., Меньшиков Д.Д. Опыт и перспективы использования пектинов в лечебной практике //
Антибиотики и химиотерапия.— 1999.— № 2,— С. 37—40.
↑ 12Попов C.B., Оводова Р.Г., Бушнева О.А., Головненко В. В. и др. Иммуномодулирующее и противовоспалительное действие пектинов и их фрагментов в зависимости от химического строения / Тез. конф.: «Молекулярная и клеточная биология», 2005.— С. 35.
↑Bouveng Н.О. Polysaccharides in Pollen. The Xylogalacturonan from Mountain Pine (Pinus mugo Turra) Pollen // Acta cliem. Scand.— 1965,— Vcl. 19.— P. 953—963.
↑Ovodov Yu. S., Ovodova R. G., Bondarenko O. D., Krasikova I. N. The pectic substances of Zosteraceae. Part IV. Pectinase digestion of zosterine // Carbohydr. Res. 1971,— Vol. 18.— P. 311—318.
↑Оводов Ю.С. Полисахариды цветковых растений: структура и физиологическая активность// Биоорган, химия,- 1998,- Т. 42, №7,- С. 483-581.
