БИОЛОГИЯМОРЯ, 2012, том 38, № 6, с. 421-427
Обзор
УДК 577.112:597 БИОХИМИЯИ ФАРМАКОЛОГИЯ
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕПТИДОВ ИЗ РЫБ1
© 2012 г. И. Н. Уракова1, О. Н. Пожарицкая1, Д. В. Демченко1, А. Н. Шиков12, В. Г. Макаров12
1Санкт-Петербургский институт фармации, Санкт-Петербург 195067;
2Северо-западный государственный медицинскийуниверситет им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург 195067
e-mail: spbpharm@mail.ru
Статья принята к печати 25.05.2012 г.
Рыбы, как и другие гидробионты, являются потенциальным источником разнообразных биологически активных соединений. Изучение фармакологического действия пептидов рыб выявило их способность проявлять антигипертензивную, иммуномодулирующую, противосвертывающую, антиоксидантную, противоопухолевую и антимикробную активность. Анализ литературных данных подтверждает, что рыбы могут быть использованы не только в пищевых целях, но и как источник уникальных пептидов, обладающих широким спектром биологической активности. Высказано предположение, что дальнейшее изучение пептидов рыб позволит включить их в качестве действующих веществ в современные лекарственные препараты.
Ключевые слова: рыбы, пептиды, получение, биологическая активность, гидролиз.
Biological activities and methods of isolation offish peptides. I.N. Urakova1, O. N. Pozharitskaya1, D.V.Demchenko1, A.N. Shikov1-2, VG. Makarov1-2 ('Saint Petersburg Institute of Pharmacy, Saint Petersburg 195067; 2I.I. Mechnikov Northwest State Medical University, Saint Petersburg 195067)
Fish, like other aquatic organisms, are a potential source ofstructurally diverse bioactive compounds. Studies ofthe pharmacological effects of fish peptides revealed their antihypertensive, immunomodulatory, antimicrobial, antioxidant, antitumor, and antimicrobial activities. Analysis of literature data confirms that fish can be used not only for the nutritional purposes, but also as a source of unique peptides with a broad spectrum of biological activity. Further investigatins will allow the inclusion offish peptides as acting agents in modern medicinal drugs. (Biologiya Morya, 2012, vol. 38, no. 6, pp. 421-427).
Keywords: fish, peptides, pharmacological activity, hydrolysis.
К настоящему времени известно около 1.5 млн. видов наземных и 320 тыс. видов водных организмов. Несмотря на длительную историю изучения, описано лишь около 280 тыс. морских видов, из которых 180 тыс. представлены беспозвоночными животными, 36 тыс. -водорослями, 40 тыс. - простейшими и 15 тыс. - хордовыми, в основном рыбами (Адрианов, 2004).
Рыб следует рассматривать не только как пищевой ресурс, но и как потенциальный источник разнообразных биологически активных соединений, в том числе полиненасыщенных жирных кислот, ферментов и пептидов (Pomponi, 1999). Биологически активные пептиды чаще всего выделяют из мышечной ткани рыб путем ферментативного гидролиза (Kim, Mendis, 2006; Kim, Wijesekara, 2010; Ryan et al., 2011; Najafian, Babji, 2012). Другим источником получения пептидов могут быть многочисленные рыбные отходы, доля которых в рыбной промышленности составляет от 20 до 50% (Taylor, Alasalvar, 2002; Guerard et al., 2005; Guerard, 2007). Использование этого вида сырья по-
зволяет решать экономические и экологические проблемы утилизации рыбных отходов (Максимова, 2006; FAO, 2010), а также получать потенциальные лекарственные субстанции: пептиды, ненасыщенные жирные кислоты, сахара и минералы (Yokoyama et al., 1992; Larsen et al., 2000; Akihisa et al., 2004; Wilson et al., 2011).
В ряде обзоров обсуждаются конкретные фармакологические действия пептидов рыб: антиоксидант-ное, антигипертензивное, антипролиферативное и анти-коагулянтное (Kim, Wijesekara, 2010; Ryan et al., 2011; Najafian, Babji, 2012). Большое число публикаций посвящено исследованию антимикробных пептидов рыб (Kim, Wijesekara, 2010; Rajanbabu, Chen, 2011a; Ryan et al., 2011; Najafian, Babji, 2012); структура многих из них к настоящему времени расшифрована (Rajanbabu, Chen, 2011а). Такой интерес объясняется тем, что рыбы обладают развитой иммунной системой, действующей по принципу первой линии защиты в отношении широкого спектра патогенов, находящихся в водной среде.
'Работа выполнена в рамках государственного контракта ГК № 16.512.11.2020, 2011-2012 гг. по Федеральной целевой программе ФЦП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы", мероприятие 1.2.
Врожденный иммунитет рыб реализуется за счет секреции антимикробных пептидов в слюне, слизи, кровеносной системе и других системах, подверженных воздействию патогенов (Noga et al., 2011).
В данном обзоре анализируется информация о биологически активных пептидах, характеризующихся определенными фармакологическими свойствами и аминокислотными последовательностями, выделенных из определенных частей и органов рыб.
БИОАКТИВНЫЕ ПЕПТИДЫ.
ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Для медицины и фармакологии приоритетным направлением в изучении организмов водной фауны является поиск веществ, обладающих иммуномодулирую-щим, противоопухолевым, противовоспалительным, цитопротекгорным, противовирусным, антимикробным, гипотензивным, репаративным, ранозаживляющим, обезболивающим и другими действиями (Kelecom, 1991; Jha, Zi-rong, 2004; Newman, Cragg, 2004).
Биоактивные пептиды, как правило, содержат в своем составе до 20 аминокислот. В последнее время большое внимание уделяется особенностям химического строения, аминокислотному составу и аминокислотной последовательности биоактивных пептидов, так как в зависимости от химической структуры пептиды способны проявлять различные терапевтические эффекты, опосредованные несколькими механизмами действия (Kim, Wijesekara, 2010). Биологически активные пептиды, всасываясь через кишечник, могут попадать в кровеносную систему в неизменном виде и оказывать физиологическое воздействие на организм, однако они могут действовать и местно, непосредственно в желудочно-кишечном тракте (Erdmann et al., 2008).
Широкий спектр фармакологической активности, присущий пептидам, представлен антигипертензив-ным, иммуномодулирующим, антитромботическим, антиоксидантным, антимикробным, противовирусным, противораковым и иными действиями (Shahidi et al., 1995; Achour et al., 1997; Jung et al., 2006; Matsui et al., 2006; Elias et al., 2008; Raghavan, Kristmsson, 2009; Kim, Wijesekara, 2010; Rajanbabu, Chen, 2011a; Zheng et al., 2011; Najafian, Babji, 2012). В зависимости от структуры, гидрофильности и гидрофобности, заряда и других свойств некоторые биологически активные пептиды могут проявлять многофункциональную активность (Korhonen, Pihlanto-Leppala, 2003; Cho et al., 2008; Rajanbabu, Chen, 2011a).
Открытие регулирующей роли эндогенных пептидов в организме, а также понимание молекулярных механизмов действия некоторых новых биологически активных пептидов, полученных из природных источников, в отношении конкретных клеточных мишеней позволяют рассматривать пептиды как перспективные лекарственные средства (Miljanich, 1997).
СПОСОБЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ПЕПТИДОВ РЫБ
Пептиды рыб могут быть получены путем жидкостной экстракции (Шамова и др., 2006), в результате химического (под действием кислот и щелочей) (Максимюк, Марьяновская, 2009) или ферментативного (под действием протеолитических ферментов) (Максимова, 2006) гидролиза, путем микробной ферментации белков (Kim, Wijesekara, 2010), а также осаждением и высаливанием высокомолекулярных соединений из отваров и бульонов (Rosoiu et al., 2008).
При щелочном гидролизе белков образуются токсичные для организма человека и животных остатки лантионина и лизиноаланина, что ограничивает применение данной технологии. Более распространен кислотный гидролиз. В зависимости от концентрации используемой кислоты (чаще всего серной или соляной) и температуры гидролиза процесс длится от 3 до 24 ч. При кислотном гидролизе происходит более глубокое, чем при щелочном, расщепление белка и исключается возможность бактериального загрязнения гидролизата. Это особенно важно в медицине, где гидролизаты применяются в основном парентерально и поэтому необходимо исключить анафилакгогенность, пирогенность и другие нежелательные последствия. Но кислотные гидролизаты нуждаются в последующей очистке от хлоридов и токсичных сульфатов, для чего в производстве обычно используется ионообменная хроматография (Максимюк, Марьяновская, 2009).
Широкое распространение получил ферментативный гидролиз (Zhao et al., 2007; Cho et al., 2008; Sheih et al., 2009; Slizyte et al., 2009), при котором в оптимально подобранных условиях (Qian et al., 2007) для выделения биоактивных пептидов могут быть использованы про-теолитические ферменты микробного, растительного и животного происхождения: протеазы, а-химотрипсин, трипсин, папаин, бромелайн и др. (Kim et al., 1997). По сравнению с химическими технологиями ферментативный способ получения гидролизатов обладает существенными достоинствами, главными из которых являются доступность и простота проведения, незначительная энергозатратность и экологическая безопасность (Максимюк, Марьяновская, 2009).
Присутствующие в составе белка пептиды, как правило, пребывают в неактивной форме и могут приобретать активность, например, в результате ферментативного гидролиза этого белка (Lahl, Braun, 1994). Физико-химические свойства и биологическая активность пептидов разнообразны и зависят от их молекулярной массы, состава и последовательности аминокислот (Deeslie, Cheryan, 1981). Для получения пептидов с определенными биологическими свойствами белковый материал подвергают последовательному частичному ферментативному гидролизу разными ферментами, полученные гидролизаты разделяют по молекулярным массам, используя мембранную ультрафильтрацию (Jeon et al., 1999; Byun, Kim, 2001; Kim, Mendis, 2006).
Соединения пептидной природы из тканей рыб можно также получить осаждением высокомолекулярных белковых соединений органическими растворителями (этанол, ацетон и др.) из отваров и бульонов (Rosoiu et al., 2008).
ТКАНИ И ОРГАНЫ РЫБ КАК ИСТОЧНИК БИОАКТ
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.