Глюканы и гетерогликаны грибов и их возможности в иммунотерапии злокачественных новообразований

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Настоящий обзор посвящен онкостатическим свойствам продуцируемых высшими грибами глюканов и гетерогликанов. Это – наиболее перспективные в фармакологическом отношении вещества, поскольку в большом количестве нарабатываются как искусственно выращиваемым мицелием, так и плодовыми телами, не требуют сложных методов очистки, лишены токсичности и, обладая комплексным (иммуноопосредованным и прямым) действием на опухоли раковые клетки, не требуют сложных процедур фракционирования. Показано разнообразие β-глюканов, продуцируемых грибами, рассмотрены основные типы этих макромолекул (по структурным особенностям макромолекулы выделяются, прежде всего, линейные и разветвленные β-глюканы). Охарактеризованы также гетерогликаны – более разнообразная, но менее изученная у грибов группа соединений. Рассмотрены описанные в литературе эффекты воздействия грибных β-глюканов и гетерогликанов на иммунные и раковые клетки. Длинные и часто разветвленные цепи этих биополимеров, а также ковалентно связанных с ними пептидов и липидов имеют фрагменты, комплементарные участкам связывания поверхностных рецепторов животной клетки и выступают, таким образом, их агонистами или антагонистами. Рецепторами антигенрепрезентирующих клеток иммунной системы они распознаются в качестве патоген-ассоциированных молекулярных образов; это распознавание ведет к активизации эффекторного цитотоксического звена иммунной системы. Кроме того, было описано непосредственное воздействие глюканов и гетерогликанов грибного происхождения на ряд рецепторов раковых клеток, ведущее к торможению пролиферации и апоптозу, а также на рецепторы опухоль-ассоциированных макрофагов, ведущее к снижению их толерогенной и иммуносупрессивной сигнализации. Намечены перспективы дальнейшего изучения грибных глюканов и гетерогликанов.

Об авторах

Иван Викторович Змитрович

Ботанический институт им. В. Л. Комарова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: iv_zmitrovich@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3927-2527
SPIN-код: 4155-3190
Scopus Author ID: 56521442400
ResearcherId: I-1523-2013
https://binran.ru/sotrudniki/4926/

д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории систематики и географии грибов Ботанического института

Россия, Санкт-Петербург

Владимир Вениаминович Перелыгин

Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: vladimir.pereligin@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0002-0999-5644
SPIN-код: 3128-7451
Scopus Author ID: 13105602000
ResearcherId: AAV-6556-2020

д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой промышленной экологии

Россия, Санкт-Петербург

Михаил Владимирович Жариков

Санкт-Петербургский государственный химико-фармацевтический университет Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: zharikov.mihail@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0003-0720-501X
SPIN-код: 7818-7228
ResearcherId: AAS-9156-2021

директор кафедры промышленной экологии

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Peintner U., Pöder R., Pümpel T. The iceman’s fungi. Mycological Research. 1998. V. 102. P. 1153–1162.
  2. Wasser S. P., Weis A. L. Medicinal properties of substances occurring in higher basidiomycetes mushrooms: current perspectives (review). International Journal of Medicinal Mushrooms. 1999. V. 1. P. 31–62.
  3. Wasson V. P., Wasson R. G. Mushrooms, Russia and history. Panteon Books, N.Y., 1957.
  4. Gregory F. J., Healy E. M., Agersborg H. P. et al. Studies on antitumor substances produced by Basidiomycetes. Mycologia. 1966. V. 58. Р. 80–90.
  5. Komatsu N., Okubo S., Kikumoto S. et al. Host-mediated antitumor action of schizophyllan, a glucan produced by Schizophyllum commune. Gann. 1969. V. 60 (2). Р. 133–144.
  6. Ikekawa T., Ikeda Y., Yoshioka Y. et al. Antitumor polysaccharides of Flammulina velutipes 2. The structure of EA-3 and further purification of EA-5. J. Pharmacobiol. Dyn. 1982. V. 5. P. 576–581.
  7. Ikekawa T., Saitoh H., Feng W. et al. Antitumor activity of extracts and polysaccharides. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. (Tokyo). 1992. V. 40. P. 1954–1957.
  8. Ikekawa T., Uehara N., Maeda Y. et al. Antitumor activity of aqueous extracts of edible mushrooms. Cancer Research. 1969. V. 29. P. 734–735.
  9. Mizuno T. Development of antitumor polysaccharides from mushroom fungi. Foods and Food Ingredients Journal of Japan. 1996. V. 167. P. 69–85.
  10. Mizuno T., Ando M., Sugie R. et al. Antitumor activity of some polysaccharides isolated from an edible mushroom, ningyotake, the fruiting body and the cultured mycelium of Polyporus confluens. Bioscience. Biotechnology. Biochemistry. 1992. V. 56. P. 34–41.
  11. Mizuno T., Morimoto M., Minato K.I. et al. Polysaccharides from Agaricus blazei stimulate lymphocyte T-cell subsets in mice. Bioscience. Biotechnology. Biochemistry. 1998. V. 62. P. 434–437.
  12. Mizuno T., Ohsawa K., Hagiwara N. et al. Fractionation and characterization of antitumor polysaccharides from Maitake, Grifola frondosa. Agricultural and Biological Chemistry. 1986. V. 50. P. 1679–1688.
  13. Mizuno T., Yeohlui P. Kinoshita T. et al. Antitumor activity and chemical modification of polysaccharides from Niohshimeji mushroom, Tricholoma giganteum. Bioscience. Biotechnology. Biochemistry. 1996. V. 60. P. 30–33.
  14. Mizuno T., Zhuang C., Abe K. et al. Antitumor and hypoglycemic activities of polysaccharides from the sclerotia and mycelia of Inonotus obliquus (Pers.: Fr.) Pil. (Aphyllophoromycetidae). International Journal of Medicinal Mushrooms. 1999. V. 1. P. 301–316.
  15. Chichara G., Hamuro J., Maeda Y. Y. et al. Fractionation and purification of the polysaccharides with marked antitumor activity, especially lentinan, from Lentinus edodes. Cancer Research. 1970. V. 30. P. 2776–2781.
  16. Tsukagoshi S., Hashimoto Y., Fujii G. et al. Krestin (PSK). Cancer Treatment Reviews. 1984. V. 11. P. 31–55.
  17. Hyde K. D., Xu J., Rapior S. et al. The amazing potential of fungi: 50 ways we can exploit fungi industrially. Fungal Diversity. 2019. V. 97. P. 1–136. doi: 10.1007/s13225-019-00430-9
  18. Balandaykin M. E., Zmitrovich I. V. Review on Chaga medicinal mushroom, Inonotus obliquus (higher Basidiomycetes): realm of medicinal applications and approaches on estimating its resource potential. International Journal of Medicinal Mushrooms. 2015. V. 17 (2). P. 95–104. doi: 10.1615/intjmedmushrooms.v17.i2.10
  19. Wasser S. P. Medicinal mushrooms in human clinical studies. Part I. Anticancer, oncoimmunological, and immunomodulatory activities: a review. International Journal of Medicinal Mushrooms. 2017. V. 19 (4). P. 279–317.
  20. Zmitrovich I. V., Belova N. V., Balandaykin M. E. et al. Cancer without pharmacological illusions and a niche for mycotherapy (review). International Journal of Medicinal Mushrooms. 2019. V. 21 (2). P. 105–119. doi: 10.1615/IntJMedMushrooms.2019030047
  21. Zmitrovich I. V., Bondartseva M. A., Arefyev S. P. et al. Profiles of little-known medicinal polypores: Funalia trogii (Agaricomycetes). International Journal of Medicinal Mushrooms. 2018. V. 20 (7). P. 657–664. doi: 10.1615/IntJMedMushrooms.2018026564
  22. Wasser S. P. Medicinal mushroom science: history, current status, future trends, and unsolved problems. International Journal of Medicinal Mushrooms. 2010. V. 12 (1). P. 1–16.
  23. Łowicki D., Czarny A., Mlynarski J. NMR of carbohydrates. Nucl. Magn. Reson. 2013. V. 42. P. 383–419. doi: 10.1039/9781849737678-00383
  24. Gow N.A.R., Latge J.-P., Munro C.A. The fungal cell wall: structure, biosynthesis, and function. Microbiology Spectrum. 2017. V. 5 (3). P. 1–25. doi: 10.1128/microbiolspec.FUNK-0035-2016.
  25. Synytsya A., Novák M. Structural diversity of fungal glucans. Carbohydrate Polymers. 2013. V. 92. P. 792–809. doi: 10.1016/j.carbpol.2012.09.077
  26. Hoffmann G. C., Simson B. W., Timell T.E. Structure and molecular size of pachyman. Carbohydrate Research. 1971, V. 20: 185–188.
  27. Baron M., Gorin P. A. J., Iacomini M. Isolation and identification of a linear (1→3)-linked β-d-glucan and other carbohydrate components of the lichen Stereocaulon ramulosum (Sw.) Räusch. Carbohydrate Research. 1988, V. 177: 235–239.
  28. Tabata K., Ito W., Kojima T. et al. Ultrasonic degradation of schizophyllan, an antitumor polysaccharide produced by Schizophyllum commune Fries. Carbohydrate Research. 1981. V. 89. P. 121–135.
  29. Ohno N., Adachi Y., Suzuki I. et al. Characterization of the antitumor glucan obtained from liquid-cultured Grifola frondosa. Chemical and Pharmaceutical Bulletin. 1986. V. 34. P. 1709–1715.
  30. Karácsonyi S., Kuniak L. Polysaccharides of Pleurotus ostreatus: Isolation and structure of pleuran, an alkali-insoluble β-glucan. Carbohydrate Polymers. 1994. V. 24 (2). P. 107–111.
  31. Ma Zh., Zhang L., Nishiyama Y. et al. The molecular structure and solution conformation of an acidic heteropolysaccharide from Auricularia auricula-judae. Biopolymers. 2010. V. 95 (4). doi: 10.1002/bip.21559
  32. Zhang A.-Q., Xiao N.-N., Deng Y.-L. et al. Purification and structural investigation of a water-soluble polysaccharide from Flammulina velutipes. Carbohydrate Polymers. 2012. V. 87. P. 2279–2283. doi: 10.1016/j.carbpol.2011.10.061
  33. Zhang A., Deng Y., Sun P. et al. Structural investigation of a novel fucoglucogalactan isolated from fruiting bodies of Hericium erincaeus. Journal of Food Biochemistry. 2010. V. 35. P. 451–456. doi: 10.1016/j.foodchem.2006.11.033
  34. Ding X., Feng S., Cao M. et al. Structure characterization of polysaccharide isolated from the fruiting bodies of Tricholoma matsutake. Carbohydrate Polymers. 2010. V. 81. P. 942–947. doi: 10.1016/j.carbpol.2010.04.010
  35. Ding X., Hou Y.-L., Hou W.-R. Structure elucidation and antioxidant activity of a novel polysaccharide isolated from Boletus speciosus Fors. International Journal of Biological Macromolecules. 2012. V. 50. P. 613–618. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2012.01.021
  36. Nie S.-P., Cui S. W., Phillips A. O. et al. Elucidation of the structure of a bioactive hydrophilic polysaccharide from Cordyceps sinensis by methylation analysis and NMR spectroscopy. Carbohydrate Polymers. 2011. V. 84. P. 894–899. doi: 10.1016/j.carbpol.2010.12.033
  37. Maity K. K., Patra S., Dey B., et al. A heteropolysaccharide from aqueous extract of an edible mushroom, Pleurotus ostreatus cultivar: structural and biological studies. Carbohydrate Research. 2011. V. 346. P. 366–372. doi: 10.1016/j.carres.2010.10.026
  38. Barad A., Mackedenski S., Li W. M. et al. Anti-proliferative activity of a purified polysaccharide isolated from the basidiomycete fungus Paxillus involutus. Carbohydrate Polymers. 2018. V. 181. P. 923–930. doi: 10.1016/j.carbpol.2017.11.058
  39. Calixto R., Mattos B., Bittencourt V. et al. β-Galactofuranose-containing structures present in the cell wall of the saprophytic fungus Cladosporium (Hormoconis) resinae. Research in Microbiology. 2010. V. 161. P. 720–728. doi: 10.1016/j.resmic.2010.07.005
  40. Bernabe M., Salvachua D., Jimenez-Barbero J. et al. Structures of wall heterogalactomannans isolated from three genera of entomopathogenic fungi. Fungal Biology. 2011. V. 115. P. 862–870. doi: 10.1016/j.funbio.2011.06.015
  41. Komura D. L., Carbonero E. R., Gracher A. H. P. et al. Structure of Agaricus spp. fucogalactans and their anti-inflammatory and antinociceptive properties. Bioresource Technology. 2010. V. 101. P. 6192–6199. doi: 10.1016/j.biortech.2010.01.142
  42. Chan G. C. F, Chan W. K., Sze D. M. Y. The effects of β-glucan on human immune and cancer cells. Journal of Hematology and Oncology. 2009. V. 2. P. 25.
  43. Bohn J. A., BeMiller J. N. (1→3)-β-D-Glucans as biological response modifiers: A review of structure-functional activity relationships. Carbohydrate Polymers. 1995. V. 28. P. 3–14.
  44. Novak M., Vetvicka V. Beta-glucans, history, and the present: Immunomodulatory aspects and mechanisms of action. Journal of Immunotoxicology. 2008. V. 5. P. 47–57.
  45. Змитрович И. В., Власенко В. А., Перелыгин В. В., Фигурин И. С. Профилактика и лечение рака с использованием сырья «лекарственных грибов»: критика, факты, перспективные проблемы // Формулы Фармации. – 2020. – Т. 2. – № 4. – C. 118–127. doi: 10.17816/phf55224
  46. Brown G. D., Herre J., Williams D. L. Dectin-1 mediates the biological effects of beta-glucans. Journal of Experimental Medicine. 2003. V. 197 (9). P. 1119–1124. doi: 10.1084/jem.20021890
  47. Gross O., Gewies A., Finger K. et al. Card9 controls a non-TLR signaling pathway for innate anti-fungal immunity. Nature. 2006. V. 442 (7103). P. 651–656. doi: 10.1038/nature04926
  48. Dennehy K. M., Brown G. D. The role of the β-glucan receptor Dectin-1 in control of fungal infection. Journal of Leukocyte Biology. 2007. V. 82 (2). P. 253–258. doi: 10.1189/jlb.1206753
  49. Ikeda Y., Adachi Y., Ishii T. et al. Dissociation of Toll-like receptor 2-mediated innate immune response to zymosan by organic solvent-treatment without loss of Dectin-1 reactivity. Biological and Pharmaceutical Bulletin. 2008. V. 31 (1). P. 13–18. doi: 10.1248/bpb.31.13
  50. Coffelt S. B., Lewis C. E., Naldini L. et al. Elusive identities and overlapping phenotypes of proangiogenic myeloid cells in tumors. American Journal of Pathology. 2010. V. 176. P. 1564–1576.
  51. Mantovani A. Molecular pathways linking inflammation and cancer. Current Molecular Medicine. 2010. V. 10. P. 369–373. doi: 10.2174/156652410791316968
  52. Qian B. Z., Pollard J. W. Macrophage diversity enhances tumor progression and metastasis. Cell. 2010. V. 141. P. 39–51. doi: 10.1016/j.cell.2010.03.014
  53. Quaranta V., Schmid Michael C. Macrophage-mediated subversion of anti-tumour immunity. Cells. 2019. V. 8(7). P. 747. doi: 10.3390/cells8070747
  54. Min L., Luo F., Ding C. et al. Dectin-1 activation by a natural product β-glucan converts immunosuppressive macrophages into an M1-like phenotype. Journal of Immunology. 2015. V. 195 (10). P. 5055–5065. doi: 10.4049/jimmunol.1501158
  55. Utomo R. Yu., Herwandhani P., Susidarti R. A. et al. Synthesis and cytotoxic activity of 2,5-bis(4-boronic acid)benzylidine cyclopentanone on HER2-overexpressed cancer cells. Indonesian Journal of Pharmacy. 2017. V. 28 (2). P. 74–81. doi: 10.14499/indonesianjpharm28iss2pp74
  56. Ferreira I. G., Pucci M., Venturi G. et al. Glycosylation as a main regulator of growth and death factor receptors signaling. International Journal of Molecular Sciences. 2018. V. 19. P. 2–28. doi: 10.3390/ijms19020580
  57. Moher D., Liberati A., Tetzlaff J. et al. Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses: the prisma statement. Annals of Internal Medicine. 2009. V. 151. P. 264–269. doi: 10.7326/0003-4819-151-4-200908180-00135
  58. Jin X., Ruiz Beguerier J., Sze D. M. et al. Ganoderma lucidum (Reishi mushroom) for cancer treatement. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2012. V. 6. CD 007731. doi: 10.1002/14651858.CD007731.pub2
  59. Zhong L., Yan P., Lam W.C. et al. Coriolus versicolor and Ganoderma lucidum related natural products as an adjunct therapy for cancers: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Frontiers in Pharmacology. 2019. doi: 10.3389/fphar.2019.00703
  60. Zmitrovich I. V., Bondartseva M. A., Arefyev S. P. et al. Professor Solomon P. Wasser and Medicinal Mushroom Science with a special attention to the problems of mycotherapy in oncology. International Journal of Medicinal Mushrooms. 2022. V. 24 (1). P. 13–26. doi: 10.1615/IntJMedMushrooms.2021041831

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Первичная структура грибных β-глюканов: 1 – (1→3)-β-D-глюкан; 2 – (1→6)-β-D-глюкан; 3 – (1→3),(1→4)-β-D-глюкан; 4 – разветвленный (1→3),(1→6)-β-D-глюкан; 5 – разветвленный (1→6),(1→3)-β-D-глюкан

Скачать (264KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах