Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей
Обобщены литературные и оригинальные данные о содержании фукоксантина и фитогормонов в морских бурых водорослях. Рассмотрена биологическая активность фукоксантина, в т.ч. его антиоксидантные, противовоспалительные, противораковые, антидиабетические и другие свойства. Показано, что бурые водоросли ро...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Альгология |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81069 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей / В.И. Рябушко, Л.И. Мусатенко, М.В. Нехорошев, Л.В. Войтенко, Е.В. Попова // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 20-33. — Бібліогр.: 34 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860254899801948160 |
|---|---|
| author | Рябушко, В.И. Мусатенко, Л.И. Нехорошев, М.В. Войтенко, Л.В. Попова, Е.В. |
| author_facet | Рябушко, В.И. Мусатенко, Л.И. Нехорошев, М.В. Войтенко, Л.В. Попова, Е.В. |
| citation_txt | Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей / В.И. Рябушко, Л.И. Мусатенко, М.В. Нехорошев, Л.В. Войтенко, Е.В. Попова // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 20-33. — Бібліогр.: 34 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Альгология |
| description | Обобщены литературные и оригинальные данные о содержании фукоксантина и фитогормонов в морских бурых водорослях. Рассмотрена биологическая активность фукоксантина, в т.ч. его антиоксидантные, противовоспалительные, противораковые, антидиабетические и другие свойства. Показано, что бурые водоросли рода Cystoseira C. Agardh, обитающие в Черном море, являются перспективным сырьем для получения биологически активных веществ, в т.ч. фукоксантина и фитогормонов.
Узагальнені літературні й оригінальні про склад фукоксантину і фітогормонів в морських бурих водоростях. Розглядається біологічна активність фукоксантину, в т.ч. його антиоксидантні, протизапальні, протиракові, антидіабетичні та ін. властивості. Показано, що бурі водорості роду Cystoseira C. Agardh, що зростають у Чорному морі, є перспективною сировиною для одержання біологічно активних речовин, в т.ч. фукоксантину і фітогормонів.
The literature and original data on the content of fucoxanthin and phytohormones in marine brown algae are summarized. The biological activity of fucoxanthin, including its antioxidant, anti-inflammatory, anticancer, antidiabetic and other properties are examined. The brown seaweeds genus Cystoseira C. Agardh, distributed in the Black Sea, are good source for the production of biologically active substances, including fucoxanthin and phytohormones.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:48:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физиология, биохимия,
биофизика
20 ISSN 0868-8540. Algologia. 2014, 24(1)
УДК 582.272:57.014
В.И. РЯБУШКО1, Л.И. МУСАТЕНКО2, Л.В. ВОЙТЕНКО2,
Е.В. ПОПОВА1, М.В. НЕХОРОШЕВ1
1Ин-т биологии южных морей им. А.О. Ковалевского НАН Украины,
пр. Нахимова, 2, 99011 Севастополь, Украина
2Ин-т ботаники им. Н.Г. Холодного НАН Украины,
ул. Терещенковская, 2, 01001 Киев, Украина
ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ ФУКОКСАНТИНА
И ФИТОГОРМОНОВ ИЗ МОРСКИХ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ
Обобщены литературные и оригинальные данные о содержании фукоксантина и фи-
тогормонов в морских бурых водорослях. Рассмотрена биологическая активность
фукоксантина, в т.ч. его антиоксидантные, противовоспалительные, противораковые,
антидиабетические и другие свойства. Показано, что бурые водоросли рода Cystoseira
C. Agardh, обитающие в Черном море, являются перспективным сырьем для получения
биологически активных веществ, в т.ч. фукоксантина и фитогормонов.
К л ю ч е в ы е с л о в а : фукоксантин, фитогормоны, бурые водоросли, цистозира,
Черное море.
Введение
В течение длительного времени макроводоросли широко используют как
источник промышленно важных полисахаридов, таких как агар, карра-
гинан, фукоидан и др. (Норре et al., 1979). В последние годы увеличилось
количество публикаций, посвященных лечебным свойствам экстрактов и
отдельных компонентов из бурых водорослей (Облучинская, 2005).
Биологически активные вещества (БАВ) из макрофитов используют для
приготовления фармацевтических, пищевых, косметических и сельско-
хозяйственных препаратов. Наиболее известные из них — полиненасы-
щенные жирные кислоты омега-3, фитогормоны, каротиноиды, вита-
мины, макро- и микроэлементы и т.д. Развитие технологий получения
БАВ позволило создать большой ассортимент лекарственных и лечеб-
но-профилактических препаратов, включающих макрофиты и продукты
их переработки. Среди них значительное место занимают препараты на
основе бурых водорослей.
Цель данной работы — обобщить сведения о содержании, биологи-
ческой активности фукоксантина и фитогормонов из бурых водорослей, в
т. ч. представителей рода Cystoseira, обитающих в Черном море.
© В.И. Рябушко, Л.И. Мусатенко, Л.В. Войтенко, Е.В. Попова, М.В. Нехорошев, 2014
Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(1) 21
Биологическая характеристика и запасы бурых водорослей
рода Cystoseira в Черном море
В Черном море произрастают 2 вида цистозиры (Cystoseira barbata
(Stackh.) C. Agardh и C. crinita Duby), относящиеся к порядку Fucales,
семейству Sargassaceae. Цистозира — самая крупная водоросль в Чёрном
море, средняя длина ее слоевищ составляет 60—70 см. Она образует в
прибрежье обширные заросли преимущественно на глубине 0,5—10 м на
твердых скалистых и каменистых грунтах со средней биомассой 3 кг·м-2.
По биомассе и численности цистозира преобладает на глубине до 5 м.
В сезонной динамике биомассы наблюдается два максимума: весенний
(апрель—июнь) и осенний (сентябрь—ноябрь), когда биомасса достигает
7 и 4 кг·м-2 соответственно, что связано с интенсивным ростом в эти
периоды и массовым развитием ее репродуктивных органов. Рост цис-
тозиры продолжается круглый год и достигает максимума в мае. Наиболее
высокая биомасса Cystoseira отмечена у полузащищенных и открытых
берегов. Различия в развитии водоросли зависят от степени загрязнения
вод. Средняя продолжительность жизни цистозиры составляет 8—10 лет,
но она может достигать возраста 15 лет и более. Основная масса при-
ходится на боковые веточки, продолжительность жизни которых всего
3—6 месяцев, поэтому 2—3-летние слоевища и слоевища 10—15 лет имеют
приблизительно одинаковую массу. В возрасте 3 лет длина талломов
достигает 0,5—0,6 м, биомасса — 4—6 кг·м-2. С этого времени можно ре-
комендовать ее добычу (Блинова, 2007).
Несмотря на усиливающийся антропогенный прессинг, сырьевые
запасы промысловых водорослей в Черном море достаточно велики.
Основные скопления макрофитов сосредоточены в северо-западной
части Черного моря, на крымском и кавказском шельфе. Наиболее
крупные скопления водорослей наблюдаются на шельфе юго-западного и
западного Крыма, где запасы цистозиры оцениваются в 34 тыс. тонн.
Обширные заросли макрофитов сосредоточены в верхней и средней
сублиторальной зоне, в нижней сублиторальной зоне у границы фитали
количество водорослей меньше в 6—7 раз. Биомасса цистозиры в верхней
сублиторальной зоне варьирует от 25,2 до 74,4 т·га-1, а в нижней не пре-
вышает 0,03—5,0 т·га-1 (Современное …, 2003).
Самые большие запасы в российском прибрежье имеет C. crinita
(200,6 тыс. т сырой биомассы), занимающая господствующее положение в
чистых экотопах открытых берегов с интенсивным движением воды.
Близкородственный ей вид C. barbata предпочитает более глубоководные
местообитания с условиями менее интенсивного внешнего обмена. Общие
запасы цистозиры в этом регионе оцениваются в 80,6 тыс. т сырой
биомассы. Наибольшая биомасса обоих видов цистозиры приходится на
относительно небольшой участок побережья от пос. Дюрсо до м. Анап-
ского (до 120 тыс. т сырой биомассы C. crinita и около 26 тыс. т сырой
биомассы C. barbata). Общие запасы водорослей на участке мыс Кадош —
мыс Анапский составляют около 375 тыс. т сырой биомассы, из них около
В.И. Рябушко и др.
22 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(1)
90 % приходится на бурые водоросли рода Cystoseira. Данный вид водо-
росли широко распространен и произрастает в удобных для заготовки
местах — в верхней сублиторали (Афанасьев, 2004, 2005).
По утверждению ряда авторов, рациональное использование запасов
цистозиры без ущерба для популяций предусматривает изъятие не более
30—50 % биомассы с начала июня до наступления массового опадания
боковых веточек с пузырями и рецептакулами, на которые приходится
основная биомасса, преимущественно на глубине 0,5—20 м (Афанасьев,
2004; Блинова, 2007). Щадящая добыча цистозиры подразумевает сре-
зание слоевища высотой 5—20 см от подошвы. При этом, благодаря ре-
генерирующей способности цистозиры, сроки возобновления добычи на
участке можно сократить вдвое и заготавливать сырье 1 раз в 3 года.
Таким образом, бурые водоросли рода Cystoseira являются перспек-
тивным сырьем, учитывая значительные штормовые выбросы, для по-
лучения биологически активных веществ. Впрочем, некоторые ученые
считают, что эксплуатацию фиторесурсов Черного моря следует огра-
ничить (Промысловые …, 2011).
Характеристика и свойства фукоксантина
Общая продукция каротиноидов в растениях на Земле оценивается в
100 млн т в год (Niklitschek, 2008). Четыре главных каротиноида, встре-
чающихся в природе, — фукоксантин, лютеин, виолаксантин и неок-
сантин (Matsuno, 2001). Лютеин является наиболее изученным в отно-
шении его биологической активности и возможности практического
использования (Seddon, 2007). Фукоксантин и неоксантин являются
основными каротиноидами, присутствующими в хлоропластах бурых
водорослей и высших растений соответственно. В темно-зеленых овощах,
таких, например, как шпинат, в наибольшем количестве содержатся
β-каротин, лютеин, виолаксантин и неоксантин. Но самым распростра-
ненным среди каротинодов является фукоксантин, количество которого
составляет более 10 % общего количества всех каротиноидов природного
происхождения (Miyashita, Hosokawa, 2009).
Фукоксантин — коричневый пигмент бурых, золотистых и диато-
мовых водорослей (а также диктиохофитовых и гаптофитовых водорос-
лей) группы каротиноидов, не имеющих активности провитамина А. Этот
пигмент относится к ксантофиллам, уникальная структура которого вклю-
чает необычную алленовую связь, 5,6-моноэпоксид и гидроксильные
группы (рис. 1).
Рис. 1. Структура фукоксантина (Peng et al., 2011)
Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(1) 23
Приблизительно из 700 природных каротиноидов только 43 содержат
алленовую группу. Основные алленовые каротиноиды — фукоксантин из
бурых водорослей и некоторых микроводорослей и неоксантин из высших
растений (Miyashita et al., 2009). Содержание фукоксантина подробно
исследовано у наиболее распространенных в прибрежных водах Японии
бурых водорослей (Kanazawa et al., 2008) и черноморской Cystoseira sp.
(табл. 1). Сырые водоросли содержат фукоксантин в большем количестве,
чем сухие, так как процесс высушивания приводит к разрушению каро-
тиноида, поскольку он чувствителен к окислению.
Таблица 1
Содержание фукоксантина в бурых водорослях
Таксон Состояние сырья
Содержание фуко-
ксантина, мг/100 г
сырой биомассы
Литературные данные
Laminaria japonica Сырая биомасса 18,7 Kanazawa et al., 2008
Сырая биомасса 11,1 « Undaria pinnatifida
Сухая биомасса 8,4 «
Eisenia bicyclis Сырая биомасса 7,7 «
Сырая биомасса 6,5 « Sargassum fulvellum
Сухая биомасса Следы «
Сырая биомасса 2,2 « Hizikia fusiformis
Сухая биомасса Следы Kanazawa et al., 2008
Cystoseira sp. Сырая биомасса 18,8 Оригинальные данные
Содержание фукоксантина в морских водорослях колеблется в за-
висимости от сезона и стадии развития растений. Экспериментальные
данные показали, что в апреле и мае его содержание максимально. Таким
образом, апрель—май является наиболее подходящим временем для по-
лучения этого пигмента (Miyashita, Hosokawa, 2008). В результате иссле-
дований биологической активности фукоксантина установлены его ан-
тиоксидантные, антираковые, противоопухолевые, антидиабетические и
другие свойства. В косметологии его используют для отбеливания и
улучшения состояния кожи (Heo, Jeon, 2009).
Наиболее известным свойством каротиноидов является их антиок-
сидантная активность. Фукоксантин обладает сильным антиокисли-
тельным свойством в бескислородных условиях, тогда как другие каро-
тиноиды (ликопин рутин, астаксантин, зеаксантин) практически не
проявляют активность в этих условиях, а большинство тканей при фи-
зиологических условиях имеют низкое содержание кислорода. Кроме того,
типичные антиоксиданты обычно являются донорами протона (аскор-
биновая кислота, α-токоферол, глутатион), а фукоксантин — донором
электрона при антирадикальной активности. Комбинация этих отличи-
В.И. Рябушко и др.
24 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(1)
тельных свойств редко встречается среди природных пищевых компо-
нентов (Riccioni et al., 2011). Свободные радикалы и оксидантный стресс
вовлечены в патогенез онкологических заболеваний. Таким образом,
каротиноиды, благодаря их антиокислительным свойствам, являются
эффективными противораковыми молекулами (Peng et al., 2011; D'Orazio
el al., 2012).
В настоящее время проводятся эксперименты по выявлению воз-
можной защитной роли фукоксантина при сердечно-сосудистых заболе-
ваниях. Этот каротиноид значительно уменьшает повреждение нервных
клеток при гипоксии и реоксигенации, возможно, посредством его ан-
тиоксидантной активности, оказывая таким образом благоприятное
воздействие при цереброваскулярных заболеваниях и проявляя активность
против ишемического некроза нейронов при гипертонии у крыс (Peng et
al., 2011; Riccioni et al., 2011). Фукоксантин также обладает сильным и
безопасным антипролиферативным действием на эпителиальные клетки
капсулы хрусталика глаза и может применяться при лечении катаракты
(Moreau et al., 2006)
Возможные пути применени фукоксантина в медицине
Противораковая активность. Предполагается, что фукоксантин активи-
рует апоптоз и останавливает пролиферацию раковых клеток. Этот пиг-
мент принимает участие в регуляции клеточного цикла (Peng et al., 2011).
Он особенно активен при раке кожи, предстательной железы, толстой
кишки и лейкемии, проявляя антипролиферативную активность и ин-
дуцируя апоптоз раковых клеток различного генезиса (Nishino et al., 2009;
D'Orazio, 2012) (табл. 2).
Сильный ингибирующий эффект фукоксантина на рост раковых
клеток был подтвержден также на примере человеческих раковых клеток
предстательной железы (Kotake-Nara et al., 2001). Неоксантин и фукок-
сантин замедляли рост раковых клеток. В пользу того, что фукоксантин
ускоряет апоптоз, свидетельствует и фрагментация ДНК в раковых
клетках. Пигмент может селективно ингибировать активность ДНК-по-
лимеразы млекопитающих, таким образом проявляя противоопухолевую
активность (Peng et al., 2011). Хотя противоопухолевый эффект фукок-
сантина уже описан, точные механизмы его действия ещё не выяснены.
Влияние фукоксантина на снижение массы тела. Увеличение количе-
ства тучных людей признано международной проблемой. Это может быть
второй после курения самой важной предотвратимой причиной смерти.
Чрезмерное накопление жира в теле и белой жировой ткани вызывает
ожирение и нарушение выделения цитокинов из жировой ткани, что
приводит к увеличению риска многих заболеваний, таких, например, как
диабет типа II, гиперлипидемия, гипертония и сердечно-сосудистые
патологии.
Фукоксантин способствует уменьшению концентрации абдоми-
нального белого жира в брюшной полости, с которым связаны болезни
сердца и сахарный диабет. Клинические испытания показали, что ксан-
Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(1) 25
тиген (фукоксантин + масло из семян граната) способствует потере массы,
уменьшению содержания жира в организме и печени, улучшает пече-
ночные пробы у тучных женщин, не страдающих сахарным диабетом.
Исследователи пришли к заключению, что 300 мг экстракта семечек
граната и 4 300 мг экстракта бурых водорослей (общее содержание фу-
коксантина в этой комбинации составляло 2,4 мг) снижают процент жира
в организме. Ксантиген и фукоксантин также увеличивают расход
энергии организма в состоянии покоя (Abidov et al., 2010).
Таблица 2
Противораковый эффект фукоксантина (Nishino et al., 2009)
Состояние
Число
мышей
Среднее число
опухолей у мыши
Ингибирова-
ние, %
Канцерогенез кожи
Контрольная группа 15 2,2
+ Фукоксантин (смазывание
0,6 мкмоль раствором 2 раза в
неделю, 20 недель)
15 0 100
Канцерогенез двенадцатиперстной кишки
Контрольная группа 21 1,1
+ Фукоксантин (0,005 % в
питьевой воде, 16 недель)
20 0,5 55
Канцерогенез толстой кишки
Контрольная группа 19 63,3
+ Фукоксантин (0,01 % в
питьевой воде, 7 недель) 15 47,1 26
Канцерогенез печени
Контрольная группа 15 5,9
+ Фукоксантин (0,001 % в
питьевой воде, 40 недель) 15 3,1 47
Фукоксантин значительно снижает концентрацию триглицеридов
плазмы и печени, а также активность синтеза жирных кислот и тригли-
церидов печени, значительно увеличивает содержание плазменного вы-
сокоплотного липопротеина холестерина, фекального триглицерида и
холестерина. Фукоксантин увеличивает активность окислительных фер-
ментов жирных кислот в белой жировой ткани мышей, о чем свиде-
тельствует повышение качества плазменного и печеночного липидного
профиля, фекальных липидов, печеночного метаболизма холестерина,
синтеза жирных кислот и абсорбции липидов (Peng et al., 2011).
Известно, что в процессе метаболизма организм производит тепло.
Фукоксантин регулирует термогенезис и увеличивает количество энергии,
выделяющейся в виде тепла из жировой ткани. Этот пигмент стимулирует
выработку разобщающего белка-1 (UCP1), термогенина, в митохондриях
адипоцитов абдоминальной белой жировой ткани, который обеспечивает
В.И. Рябушко и др.
26 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(1)
быстрое окисление питательных веществ с низкой интенсивностью
синтеза АТФ. Таким образом, происходит увеличение скорости «сжига-
ния» абдоминального жира. Накопление разобщающего белка-1 в белой
жировой ткани индуцируется метаболитами фукоксантина, что пред-
ставляет интерес, так как обычно этот белок находится только в бурой
жировой ткани (D'Orazio et al., 2012).
Компания Beijing Gingko Biological Technology Co (Китай) в 2008 г.
проводила клинические испытания препарата, содержащего фукоксантин
(Ishikawa et al., 2008). Рандомизированное клиническое исследование
проводили на группе людей. 5 из них принимали плацебо, 6 — фукоксантин
в количестве 2 мг в день, 8 человек принимали 4 мг фукоксантина в день.
На протяжении исследования пациенты не придерживались какой-либо
диеты. Были получены статистически достоверные различия между па-
циентами, принимавшими и не принимавшими плацебо. После пре-
кращения 3-месячного приема фукоксантина на протяжении следующих
4 месяцев продолжалось равномерное снижение веса и жировой массы
тела. Компьютерная томография показала положительную динамику
продолжительной потери абдоминального (брюшного) жира. При анализе
мочи, крови и общего самочувствия у пациентов не выявлено никаких
отклонений от нормы. Таким образом, препараты, содержащие фукоксан-
тин, могут быть рекомендованы в комплексной терапии для борьбы с
ожирением.
Антидиабетическая активность. В результате исследований in vivo
была показана антидиабетическая активность фукоксантина на группе
мышей (Maeda et al., 2007). Фукоксантин заметно уменьшал уровень
глюкозы в крови и инсулина плазмы, так же как и потребление воды у
диабетических/тучных мышей линии КК-Ау. Высказано предположение,
что этот каротиноид улучшает устойчивость к инсулину и уменьшает
уровень глюкозы в крови, по крайней мере частично, через даунрегуля-
цию адипокинов (фактор некроза опухоли-а, интерлейкин-6, ингибитор
активатора плазминогена-1), непосредственно действуя на адипоциты и
макрофаги в белой жировой ткани при повышенном регулировании
ГЛЮТ-4 в скелетной мышце у мышей (Peng et al., 2011; D'Orazio et al.,
2012). Исследуемой группе мышей на протяжении 4 недель давали корм с
концентрацией фукоксантина 0,1 и 0,2 %. При этом фиксировали пока-
затели уровня глюкозы в крови, уровень инсулина и концентрацию
лептина в сыворотке крови. В результате эти показатели были значи-
тельно ниже у группы, получавшей фукоксантин, по сравнению с кон-
трольной (Maeda et al., 2007; Park et al., 2011).
Противовоспалительное действие. Воспаление — защитная реакция
организма против различных патогенных возбудителей, которое харак-
теризуется привлечением большого количества лейкоцитов (нейтрофилов,
моноцитов-макрофагов, тучных клеток) к воспаленной области, к ко-
торой эти клетки вызываются посредством воспалительных медиаторов,
Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(1) 27
генерируя при этом супероксид анион и нитроксильный радикал, что
может стать саморазрушительным процессом. Противовоспалительные
средства должны уменьшить воспалительный ответ, подавляя производ-
ство воспалительных цитокинов, таких как фактор некроза опухоли-а,
интерлейкин-1β, интерлейкин-6, и воспалительные медиаторы, включая
синтез нитроксильного радикала и простагландина Е2, индуцируя синтез
NO-синтазы и циклооксигеназы. В результате исследований было пока-
зано, что фукоксантин ингибирует воспалительные цитокины и медиа-
торы в липополисахарид-активированных клетках макрофага (RAW 264.7),
подавляет дегрануляцию тучных клеток in vivo (Peng et al., 2011; D'Оrazio
et al., 2012).
Применение фукоксантина в косметологии. Коллаген составляет 90 %
дермы кожи. Он распределен по всей дерме, делая кожу достаточно эла-
стичной. Когда фермент коллагеназа активирован и коллаген расщепля-
ется, начинают проявляться такие возрастные явления, как морщины и
провисание кожи. Гиалуроновая кислота широко представлена в орга-
низме человека, она входит в состав кожи, суставной жидкости, стек-
ловидного тела и связок. Она выполняет различные функции, например
связывание и защиту клеток, формирование тканей кожи, сохранение
влаги в тканях и поддержание эластичности кожи. Когда количество
гиалуроновой кислоты снижается, кожа становится дегидратированной и
теряет прочность, в результате появляются морщины. Гиалуроновая ки-
слота в организме расщепляется гиалуронидазой. Клинические исследо-
вания показали, что экстракт бурой водоросли, содержащий 8,6 % фу-
коксантина, замедляет активацию гиалуронидазы, понижая её концен-
трацию от 30 до 1 мкг/мл, ингибируя тем самым расщепление гиалуро-
новой кислоты и коллагена. Подобным образом происходит ингибиро-
вание активности эластазы (Heo, Jeon, 2009; Urikura et al., 2011).
Темный цвет и темные пятна на коже вызваны меланином. Допа-
хинон в пигментных клетках (меланоцитах) продуцируется из тирозина в
организме под действием тирозиназы. Затем путем последовательных
неэнзиматических реакций, включая циклизацию и окислительную по-
лимеризацию, допахинон превращается в 5,6-дигидрохиндол и 5,6-ди-
гидрохиндол-2-карбоксиловую кислоту. Синтезируемые соединения вклю-
чаются в высокомолекулярный полимер — меланин (эумеланин). Клини-
ческие испытания показали, что 8,6 %-й раствор фукоксантина ингиби-
рует активность тирозиназы, снижая концентрацию от 10 до 1 мкг/мл.
В исследованиях in vivo морские свинки с вызванной УФ-светом пиг-
ментацией получали продукт, содержащий 1 %-й раствор фукоксантина.
В результате на 12-й день эксперимента темное пятно значительно по-
светлело, а на 15-й день практически исчезло. Таким образом, каротиноид
значительно ускоряет процесс удаления пигментных пятен (Shimoda et al.,
2010; Urikura et al., 2011).
В.И. Рябушко и др.
28 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(1)
Фитогормоны
Растительные гормоны — это низкомолекулярные органические вещества,
вырабатываемые растениями в исключительно малых концентрациях и
влияющие на физиологические процессы, такие как рост, развитие,
дифференцирование и ответ на абиотические и биотические стрессы (Lin,
Tan, 2011). В настоящее время у высших растений идентифицировано 10
групп физиологически активных веществ гормонального типа действия:
абсцизины, ауксины, цитокинины, гиббереллины, этилен, полиамины,
брассиностероиды, жасмонаты, салицилаты и олигосахариды. Но только
два из них полностью соответствуют принятым в настоящее время кри-
териям, характеризующим фитогормон: вещество низкой молекулярной
массы, которое действует на расстоянии и в очень низких концентрациях.
Это вещества с ауксиновой и цитокининовой активностью. Ряд косвенных
свидетельств позволяет предположить, что именно эти фитогормоны
возникли на наиболее ранних этапах эволюции (Тараховская и др., 2007).
К настоящему времени в водорослях обнаружены практически все из-
вестные фитогормоны высших растений. Содержание основных гормонов
роста в талломах бурой водоросли Cystoseira barbata, обитающей в Черном
море, варьирует в зависимости от сезона года и стадии развития растения
(табл. 3).
Таблица 3
Содержание фитогормонов в талломе бурой водоросли Cystoseira barbata из
Черного моря, нг/г сырой биомассы (оригинальные данные)
Время сбора
Индолил-3-уксусная
кислота
Абсцизовая
кислота
Цитокинины
Октябрь 13,1 1,5 43,4
Январь 40,0 5,9 225,6
Апрель 7,7 2,9 145,2
Июль 2,4 2,0 43,2
Фитогормоны морских водорослей исследованы значительно меньше,
чем у высших наземных растений. Растительные и животные гормоны
имеют сходную химическую структуру. Поэтому можно предположить,
что биологические активные соединения водорослей существенно влияют
на метаболические процессы у животных и человека. Ауксины участвуют в
регулировании развития растений, включая эмбриогенез, деление и
дифференциацию клеток, органогенез, а также играют важную роль в
явлениях гео- и фoтотропизма. У водорослей различных систематических
групп обнаружено до 5 биологически активных соединений индольной
природы. Наиболее широко распространена индолил-3-уксусная кислота
(ИУК), а также индолил-ацетонитрил, индолил-ацетоэтил, триптофан,
который считают предшественником ИУК (Bail et al., 2010).
Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(1) 29
Первые сообщения о наличии ауксиноподобных веществ в экстрактах
многоклеточных водорослей появились еще в 30-х годах прошлого сто-
летия у зеленой водоросли Valonia macrophyta, бурой Fucus vesiculosus, а
также у морских диатомовых водорослей. Наличие ИУК было подтвер-
ждено у бурых водорослей Macrocystis purifera, Laminaria digitata, L. clous-
tonii, Ascophyllum nodosum, Halopteris scoparia, Pyleiela litoralis, Halidrys sp.
Ауксины обнаружены в экстрактах фукуса, однако их содержание
составляло меньше 0,1 мкг/г сырой массы, причем в мужском талломе
водоросли их обнаружено больше, чем в женском (Полевой и др., 2003;
Basu, 2002). Индолил-3-уксусная кислота находится в растениях в двух
формах: свободной и связанной. Свободная ИУК подвижна и легко
экстрагируется. Связанная ИУК соединена с белками, белок-подобными
веществами и другими органическими соединениями, например поли-
фенолами, сахаридами, липидами. В определенных условиях связанные
ауксины легко продуцируют свободные, а свободные, в комплексе с
другими веществами, образуют связанные (рис. 2).
Индолил-3-уксусная кислота обладает цитотоксическими свойствами
после преобразования в активную форму ферментом пероксидазой хрена
(HRP). Последние исследования подтвердили, что ИУК в комбинации с
HRP вызывает апоптоз человеческих клеток меланомы G361. Бромпро-
изводное индолуксусной кислоты является потенциальным ингибитором
пептидной деформилазы (PDF), от которой зависит выживание и рост
патогенных бактерий, не затрагивая человеческую митохондриальную
PDF, т.о. избегая неблагоприятного воздействия на нормальные клетки.
На основе производных ИУК могут быть разработаны новые антибиотики
для борьбы с высокорезистентными штаммами бактерий (Lin, Tan, 2011).
0
5
10
15
20
25
30
35
40
октябрь январь апрель июль
И
У
К
, н
г/
г
сы
р
о
й
м
а
сс
ы
свободная
связанная
Рис. 2. Содержание индолил-3-уксусной кислоты в талломе бурой водоросли Cystoseira
barbata (оригинальные данные)
Абсцизовая кислота (АБК) — универсальный стрессовый гормон
кормофитов — была найдена в малых концентрациях практически у всех
исследованных в этом отношении цианопрокариот, бриофитов, грибов,
В.И. Рябушко и др.
30 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(1)
лишайников и высших растений (Hartung, 2010). Из примерно 100 видов
исследуемых водорослей 96 % содержат абсцизовую кислоту (Hirsch et al.,
1989; Jameson, 1993). Этот гормон был найден в зеленых микроводорослях
Chlorella sp., Dunaliela salina, Haematococcus pluvialis, в красных водорослях
рода Porphyra, а также в талломах бурых макрофитов, относящихся к
родам Ascophylum и Laminaria (Тараховская и др., 2007; Hartung, 2010).
АБК, как и цитокинины, обнаружены в черноморских макрофитах рода
Cystoseira (рис. 3, 4).
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
октябрь январь апрель июль
А
Б
К
, н
г/
г
сы
р
о
й
м
а
сс
ы
свободная
связанная
Рис. 3. Содержание абсцизовой кислоты в талломе бурой водоросли Cystoseira barbata из
Черного моря (оригинальные данные)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
октябрь январь апрель июль
Ц
, н
г/
г
сы
р
о
й
м
а
сс
ы
зеатин
зеатинрибозид
зеатингликозид
изопентениладенин
Рис. 4. Содержание цитокининов в талломе бурой водоросли Cystoseira barbata из
Черного моря (оригинальные данные)
Заключение
Установлена высокая эффективность применения фукоксантина при
похудении, антипролиферативное действие на Т-клеточную лейкемию.
Ингибиторное действие этого каротиноида на жизнестойкость HL-60
клеток намного сильнее, чем β-каротина и астаксантина. Уникальный
Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(1) 31
подавляющий эффект фукоксантина на дифференцировку адипоцитов
связан с его структурной особенностью, ключевым моментом в которой
является алленовая связь. Комбинирование фукоксантина, выделенного
из бурых водорослей, с маслом или липидами увеличивает его усвояе-
мость в организме человека и может быть использовано для создания
лекарственных препаратов. Дальнейшая разработка эффективных тех-
нологий выделения фукоксантина из водорослей необходима для ис-
следования биологических свойств каротиноида и проведения клиниче-
ских испытаний препаратов, созданных на его основе. В Черном море
имеется достаточное количество доступного сырья (учитывая штормовые
выбросы), бурых водорослей рода Cystoseira, которые являются пер-
спективным сырьем для получения биологически активных веществ, в т. ч.
фукоксантина и фитогормонов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Афанасьев Д.Ф. Структура и продуктивность макрофитобентоса северо-кавказского
шельфа Черного моря: Автореф. дис. ... канд. биол. наук. — Краснодар, 2004. —
25 с.
Афанасьев Д.Ф. Макрофитобентос российского сектора Черного моря // Экол. моря. —
2005. — 68. — С. 19—25.
Блинова Е.И. Водоросли-макрофиты и травы морей европейской части России (флора,
распространение, биология, запасы, марикультура). — М.: ВНИРО, 2007. — 114 с.
Облучинская Е.Д. Технологии лекарственных и лечебно-профилактических средств из
бурых водорослей. — Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2005. — 164 с.
Полевой В.В., Тараховская Е.Р., Маслов Ю.И. Роль ауксина в индукции полярности у
зигот. Fucus vesiculosus L. // Онтогенез. — 2003. — 34. — С. 432—437.
Промысловые биоресурсы Черного и Азовского морей / Ред. В.Н. Еремеев, А.В. Гаевская,
Г.Е. Шульман, Ю.А. Загородняя. — Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2011. —
367 с.
Современное состояние биоразнообразия прибрежных вод Крыма (черноморский
сектор) / Под ред. В.Н. Еремеева, А.В. Гаевской. — Севастополь: ЭКОСИ-Гидро-
физика, 2003. — 511 с.
Тараховская Е.Р., Маслов Ю.И., Шишова М.Ф. Фитогормоны водорослей // Физиол.
раст. — 2007. — 54(2). — С. 1—9.
Abidov M., Ramazanov Z, Seifulla R. et al. The effects of Xanthigen in the weight management
of obese premenopausal women with non-alcoholic fatty liver disease and normal liver fat
// Diabet. Obes. Metab. — 2010. — 12(1). — P. 72—81.
Bail A., Billoud B., Kowalczyk N. et al. Auxin metabolism and function in the multicellular
brown alga Ectocarpus siliculosus // Plant Physiol. — 2010. — 153. — P. 128—144.
Basu S., Sun H., Brian L. et al. Early Embryo Development in Fucus distichus is auxin sensitive
// Ibid. — 2002. — 130. — P. 292—302.
D'Orazio N., Gemello E., Gammone M. et al. Fucoxanthin: a treasure from the sea // Mar.
Drugs. — 2012. — 10. — P. 604—616.
Hartung W. The evolution of abscisic acid (ABA) and ABA function in lower plants, fungi and
lichen // Funct. Plant Biol. — 2010. — 37. — P. 806—812.
В.И. Рябушко и др.
32 ISSN 0868-8540. Аlgologia. 2014, 24(1)
Heo S.J., Jeon Y.J. Protective effect of fucoxanthin isolated from Sargassum siliquastrum on
UV-B induced dell damage // J. Photochem. Photobiol. — 2009. — 95. — P. 101—107.
Hirsch R., Hartung W., Gimmler H. Abscisic acid content of algae under stress // Bot. Acta. —
1989. — 102. — P. 326—334.
Ishikawa С., Tafuku S., Kadekaru T. et al. Antiadult T-cell leukemia effects of brown algae
fucoxanthin and its deacetylated product fucoxanthinol // Int. J. Canc. — 2008. — 123. —
P. 2702—2712.
Jameson P. Plant hormones in the algae // Progress in phycological research. — Biopress Ltd:
Bristol, UK, 1993. — P. 240—279.
Kanazawa K., Ozaki Y., Hashimoto T. et al. Commercial-scale preparation of biofunctional
fucoxanthin from waste parts of brown sea algae Laminalia japonica // Food Sci. Technol.
Res. — 2008. — 14. — P. 573—582.
Kotake-Nara E., Kuschiro M., Zhang H. et al. Carotenoids affect proliferation of fuman prostate
cancer cells // J. Nutr. — 2001. — 131. — P. 3303—3306.
Lin L., Tan R. Cross-Kingdom actions of phytohormones: a functional scaffold exploration //
Chem. Rev. — 2011. — 111. — P. 2734—2760.
Maeda H., Hosokawa M., Sashima T. et al. Effect of medium-chain triacylglycerols on
anti-obesity effect of fucoxanthin // J. Oleo Sci. — 2007. — 56. — P. 615—621.
Matsuno T. Aquatic animal carotenoids // Fisher. Sci. — 2001. — 67(5). — P. 771—783.
Miyashita K., Hosokawa M. Beneficial health effects of seaweed carotenoid, fucoxanthin //
Marine Nutraceuticals and functional foods. — Boca Raton, FL: CRC Press — Taylor &
Francis Group, 2008. — P. 297—319.
Miyashita K., Hosokawa M. Antiobesity effect of allenic carotenoid, fucoxanthin. In: Nutri-
genomics and proteomics in health and disease: food factors and gene interactions. —
Ames, IA: John Wiley & Sons, Inc., 2009. — P. 145—160.
Moreau D., Tamasoni C, Jacquot C. et al. Cultivated microalgae and the carotenoid
fucoxanthin from Odontella aurita as potent anti-proliferative agents in bronchopul-
monary and epithelial cell lines // Environ. Toxicol. Pharm. — 2006. — 22. — P. 97—103.
Niklitschek M., Alkaino J., Barahoma S. et al. Genomic organization of the structural genes
controlling the astaxanthin biosynthesis pathway of Xanthophyllomyces dendrorhous //
Biol. Res. — 2008. — 41. — P. 93—108.
Nishino H., Murakoschi M, Tokuda H. et al. Cancer prevention by carotenoids // Arch.
Biochem. and Biophys. — 2009. — 483. — P. 165—169.
Park H.J., Lee M.K., Park Y.B. et al. Benefical effects of Undaris pinnatifida ethanol extract on
diet-induced-insulin resistance in C57BL/6J mice // Food Chem. Toxicol. — 2011. —
49. — P. 727—733.
Peng J., Yuan J., Wu C. et al. Fucoxanthin, a marine carotenoid present in brown seaweeds and
diatoms: metabolism and ioactivites relevant to human helth // Mar. Drugs. — 2011. —
9. — P. 1806—1828.
Riccioni G. Marine carotenoids and oxidative stress // Ibid. — 2012. — 10. — P. 116—118.
Riccioni G., D'Orazio N. Franceschelli S. et al. Marine carotenoids and cardiovascular risk
markers // Ibid. — 2011. — 9. — P. 1166—1175.
Seddon J. Multivitamin-multimineral supplements and eye disease: age-related macular de-
generation and cataract // Amer. J. Clin. Nutr. — 2007. — 85(1). — P. 304—307.
Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов
ISSN 0868-8540. Альгология. 2014, 24(1) 33
Shimoda H., Tanaka J., Shan S. et al. Anti-pigmentary activity of fucoxanthin and its influence
on skin mRNA expression of melanogenic molecules // J. Pharm. and Pharmacol. —
2010. — 62. — P. 1137—1145.
Urikura I., Sugawara T., Hirata T. Protective effect of fucoxanthin against UVB-induced skin
photoaging in hairless mice // Biosci. Biotechnol. Biochem. — 2011. — 75. — P. 757—760.
Получена 28 декабря 2012 г.
Подписал в печать А.И. Божков
V.I. Ryabushko1, L.I. Musatenko2, L.V. Voitenko2, E.V. Popova1, M.V. Nechoroshev1
1A.O. Kovalevsky Institute of Biology of Southern Seas, NAS of Ukraine,
2, Nakhimov Av., 99011 Sevastopol, Ukraine
2N.G. Kholodny Institute of Botany, National Academy of Sciences of Ukraine,
2, Tereshchenkovskaya St., 01001 Kiev, Ukraine
THE FUNCTIONAL ROLE OF FUCOXANTHIN AND PHYTOHORMONES FROM
THE BROWN SEAWEEDS
The literature and original data on the content of fucoxanthin and phytohormones in marine
brown algae are summarized. The biological activity of fucoxanthin, including its antioxidant,
anti-inflammatory, anticancer, antidiabetic and other properties are examined. The brown
seaweeds genus Cystoseira C. Agardh, distributed in the Black Sea, are good source for the
production of biologically active substances, including fucoxanthin and phytohormones.
K e y w o r d s : fucoxanthin, phytohormones, brown algae, Cystoseira, Black Sea.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-81069 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-8540 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:48:01Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Рябушко, В.И. Мусатенко, Л.И. Нехорошев, М.В. Войтенко, Л.В. Попова, Е.В. 2015-05-01T06:05:44Z 2015-05-01T06:05:44Z 2014 Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей / В.И. Рябушко, Л.И. Мусатенко, М.В. Нехорошев, Л.В. Войтенко, Е.В. Попова // Альгология. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 20-33. — Бібліогр.: 34 назв. — рос. 0868-8540 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81069 582.272:57.014 Обобщены литературные и оригинальные данные о содержании фукоксантина и фитогормонов в морских бурых водорослях. Рассмотрена биологическая активность фукоксантина, в т.ч. его антиоксидантные, противовоспалительные, противораковые, антидиабетические и другие свойства. Показано, что бурые водоросли рода Cystoseira C. Agardh, обитающие в Черном море, являются перспективным сырьем для получения биологически активных веществ, в т.ч. фукоксантина и фитогормонов. Узагальнені літературні й оригінальні про склад фукоксантину і фітогормонів в морських бурих водоростях. Розглядається біологічна активність фукоксантину, в т.ч. його антиоксидантні, протизапальні, протиракові, антидіабетичні та ін. властивості. Показано, що бурі водорості роду Cystoseira C. Agardh, що зростають у Чорному морі, є перспективною сировиною для одержання біологічно активних речовин, в т.ч. фукоксантину і фітогормонів. The literature and original data on the content of fucoxanthin and phytohormones in marine brown algae are summarized. The biological activity of fucoxanthin, including its antioxidant, anti-inflammatory, anticancer, antidiabetic and other properties are examined. The brown seaweeds genus Cystoseira C. Agardh, distributed in the Black Sea, are good source for the production of biologically active substances, including fucoxanthin and phytohormones. ru Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України Альгология Физиология, биохимия, биофизика Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей Функціональна роль фукоксантину і фітогормонів з морських бурих водоростей The functional role of fucoxanthin and phytohormones from the brown seaweeds Article published earlier |
| spellingShingle | Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей Рябушко, В.И. Мусатенко, Л.И. Нехорошев, М.В. Войтенко, Л.В. Попова, Е.В. Физиология, биохимия, биофизика |
| title | Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей |
| title_alt | Функціональна роль фукоксантину і фітогормонів з морських бурих водоростей The functional role of fucoxanthin and phytohormones from the brown seaweeds |
| title_full | Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей |
| title_fullStr | Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей |
| title_full_unstemmed | Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей |
| title_short | Функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей |
| title_sort | функциональная роль фукоксантина и фитогормонов из морских бурых водорослей |
| topic | Физиология, биохимия, биофизика |
| topic_facet | Физиология, биохимия, биофизика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81069 |
| work_keys_str_mv | AT râbuškovi funkcionalʹnaârolʹfukoksantinaifitogormonovizmorskihburyhvodoroslei AT musatenkoli funkcionalʹnaârolʹfukoksantinaifitogormonovizmorskihburyhvodoroslei AT nehoroševmv funkcionalʹnaârolʹfukoksantinaifitogormonovizmorskihburyhvodoroslei AT voitenkolv funkcionalʹnaârolʹfukoksantinaifitogormonovizmorskihburyhvodoroslei AT popovaev funkcionalʹnaârolʹfukoksantinaifitogormonovizmorskihburyhvodoroslei AT râbuškovi funkcíonalʹnarolʹfukoksantinuífítogormonívzmorsʹkihburihvodorostei AT musatenkoli funkcíonalʹnarolʹfukoksantinuífítogormonívzmorsʹkihburihvodorostei AT nehoroševmv funkcíonalʹnarolʹfukoksantinuífítogormonívzmorsʹkihburihvodorostei AT voitenkolv funkcíonalʹnarolʹfukoksantinuífítogormonívzmorsʹkihburihvodorostei AT popovaev funkcíonalʹnarolʹfukoksantinuífítogormonívzmorsʹkihburihvodorostei AT râbuškovi thefunctionalroleoffucoxanthinandphytohormonesfromthebrownseaweeds AT musatenkoli thefunctionalroleoffucoxanthinandphytohormonesfromthebrownseaweeds AT nehoroševmv thefunctionalroleoffucoxanthinandphytohormonesfromthebrownseaweeds AT voitenkolv thefunctionalroleoffucoxanthinandphytohormonesfromthebrownseaweeds AT popovaev thefunctionalroleoffucoxanthinandphytohormonesfromthebrownseaweeds |