Иммуномодулирующие свойства полисахаридных комплексов базидиального гриба Ganoderma lucidum

Ярина Мария Сергеевна – научный сотрудник Научно-исследовательского института по изысканию новых антибиотиков имени Г.Ф. Гаузе.

Аннотация: Полисахариды и полисахаридные комплексы, выделенные из плодовых тел, мицелия, спор или культуральной жидкости G.lucidum, в последнее время привлекают огромное внимание ученых как перспективные для практического использования иммуномодуляторы. Эти вещества оказывают иммуностимулирующее действие и предотвращают развитие опухолей и метастаз посредством активации иммунного ответа организма, стимулируя естественные клетки-киллеры, Т-лимфоциты, В-лимфоциты и макрофаги. В этом обзоре разобраны основные принципы иммуномодулирующей активности полисахаридов базидиального гриба трутовика лакированного.

Ключевые слова: Иммуномодулирующее свойства, полисахариды, полисахаридные комплексы, иммуномодуляторы, организм.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-34-00961.

Иммуномодулирующее действие

Многие реакции иммунной системы приводят к разрушению и удалению внедрившихся паразитических организмов и вырабатываемых ими токсичных молекул. Поскольку такие иммунные реакции направлены на разрушение, важно, чтобы они запускались только чуждыми организму, но не его собственными молекулами. Способность отличать чужое от своего - фундаментальное свойство иммунной системы. Изредка случается, что она принимает «свое» за «чужое» и начинает разрушительные действия против собственных молекул организма, или же не распознаёт «чужое», принимая его за «свое». [1]

Почти любая макромолекула, чуждая организму реципиента, может вызвать иммунный ответ. Вещество, способное вызвать иммунный ответ, называют антигеном (т.е. генератором антител). Иммунная система может различать даже очень сходные антигены, например, два белка, различающиеся только одной аминокислотой, или два оптических изомера.

Существуют два основных типа иммунных ответов: 1) гуморальные ответы и 2) иммунные ответы клеточного типа. Гуморальные ответы связаны с выработкой антител - белков, называемых также иммуноглобулинами. Антитела циркулируют в крови и проникают в другие жидкости организма, где специфически связываются с чужеродными антигенами, вызвавшими их синтез. Связывание с антителами инактивирует вирусы и бактериальные токсины, блокируя их способность присоединяться к рецепторам на клетках-мишенях. Связанные антитела служат «метками» микроорганизмов, подлежащих уничтожению, - облегчают их поглощение фагоцитами или активируют особую систему белков крови (называемую комплементом), которая убивает эти микроорганизмы. Иммунный ответ клеточного типа - второй вид иммунных реакций - состоит в образовании специализированных клеток, реагирующих с чужеродным антигеном на поверхности других собственных клеток организма. Реагирующая клетка может убить собственную клетку, зараженную вирусом и имеющую на своей поверхности вирусные белки, тем самым уничтожая инфицированную клетку до завершения репликации вируса. В других случаях реакция клетки состоит в секреции химических сигналов, стимулирующих разрушение внедрившихся микроорганизмов [3]. Действие ПСХК (полисахаридных комплексов Ganoderma lucidum) достаточно обширно, включая стимулирующее влияние на антигенпрезентирующие клетки, мононуклеарную фагоцитарную систему, гуморальный и клеточный иммунитет [7].

Влияние на основные клетки иммунитета

Макрофаги принадлежат к группе лейкоцитов, способных связывать на всей своей поверхности микроорганизмы, а затем поглощать и уничтожать их. Эта функция основана на простых неспецифических механизмах распознавания. Макрофаги принимают участие в иммунном ответе на всех его этапах. Во-первых, они осуществляют немедленную защитную реакцию, до тех пор, пока не произойдет усиление иммунного ответа, регулируемое антигенспецифичными Т-клетками. Во-вторых, они вызывают активацию Т-клеток, и, наконец, активированные в свою очередь Т-клетками, выполняют важные функции в эффекторных механизмах клеточного иммунитета, вызывая воспаления и уничтожая микроорганизмы, а также опухолевые клетки. [2,5]

Данные по действию полисахаридов, полученных из Ganoderma lucidum, указывают на положительное влияние полисахаридов, полученных из этого гриба, на активность макрофагов. Данные были получены в опытах как in vitro, так и in vivo. Помимо прямого влияния на концентрацию макрофагов, полисахариды изменяют их продуктивность и активность, как вне-, так и внутриклеточную [18]. На поверхности макрофагов имеются рецепторы CR3 (лектиновой природы) [19], связывающие непосредственно полисахариды. После связывания запускается ряд каскадных сигнальных систем, в результате действия которых увеличивается количество инозитол-1,4,5-трифосфата (ИФ3) [20], который в свою очередь, связываясь с кальциевыми каналами на мембране, запускает процесс высвобождения кальция. Одновременно с увеличением концентрации ИФ3 возрастает концентрация диацилглицерола (ДАГ). Он также является вторичным мессенджером и взаимодействует с протеинкиназой С (ПКС), повышая её фосфорилирующую активность [3]. Запуск данных сигнальных систем приводит к повышению внутриклеточной концентрации кальция, к инициации синтеза интерлейкина-1(ИЛ-1), фактора некроза опухоли альфа (ФНО-а), также под действием ПСХК повышается способность продуцировать высокоактивные метаболиты кислорода и азота [8, 9, 20]. На поверхности макрофагов присутствуют Toll-like рецепторы, играющие большую роль в иммунном ответе против микроорганизмов, их активация ПСХК влечёт за собой секрецию цитокинов, промоутирующих активность цитотоксических Т-клеток [10,20]. Полисахаридная фракция G. lucidum стимулировала выработку цитокинов, оказывающих супрессирующее действие на пролиферацию клеток лейкемии человека, и в последствии индуцирующих апоптоз этих клеток [23].

Дендритные клетки (ДК), присутствующие в тканях, захватывают антигены и мигрируют в лимфатические узлы и селезёнку, где особенно активны как антигенпрезентирующие клетки. Полисахариды G. lucidum влияют на созревание ДК. Исследования показали, что полисахариды в концентрации 0,8, 3,2, и 12,8 мг/мл могут повышать ко-экспрессию молекул CD11c на поверхности ДК и увеличивать экспрессию мРНК ИЛ12 р40 в клетках. Также в литературе встречаются данные, что действием разветвлённого (1→6)-β-D глюкана в концентрации 10 мг/мл можно повысить экспрессию рецепторов CD80, CD86, CD83, CD40, CD54, и его же действие направлено на увеличение синтеза определенной группы интерлейкинов. Повышая экспрессию сигнальных и рецепторных белков на поверхности ДК, полисахариды опосредованно стимулируют Т-клетки, что выражается в возрастании секреции фактор некроза опухоли гамма (ФНО-γ) и интерлейкина 10 (ИЛ10). Через презентацию антигена стимулированные полисахаридом Дк клетки могут стимулировать активность цитотоксических Т-клеток [6,14,15].

Нормальные киллеры - популяция лимфоцитов, обладающих природным свойством распознавать и разрушать некоторые инфицированные вирусами клетки и опухолевые клетки. Вещества, экстрагируемые водой из трутовика лакированного, могут в опытах in vivo стимулировать НК клетки, в более точных исследованиях было показано, что именно фукозо-содержащие гликопротеины повышают содержание НК от 1% до 3,2% [1,14].

В-клетки - лимфоциты, образующиеся в костном мозге у взрослого организма и продуцирующие антитела [2]. Под действием биоактивной фракции, полученной из G. lucidum, В-клетки начинают пролиферировать, а также экспрессировать иммуноглобулин и CD71, CD25. Интересно отметить тот факт, что возрастание активности В-клеток происходит не зависимо от активации Т-клеток, а связано со стимуляцией экспрессии ПКС в В-клетках непосредственно. Было показано, что полисахариды G. licidum могут связываться с поверхностью лимфоцитов через специфические рецепторы или сыворотко-специфичные белки, что приводит к перестройке активности макрофагов, Тх-клеток, Нк клеток и других эффекторных клеток [14,17,20]. В приведённой ниже таблице (см. Таблица 1.) представлены основные клетки иммунного ответа и эффект, оказываемый на них ПСХК.

Таблица 1. Влияние полисахаридов гриба Ganoderma lucidum на клетки иммунной системы.

Краткие обозначения: ИЛ-интерлейкины, ФНО- фактор некроза опухоли, ИФ- интерфероны, ПКА -протеинкиназа А, Тц- цитотоксические Т – клетки.

Иммуномодулирующая активность in vitro определяется на колониях целевых клеток, например, макрофагов или Т-клеток, непосредственно. In vivo чаще всего используются мыши линии ICR. Препарат, как правило, вводится внутрибрюшинно примерно 4-5 дней, затем мышей вскрывают, отделяют селезёнки и работают с полученной клеточной фракцией. Пролиферация лимфоцитов и продукция антител в большинстве случаев считается по MTT методу или с помощью количественного гемолизиноспектрофотометрического метода. Определение IgG и С3 белка-комплимента производится методом простой иммунодиффузии и рядом других иммунологических методов [4].

Список литературы

1. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Ватсон Дж., Рэф М., Робертс К. Молекулярная биология клетки, Москва: Мир, 1994.
2. Галактионов В. Г. Иммунология 2004 //Москва “Академия. – 2004.
3. Ермаков И.П.. Физиология растений, Москва: Академия, 2005. – с.424.
4. Bao X.F., Zhen Y., Ruan L., Fang J.N. Purification, characterization, and modification of T lymphocyte-stimulating polysaccharide from spores of Ganoderma lucidum // Chemical and Pharmaceutical Bulletin. – 2002. – Vol. 50, № 5. – P.623-629.
5. Berovic M., Habijanic J., Zore I., Wraber B., Hodzar D., Boh B. Submerged cultivation of Ganoderma lucidum biomass and immunostimulatory effects of fungal polysaccharides // Journal of Biotechnology. – – Vol. 103. – P. 77-86.
6. Cao LZ, Lin ZB. Regulatory effect of Ganoderma lucidum polysaccharides on cytotoxic T-lymphocytes induced by dendritic cells in vitro.// Acta Pharmacol Sin.- 2003.-Vol.24.-P.321–326
7. Chien CM, Cheng JL, Chang WT, Tien MH, Tsao CM, Chang YH, et al. Polysaccharides of Ganoderma lucidum alter cell Immuno-modulating Mechanisms of G. lucidum 153 immunophenotypic expression and enhance CD56+ NK-cell cytotoxicity in cord blood. Bioorg Med Chem. 2004;12:5603–5609
8. Chung W.T., Lee S.H., Kim J.D., Park Y.S., Hwang B., Lee S.Y., LeeH.Y.Effect of myceleal culture Broth of Ganoderma lucidum on the growth characteristics of human cell lines//J Biosc Bioeng.—2002.—Vol.92, №6.—P.550-555.
9. Han M.D., Lee E.S., Kim Y.K. et all. Production of neetric oxide in raw 264.7 macrophages treated with ganoderan , the beta-glucan of Ganoderma lucidum//J Mycol.—1998.—Vol.26.—P.246-255.
10. Hsu HY, Hua KF, Lin CC, Lin CH, Hsu J, Wong CH. Extract of Reishi polysaccharides induces cytokine expression via TLR4-modulated protein kinase signaling pathways. J Immunol. 2004;
11. Kim D.H., Shim S.B., Kim N.J., Jang I.S. Beta-glucuronidase-inhibitory activity and hepatoprotective effect of Ganoderma lucidum.//Biol. Pharm Bull.—1999.—Vol.22.—P.162-164.
12. Li MC, Lei LS, Wang QB, Liang DS, Xu ZM, Yang SQ,Sun LS. Effect of Ganoderma polysaccharides on inositol triphosphate and diacylglycerol in murine peritoneal macrophages //Pharmacology and Clinics of Chinese Materia Medica.-1999.- 15.
13. Li MC, Lei LS, Liang DS, Xu ZM, Yang SQ, Sun LS. Effect of Ganoderma polysaccharide on intracellular free calcium in murine peritoneal macrophages.// Chin Pharm J. – 1999.- Vol.34.- P.805–7.
14. Lin Z.-B.Cellular and Molecular Mechanisms of Immuno-modulation by Ganoderma lucidum//J Pharmacol Sci.—2005.—Vol.99.—P.144 – 153.
15. Lin Z.B., Zhang H.N. Antitumor and immunoregulatory activities of Ganoderma lucidum and its possible mechanisms // Acta Pharmacologica Sinica. – 2004. – Vol. 25, № 11. –P.1387-1395.
16. Miyazaki T. and Nishijima M. Studies on fungal polysaccharides. XXVII. Structural examination of a water-soluble, antitumor polysaccharide of Ganoderma lucidum // Chemical and Pharmaceutical Bulletin. – 1981. – 29. – P. 3611-3616.
17. Shaoa BM, Daia H, Xua W, Lin ZB, Gaoa XM. Immune receptors or polysaccharides from Ganoderma lucidum.// BiochemBiophys Res Commun.- 2004.- Vol.323.- P.133–141
18. Tomoda M., Gonda R., Kasahara Y., Hikino H. Glycan structures of ganoderans B and C, hypoglycemic glycans of Ganoderma lucidum fruit bodies// Phytochemistry. – 1986.- Vol. 25, № 12.- P. 2817-2820
19. Wagner R., Mitchell D. A., Sassaki L. G., Angela Lopes de Almedia Amazonas M., Berovič M. Current techniques for the cultivation of Ganoderma lucidum for the production of biomass, ganoderic acid and polysaccharides // Food Technol.- 2003.- Vol. 41, №4. – P. 371-382.
20. Wang, S.Y., M.L. Hsu, H.C. Hsu, C.H. Tzeng, S.S.Le, M.S. Shiao, C.K. Ho. The antitumor effect of Ganoderma lucidum is mediated by cytokines released from activated macrophages and T lymphocytes. // International Journal of Cancer. – 1997. – N70(6). – p.669-705
21. You YH, Lin ZB. Influence of Ganoderma lucidum polysaccharides peptide on free-radical induced peritoneal macrophage injury in early stage.// Chin J Pharmacol Toxicol.- 2005
22. Zhang Q.H. Lin Z.B. The antitumor activity of Ganoderma lucidum (Curt.:Fr.) P. Karst. (Ling Zhi) (Aphyllophoromycetideae) polysaccharides is relates to tumor necrosis factor and interferon // International Journal of Medicinal Mushroom. – 1999. – Vol.1. – P. 207-215.
23. Zhou S. and Gao Y. The immunomodulating effects of Ganoderma lucidum (Curt.:Fr.) P. Karst. (Ling Zhi, Reishi Mushroom) (Aphyllophoromycetideae) // International Journal of Medicinal Mushroom. – 2002. – Vol. 4, № 1. – P. 1-11.