Взморник морской

Взморник морской обитает в прибрежных водах морей Северного полушария, заселяет только прогреваемые илисто-песчаные литорали[2].

Ботаническая иллюстрация из книги К. А. М. Линдмана Bilder ur Nordens Flora, 1917—1926

Имеет разветвлённую корневую систему, образует подводные луга, иногда с очень высоким травостоем — до 100 см.

Растения цветут и опыляются под водой, пыльцу переносят потоки воды.

Семена взморника морского созревают к осени[3].

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[4].

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 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.[4]

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.[5][6]

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.[7] 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)[8]. 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 моносахарида апиозы - 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.[9] В зостерине его обнаружено удивительно много — на апиогалактуронан приходится примерно четверть макромолекулы.[10]

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.[7]