Fucoidan - hoạt chất hỗ trợ điều trị ung thư: cơ chế và tác động
Fucoidan là một polysaccharide chứa lượng lớn đường L-fucose và ester sulfate. Được Kylin chiết xuất lần đầu tiên vào năm 1913 từ rong biển nâu và ông đặt tên là fucoidin. Tuy nhiên, fucoidan lại là tên chính thức hiện nay (theo IUPAC), ngoài ra vẫn tồn tại một số tên gọi khác như fucan, fucosan hay sulfated fucan. Fucoidan được phân lập từ một số loài rong biển nâu như Fucus vesiculosus, người ta còn tìm thấy nó trong một số động vật biển không xương sống khác (như nhím biển và dưa biển).
Rong biển nâu Fucus vesiculosus
Cấu trúc xương sống của fucoidan theo Patankar và cộng sự [1]
Chống đông máu và hoạt tính chống huyết khối:
Nhiều nghiên cứu cho thấy, hoạt tính chống đông máu của fucoidan có thể có liên quan tới sulfate cũng như vị trí, trọng lượng của các phân tử đường. Hàm lượng cao sulfate tỷ lệ thuận với hoạt tính chống đông. Nghiên cứu của Qui và cộng sự cho thấy, lượng sulfate tăng vượt trội trong fucoidan có thể làm tăng hoạt tính chống đông gấp 4 lần, tăng gấp đôi thời gian tổng hợp prothrombin (yếu tố tham gia hình thành fibrin, giúp đông máu).
Hoạt tính chống đông và tiêu huyết khối của fucoidan tương tự heparin. Fucoidan ức chế thrombin và/hoặc heparin cofactor II (ức chế yếu tố đông máu IIa) từ đó ngăn quá trình đông máu và tăng tiêu sợi huyết [2-5].
Hoạt tính kháng virus:
Fucoidan từ loài Laminaria japonica đã có chức năng kháng RNA và DNA của virus. Hiệu quả kháng virus của fucoidan rất nổi bật trên virus poliovirus III, adenovirus III, ECHO6 virus, coxsackie B3 virus và coxsackie A16. Fucoidan có thể ức chế sự tiến triển của hiệu ứng cytopathic (hiệu ứng tấn công của virus lên tế bào), và bảo vệ tế bào trước sự xâm nhiễm gây ra bởi các loại virus trên [6].
Fucoidan không tác động trực tiếp tới virion. Cơ chế tác động kháng virus của fucoidan là ức chế sự hấp thu virus nên ức chế sự hình thành quá trình xâm nhiễm của virus [7]. Fucoidan dùng đường uống có thể nhận bảo vệ cơ thể trước virus một cách hiệu quả thông qua ức chế trực tiếp quá trình nhân lên và kích thích cả hệ miễn dịch bẩm sinh và hệ miễn dịch thích nghi để chống lại virus[8]. Sulfate ở vị trí C-4 của liên kết 1-3 fucopyranosyl cho thấy sự hiệu quả rất quan trọng trong hoạt tính chống virus herpes[7].
Chống ung thư và điều hòa miễn dịch:
Fucoidan từ các loài L. japonica và Eisenia bicyclics có hiệu quả chống lại sarcoma (ung thư mô liên kết). Fucoidan từ loài L. japonica có thể ức chế tế bào ung thư gan, do đó kiềm chế sự phát triển của khối u. Fucoidan cũng được chứng minh rằng có hiệu quả chống lại sự tăng sinh và kích thích quá trình apoptosis ở tế bào ung thư lymphoma của người.
Liu và cộng sự đã đưa ra giả thuyết rằng fucoidan ức chế sự bám dính của tế bào ung thư vú (MDA-MB-231) để fibronectin: i) khóa heparin và vùng domain gắn tế bào, ii) điều chỉnh tổ chức tiểu đơn vị integrin alpha 5, iii) và giảm điều hòa biểu hiện vinculin [9].
Fucoidan từ loài L. japonica có thể khôi phục lại chức năng hệ miễn dịch, và điều hòa trực tiếp hoạt động miễn dịch của đại thực bào và tế bào Lympho T. Nó cũng có thể tái phục hồi chức năng hệ miễn dịch của chuột bị chiếu xạ. Fucoidan có thể kích thích sản sinh interleukin-1 và interferon- ở thí nghiệm in vitro, tăng cường chức năng của tế bào lympho T, tế bào lympho B, đại thực bào và tế bào giết tự nhiên (NK cell) đồng thời tăng cường đáp ứng miễn dịch sơ cấp ở cừu – nghiên cứu trên in vivo.
Do đó, bên cạnh ức chế trực tiếp lên sự phát triển của khối u, fucoidan còn có thể làm hạn chế sự phát triển và tăng sinh của tế bào ung thư thông quá tăng cường hệ miễn dịch của cơ thể. Fucoidan có thể tiêu diệt tế bào ung thư trực tiếp, nó còn có thể có hiệu quả ức chế trực tiếp khối u dựa trên tế bào HS-Sultan của người thông qua con đường caspase và ERK. Fucoidan tăng cường số lượng đại thực bào, và phá hủy khối u trung gian thông qua tế bào T giúp đỡ type 1 và tế bào NK.
Chống oxi hóa:
Hoạt tính chống oxi hóa của Fucoidan liên quan tới khối lượng phân tử và gốc sulfate thích hợp trong công thức. Fucoidan từ L. japonica có khả năng tuyệt vời trong khả năng thu dọn các gốc oxi hóa mạnh như superoxide và hypochlorous acid. Nó còn ức chế H2O2 chất gây ra tán huyết hồng và cho thấy hiệu quả bảo vệ đáng kể đối với quá trình peroxide hóa lipid của gan chuột bị tổn thương do FeSO4 - viatamin C [10].
Kháng viêm:
Yang và cộng sự đã đánh giá hiệu quả của fucoidan trên sự cảm ứng tổng hợp nitric oxide (iNOS) trong tế bào đại thực bào (RAW264.7). Nồng độ thấp fucoidan (khoảng 10 µg/ml) làm tăng mức biểu hiện của iNOS trong đại thực bào. Lần đầu tiên họ tìm thấy, fucoidan đã ức chế phóng thích NO trong tế bào đại thực bào, kích thích được với chất gây viêm lipopolysaccharide (LPS). Việc ức chế phóng thích NO này gây ảnh hưởng đến hoạt động của activator protein 1 (AP-1) tạo nên hiệu quả kháng viêm của fucoidan [11].
Hạ lipid huyết:
Fucoidan có hoạt tính tương tự với sialic acid, nó có thể nâng cao điện tích âm trên bề mặt tế bào điều này ảnh hưởng đến việc kết tập cholesterol trong máu, kết quả là hạ thấp cholesterol máu. Fucoidan của loài L. japonica hạ cholesterol tổng, triglycerid, LDL-C đồng thời tăng cholesterol tốt HDL-C trong máu, thí nghiệm trên chuột tăng cholesterol và lipid [12]. Nó cũng có thể giảm cholesterol và triglyceride máu rất ấn tượng ở bệnh nhân tăng lipid máu mà không có tác dụng phụ gây tổn hại lên cấu trúc gan và thận [13].
DS. Trần Anh Hoàng
1. M. S. Patankar, S. Oehninger, T. Barnett và cộng sự (1993). A revised structure for fucoidan may explain some of its biological activities. Journal of Biological Chemistry, 268 (29), 21770-21776.
2. T. Nishino và T. Nagumo (1992). Anticoagulant and antithrombin activities of oversulfated fucans. Carbohydrate research, 229 (2), 355-362.
3. S.-J. Yoon, Y.-R. Pyun, J.-K. Hwang và cộng sự (2007). A sulfated fucan from the brown alga Laminaria cichorioides has mainly heparin cofactor II-dependent anticoagulant activity. Carbohydrate research, 342 (15), 2326-2330.
4. V. H. Pomin, M. S. Pereira, A.-P. Valente và cộng sự (2004). Selective cleavage and anticoagulant activity of a sulfated fucan: stereospecific removal of a 2-sulfate ester from the polysaccharide by mild acid hydrolysis, preparation of oligosaccharides, and heparin cofactor II–dependent anticoagulant activity. Glycobiology, 15 (4), 369-381.
5. F. Church, J. Meade, R. Treanor và cộng sự (1989). Antithrombin activity of fucoidan. The interaction of fucoidan with heparin cofactor II, antithrombin III, and thrombin. Journal of Biological Chemistry, 264 (6), 3618-3623.
6. F. Li, T. Tian, Y. Shi và cộng sự (1995). Study on anti-virus effect of fucoidan in vitro. Baiqiuen Yike Daxue Xuebao, 21 (3), 255-257.
7. P. Mandal, C. G. Mateu, K. Chattopadhyay và cộng sự (2007). Structural features and antiviral activity of sulphated fucans from the brown seaweed Cystoseira indica. Antiviral Chemistry and Chemotherapy, 18 (3), 153-162.
8. K. Hayashi, T. Nakano, M. Hashimoto và cộng sự (2008). Defensive effects of a fucoidan from brown alga Undaria pinnatifida against herpes simplex virus infection. International immunopharmacology, 8 (1), 109-116.
9. J. M. Liu, J. Bignon, F. Haroun-Bouhedja và cộng sự (2005). Inhibitory effect of fucoidan on the adhesion of adenocarcinoma cells to fibronectin. Anticancer research, 25 (3B), 2129-2133.
10. Q.-B. ZHANG (2003). Studies on antioxidant activities of fucoidan from Laminaria japonica. Chin Tradit Herbal Drugs, 34, 824-826.
11. J. W. Yang, S. Y. Yoon, S. J. Oh và cộng sự (2006). Bifunctional effects of fucoidan on the expression of inducible nitric oxide synthase. Biochemical and Biophysical Research Communications, 346 (1), 345-350.
12. D. Li, Z. Xu và S. Zhang (1999). Prevention and cure of fucoidan of L. japonica on mice with hypercholesterolemia. Food Sci, 20, 45-46.
13. S. Wang và A. Bi (1994). Clinic observation of fucoidan on patients with hyperlipidaemia. Med. J. Qilu, 16 (16), 173-174.