Polizaharide din mediul marin cu farmacologice, cosmeceutice și nutraceutice
Nadia Ruocco
1 Departamentul de biologie și evoluția organismelor marine, Stazione Zoologica Anton Dohrn, Villa Comunale, 80121 Napoli, Italia; [email protected]
2 Departamentul de biologie, Universitatea din Napoli Federico II, Universitatea di Monte Sant'Angelo, Via Cinthia, 80126 Napoli, Italia
3 Unitatea de Chimie Bio-Organică, Institutul de Chimie Biomoleculară-CNR, Via Campi Flegrei 34, Pozzuoli, 80078 Napoli, Italia
Susan Costantini
4 CROM, Istumuto Nazionale Tumori „Fondazione G. Pascale”, IRCCS, 80131 Napoli, Italia; [email protected]
Stefano Guariniello
5 Departamentul de Biochimie, Biofizică și Patologie Generală, a doua Universitate a Universității din Napoli, 80131 Napoli, Italia; ti.liamtoh@raug_ets
Maria Costantini
1 Departamentul de biologie și evoluția organismelor marine, Stazione Zoologica Anton Dohrn, Villa Comunale, 80121 Napoli, Italia; [email protected]
Abstract
1. Introducere
Speciile marine reprezintă aproximativ jumătate din biodiversitatea globală, conținând specii diferite și reprezentative și aparținând taxei principale care cuprinde, de asemenea, un număr mare de microbi și viruși. Aproximativ 70% din suprafața Pământului este acoperită de oceane, care corespund aproximativ 90% din biosferă și oferă o sursă excelentă de compuși noi. În ultimele decenii, organismele marine au fost explorate pe larg ca potențiale surse de compuși bioactivi noi [1]. Pe parcursul evoluției lor, diferitele organisme marine, cum ar fi bacteriile, macro- și microalge, bureții și peștii au dezvoltat diferite tipuri de mecanisme de apărare, bazate pe utilizarea unei mari varietăți de molecule naturale specifice și puternice, care le permit să supraviețuiască într-un mediu ostil. care include condiții extreme care implică diferite grade de salinitate, presiune, temperatură și lumină [2], precum și atacuri microbiene și virale.
Organismele marine reprezintă astfel o sursă bogată pentru descoperirea de noi compuși naturali, cuprinzând atât molecule mici (terpenoide, polieteri, polichide, lipoproteine și peptide antimicrobiene mici), utilizate de obicei ca sisteme de apărare împotriva prădătorilor, cât și macromolecule cu potențial biotehnologic, cum ar fi proteine, glicoproteine și polizaharide, care au fost, de asemenea, identificate. Aceste molecule nu sunt utilizate în sistemele de apărare, dar au alte roluri biologice importante în organismele marine ca receptori ai suprafeței celulare [3], în dezvoltarea și diferențierea celulelor [4] și sistemul imunitar înnăscut [5]. Probabil reprezintă un sistem de apărare foarte vechi, reorganizat în timpul evoluției [6,7], datorită contactului direct al organismelor marine cu mediul lor, care are concentrații mari de bacterii, viruși patogeni și ciuperci.
Un număr mare de medicamente sau medicamente au fost izolate de organismele terestre, în timp ce mult mai puține medicamente sau medicamente au fost obținute din surse marine. Acest lucru este în contrast cu nivelul ridicat de biodiversitate din mediul marin, oferind o mare oportunitate pentru descoperirea produselor naturale marine. Acest lucru se datorează în principal faptului că mediul marin nu a fost încă explorat la fel de intens ca o sursă potențială de medicamente sau medicamente potențiale. Cu toate acestea, o varietate de compuși a fost obținută de la organisme marine și sunt în prezent în studiu și în stadii avansate ale studiilor clinice. Unele dintre ele au fost deja comercializate ca droguri [8,9,10].
Dintre compușii marini, carbohidrații marini sunt considerați componenți organici importanți ai sedimentelor marine [11,12]. În biosferă, carbohidrații sunt principalii compuși organici produși de organismele fotosintetice utilizate ca sursă de energie pentru organismele heterotrofe [13,14]. Acestea sunt, de asemenea, importante datorită participării lor la sistemul imunitar, la fertilizare și la depozitarea alimentelor. Deoarece glucidele sunt omniprezente și abundente, ele joacă un rol important în ciclurile biogeochimice, care apar în coloana de apă marină și interfața sediment-apă. În sistemul marin, glucidele totale sunt prezente în formele de monozaharide, dizaharide și polizaharide [15,16,17] și sunt unii dintre cei mai importanți compuși organici care sunt produși prin fotosinteză în organismele marine vii.
Glucidele au beneficiat de o atenție largă și sunt studiate pe larg de mulți investigatori din întreaga lume [11,18,19,20,21]. O serie dintre aceste studii s-au concentrat pe relația dintre carbohidrați și carbonul organic și pe distribuția lor [22]. Dintre diferitele clase, polizaharidele au roluri de stocare și structurale, atât organismele marine, cât și cele terestre. Glicogenul și amidonul sunt polizaharide de depozitare, în timp ce unitățile structurale sunt polizaharide precum celuloza și chitina. Formele de depozitare a glucidelor sunt instabile. Acestea sunt utilizate și degradate de organisme heterotrofe in situ în timp ce depun materia organică de la suprafață la adâncimi [23]. Pe lângă polizaharide, monozaharidele sunt utile pentru oameni și pot vindeca multe boli, în special cele legate de deficiența metabolismului, cum ar fi diabetul [24].
În această revizuire descriem progresele actuale în utilizarea polizaharidelor marine (inclusiv chitină, chitosan, fucoidan, caragenan și alginat; Figura 1) pentru aplicații nutraceutice, cosmeceutice și farmacologice.
Polizaharide marine de interes pentru aplicații cosmeceutice, nutraceutice și farmacologice. Sursele de organisme marine sunt, de asemenea, raportate.
2. Aplicații cosmeceutice
Cosmeticele sunt produse aplicate corpului uman pentru curățarea, înfrumusețarea și modificarea aspectului său, fără a afecta structura și funcțiile acestuia. Unele (cum ar fi cremele de protecție solară sau șampoanele antimătreață) pot fi, de asemenea, utilizate pentru prevenirea unor boli, referitoare, de exemplu, la structura pielii umane și, în aceste cazuri, sunt considerate, de asemenea, ca medicamente. Luând în considerare această considerație, Kligman a introdus termenul de „cosmeceutic” în urmă cu aproximativ 20 de ani pentru a defini produsele cosmetice aplicate pentru îngrijirea personală care au o combinație de utilizări cosmetice și farmaceutice [26,27,28,29]. Cosmeceuticalele conțin ingrediente active livrate sub formă de creme, loțiuni și unguente și produse de înfrumusețare ingerabile care sunt oferite sub formă de lichide, pastile și/sau alimente funcționale. Acestea sunt formulate cu ingrediente sau substanțe nutritive utile pentru a promova pielea, părul și unghiile sănătoase la nivel celular, inclusiv ca ingrediente cheie vitamine, minerale, extracte botanice și antioxidanți (Figura 2).