Tento príspevok pojednáva o niektorých aplikáciách a charakteristikách prirodzene sa vyskytujúcich arabinogalaktánov, so zvláštnym dôrazom na tie arabinogalaktány pochádzajúce zo západného smrekovca. Neobvyklé imunologické vlastnosti arabinogalaktánu zo smrekovca (drevná guma, drevný cukor, smrekovcová guma, „Stractan“, „ARA-6“) naznačujú, že sa môže používať v mnohých zaujímavých budúcich aplikáciách. Dôkazom toho môžu byť medicínske chemické, farmaceutické a biotechnické oblasti, kde súčasný výskum a vývoj vyústil do vytvorenia produktov na báze arabinogalaktánu s jedinečnými vlastnosťami. Arabinogalaktán zo smrekovca má minimálnu toxicitu a je schválený na použitie v potravinách. (55 referencií, 1 ilustrácia) FYZICKÁ CHARAKTERISTIKA Arabinogalaktány sú triedou dlhých, husto rozvetvených vysokomolekulárnych polysacharidov MW: 10 000 – 120 000 (1). V prírode sa arabinogalaktány nachádzajú v niekoľkých mikrobiálnych systémoch, najmä v acidorezistentných mykobaktériách (2), kde sa komplexujú medzi peptidoglykánmi a kyselinami mykolovými ako zložka bunkovej steny a ovplyvňujú imunoreaktivitu tuberkulárneho antigénu monocytov a makrofágov (3). Mnoho jedlých a nejedlých rastlín je bohatým zdrojom arabinogalaktánov, väčšinou vo forme glykoproteínov, viazaných na proteínovú chrbticu buď treonínu, prolínu alebo serínu („proteín arabinogalaktánu“). Patria sem semená póru (4), mrkva (5), reďkovka (6), fazuľa čierna (7), hruška (8), kukurica (9), pšenica (10,11), červené víno (12,13), Talianska ríbezľa (14), paradajky (15), ambrózia (16), cirok a bambusová tráva (17), kokosové mäso a mlieko (18). Niekoľko hlavných byliniek zvyšujúcich prírodnú imunitu „vylepšujúcich“ byliny obsahuje významné množstvo arabinogalaktánov, napríklad Echinacea purpurea, Baptisia tinctoria, Thuja occidentalis (19), Angelica acutiloba (20) a Curcuma longa (21). Hlavným komerčným zdrojom arabinogalaktánu je smrekovec. Dva zdroje sú smrekovec západný (Larix occidentalis) a smrekovec mongolský (Larix dahurica) (22). Väčšina komerčného arabinogalaktánu sa vyrába z Smrekovca Západného, obnoviteľného zdroja, pomocou extrakcie protiprúdom. Výsledný výluh sa rafinuje na svetlo krémový prášok s neurčitou skladovateľnosťou. Vysoko kvalitný arabinogalaktán zo smrekovca je zložený z viac ako 98% arabinogalaktánu. Arabinogalaktánová guma je 100% rozpustná vo vode a vytvára roztoky s nízkou viskozitou. Arabinogalaktán zo smrekovca, ako je vyrobený, je suchý, voľne sypký prášok s veľmi jemným píniovým zápachom a sladkastou chuťou. V porovnaní s inými prírodnými polysacharidmi sú jedinečnými vlastnosťami arabinogalaktánu zo smrekovca: ľahké riešenie, úplná rozpustnosť; dobré vlastnosti tela bez zvýšenia viskozity; vynikajúce dispergačné a povrchovo aktívne vlastnosti; a stabilita v širokom rozmedzí koncentrácií, pH a teploty. PRÍRODZENÁ CHÉMIA Smrekovcový arabinogalaktán sa skladá z jednotiek galaktózy a arabinózy v pomere 6: 1, so stopou kyseliny urónovej. Molekulové hmotnosti hlavných frakcií arabinogalaktánu v smrekovci sú 16 000 a 100 000. Gélová chromatografia ukazuje, že arabinogalaktán je jediný druh s obsahom 19 kDa, zatiaľ čo rozptyl svetla poskytuje molekulovú hmotnosť 40 kDa. Analýza glykozylovej väzby arabinogalaktánu je v súlade s vysoko rozvetvenou štruktúrou obsahujúcou hlavný reťazec 1,3-viazanej galaktopyranózy spojenej 1,3-glykozidovými väzbami, ktorú tvoria 3,4,6-, 3,6- a 3,4- rovnako ako 3-naviazané zvyšky (23). [Pozri obrázok 1] VPLYV NA IMUNOLOGICKÉ SYSTÉMY Prirodzené zabíjačské bunky (NK) a aktivácia makrofágov Recepčná špecificita arabinogalaktánu nie je dobre charakterizovaná. Kultúry ľudských mononukleárnych buniek periférnej krvi, ako aj kultúry vopred oddelených periférnych neadherovaných buniek a monocytov vykazovali zvýšenie prirodzenej zabíjačskej cytotoxicity proti nádorovým bunkám K562, keď boli 48-72 hodín predošetrené arabinogalaktánom zo smrekovca. Navyše, vopred oddelené periférne neadherované bunky a monocyty jednotlivých darcov mohli vykazovať rôzne reakcie na arabinogalaktán, keď sa testovali kultúry odvodené z krvácania po niekoľkomesačných intervaloch. Arabinogalaktánom sprostredkované zvýšenie NK cytotoxicity nebolo iniciované priamo, ale bolo zistené, že je riadené cytokínovou sieťou. Všeobecne predbežná liečba arabinogalaktánom zo smrekovca vyvolala zvýšené uvoľňovanie interferónu gama (IFN gama), faktora nekrózy nádorov alfa, interleukínu-1 beta (IL-1 beta) a IL-6, ale na zvýšení cytotoxicity NK sa podieľal iba gama IFN (1) . Podobná odpoveď bola zaznamenaná u arabinogalaktánov izolovaných z Echinacea purpurea (47). Tento polysacharid indukoval makrofágy, aby produkovali faktor nekrotizujúci nádory (TNF-alfa), interleukín-1 (IL-1) a interferón-beta. Kyslý arabinogalaktán, vysoko purifikovaný polysacharid z rastlinných bunkových kultúr Echinacea purpurea, s molekulovou hmotnosťou 75 000, bol účinný pri aktivácii makrofágov na cytotoxicitu proti nádorovým bunkám a mikroorganizmom (Leishmania enriettii). Tento arabinogalaktán neaktivoval B bunky a neindukoval T bunky k produkcii interleukínu-2, interferónu-beta 2 alebo interferónu-gama, ale indukoval mierne zvýšenie proliferácie T-buniek. Po injekčnom podaní ip stimuloval arabinogalaktán makrofágy. Medzi ďalšie známe imunomodulačné rastliny s účinkami, o ktorých je známe, že sú odvodené od ich polysacharidovej frakcie, patria Baptisia tinctoria, Angelica acutiloba a Thuja occidentalis. Vedci dospeli k záveru, že antigénne oblasti imunoreaktívnych arabinogalaktánov zo všetkých zdrojov (Echinacea, Baptisia, Thuja a Larix) vykazujú štrukturálne rozdiely (19). Počiatočné informácie získané z komparatívnych štúdií naznačujú, že arabinogalaktán zo smrekovca pravdepodobne interaguje s receptorom, ktorý vykazoval špecificitu pre oligosacharid zvyšujúci NK-cytotoxicitu z albumu Viscum album, pretože pôsobenie oboch zložiek nebolo synergické, ale skôr konkurenčné (1). Retikuloendoteliálna aktivácia Zistilo sa, že arabinogalaktánové polysacharidy s nízkou až strednou molekulovou hmotnosťou (5 000 až 50 000) majú silné imunostimulačné vlastnosti so súčasnými protizápalovými vlastnosťami a boli zvlášť vhodné ako prostriedky na ochranu pred žiarením v dávkach až 20 – 50 mg perorálne (47). Protizápalové účinky sa tiež osvedčili pri liečbe mnohých alergií (46). Zistilo sa, že Ukonan C, arabinogalaktán aktivujúci fagocytózu izolovaný z oddenku Curcuma longa L., má potenciačný účinok na retikuloendoteliálny systém. Oxidácia spôsobila zníženie alebo zánik imunologických aktivít (21). Sanchinan-A, arabinogalaktán aktivujúci retikuloendoteliálny systém, bol tiež izolovaný zo sanchi-ženšenu (korene Panax notoginseng) (22). Saposhnikovan A, kyslý arabinogalaktánový polysacharid izolovaný z koreňov a rizómov Saposhnikovia divaricata, vykazoval v teste klírensu uhlíka pozoruhodnú aktivitu potencujúcu retikuloendoteliálny systém (24). Účinky na doplnok Antikomplementárny polysacharid, AR-arabinogalaktán, bol izolovaný z koreňov Angelica acutiloba Kitagawa (japonský názov = Yamato-Tohki). Po inkubácii séra s AR-arabinogalaktánom v neprítomnosti iónov Ca2 + došlo k štiepeniu C3 v sére. bola detekovaná imunoelektroforézou, ako aj z konzumácie komplementu, keď sa v testovacom systéme použili králičie erytrocyty. Pozorovala sa tiež značná spotreba C4, keď sa sérum inkubovalo s AR-arabinogalaktánom v prítomnosti iónov Ca2 +. Spoločne uvažované tieto výsledky naznačujú, že spôsob aktivácie komplementu AR-arabinogalaktánom je alternatívnou aj klasickou cestou (25,26). AR-arabinogalaktán sa skladá z jednej neutrálnej a dvoch kyslých arabinogalaktánových jednotiek a jednej neutrálnej arabinánovej jednotky). Neutrálny arabinogalaktán vykazoval najsilnejšiu antikomplementárnu aktivitu, zatiaľ čo oba kyslé arabinogalaktány mali podobné mierne aktivity, ale arabinan mal slabú aktivitu. Kyslá arabinogalaktánová antikomplementárna aktivita je vyjadrená hlavne klasickou cestou, zatiaľ čo neutrálny arabinogalaktán mal výrazne zvýšenú aktivitu alternatívnou cestou (27). Zistilo sa tiež, že Ukonan C, retikuloendotelal,
