Гепарин Распространение в природе

Гепарин – природный полисахарид класса сульфатированных гликозаминогликанов. Содержится в тканях млекопитающих: печени, легких, селезенке, почках, коже, в стенках кровеносных сосудов; синовиальной жидкости суставов; стекловидном теле глаза. В живом организме гепарин в свободном состоянии не встречается, поскольку всегда связан с молекулами белка, образуя так называемый углевод-белковый комплекс (протеогликан).

Получение

В организме животных и человека гепарин синтезируется (базофильными) тучными клетками, являющимися разновидностью клеточных элементов соединительной ткани. В связи с этим важнейшим источником для получения гепарина в фармакологических и медицинских целях является ткань легких и печени животных.

В промышленности получают два типа гепарина: высокомолекулярный (ВМГ) инизкомолекулярный (НМГ) гепарины. Производят ВМГ на заводах эндокринных препаратов, как правило, в виде Na-соли. При получении препарата гепарина медицинской степени чистоты применяютпротеолизи обработку основаниями, что приводит к деградации белковой части молекул протеогликанов. Для очистки раствора гепарина используютионообменную хроматографиюилифракционное осаждениеиз водных растворов ПАВ (например, N-ацетилпиридинийхлоридом, ацетилтриметил-аммонийхлоридом).

НМГ получают путем химической или ферментативной деполимеризации ВМГ.Например,далтепаринполучают методом деполимеризации с использованием азотистой кислоты,эноксапарин–методом бензилирования с последующей щелочной деполимеризацией, для получениятинзапаринаиспользуют метод ферментативного расщепления с помощьюгепариназы.

Один из методов получения НМГ заключается в использовании иммобилизованного на силохроме ферментного хитинолитического комплекса из Streptomyces kurssanovii.В процессе используется Na-ацетатный буфер с рН = 7-7.5, температура 40 - 45 С. Продолжительность гидролиза 3 ч. В зависимости от соотношения гепарин/иммобилизо-ванный ферментный комплекс были получены образцы с молекулярной массой от 1.7 до 4.7 кДа, обладающие ингибирующей фактор Ха активностью в 2.0 - 3.7 раз большей, чем у исходного гепарина.

Количественно гепарин определяют фотоколометрически по смещению длины волны максимума поглощения (_макс) растворов некоторых красителей (например, азура А) в присутствии гепарина.

Химическое строение и молекулярная структура

Наиболее изучено химическое строение и молекулярная структура макромолекул гепарина различных видов соединительной ткани и некоторых жидкостей организма (синовиальная жидкость суставов, стекловидное тело глаза).

Гепарин – линейный гетерополисахарид, построенный в основном из чередующихся остатков a-D-глюкопиранозилуроновой(глюкуроновой)кислотыи2-сульфамино-2-дезокси-a-D-глюкопиранозы(сульфатированногоN-ацетилглюкозамина), связанныхa-1,4-гликозидными связями.Кроме сульфатных групп гепарин содержит и сульфоэфирные группы (при С₆остатков сульфо-N-глюкозамина и, частично, при С₂глюкуроновой кислоты). На каждый тетрасахаридный фрагмент приходится приблизительно 5 остатков серной кислоты. Структурная формула гепарина представлена на рис.1.

Рис.1. Структурная формула макромолекулы гепарина.

Таким образом, гепарин – типичный сополимер, содержащий в составе одной макромолекулы дисахаридные звенья нескольких типов (рис.2).

Рис.2.Повторяющаяся дисахаридная единица высокомолекулярного гепарина.

Дисахаридной единице гепарина близка по структуре дисахаридная единица гепарансульфата.Отличие этих гликозаминогликанов заключается в следующем: в гепарине большеN-сульфатных групп, а в гепарансульфатеN-ацетильных. Гепарин и гепарансульфат отличаются по локализации и функции в животных тканях. Гепарансульфат в отличие от гепарина содержится в плазматических мембранах различных клеток и в межклеточном веществе.

Изучение структуры гепарина методом ЯМР показало, что звенья остатков глюкуроновой кислоты находятся в макромолекуле в конформации С1 (рис.3).

Рис.3.Энергетически выгодная конформация повторяющейся дисахаридной единицы макромолекулы гепарина.

По ширине рентгеновских отражений установлено, что молекула гепарина содержит 10 тетрасахаридных повторяющихся единиц.

В молекуле нативного гепарина протяженные полисахаридные цепи присоединены к белковой молекуле, которая называетсякором (рис.4).Структура кора определяется местоположением и функциямиуглевод-белкового комплекса в живом организме. Связь белковой и углеводной компоненты осуществляется посредством трисахаридного мостика ксилоза – галактоза – галактоза (рис.4). Белковая часть протеогликана составляет ~5%, углеводная – ~95%.

Рис.4.Структура гепарин-белкового комплекса (протеогликана).

Препараты низкомолекулярного гепарина (НМГ) различаются по химической структуре, методам получения, периоду полураспада, специфическому действию на организм. Химическая структура некоторых НМГ представлена на рис.5.

(а)

(б)

(в)

Рис.5. Химическая структура некоторых низкомолекулярных гепаринов: далтепарин (а), эноксипарин (б), тинзапарин (в).

Доказано, что ~1/3 молекулы гепарина обусловливает его антикоагулянтную активность. НМГ обладают более широким спектром фармакологических эффектов в сравнении с ВМГ.