ПОЛИСАХАРИДЫ

Полисахариды (син.: гликаны, полиозы, сложные сахара) — имеющие большое биологическое значение высокомолекулярные углеводы, молекулы к-рых построены не менее чем из 10 моносахаридных остатков, соединенных друг с другом гликозидными связями. У животных и растительных организмов гликоген (см.) и крахмал (см.) — важнейшие резервные соединения; мукополисахариды (см.), целлюлоза (см.) и др. выполняют структурные функции. Многие биологически активные вещества — гепарин (см.), гиалуроновые кислоты (см.) и др.— также являются Полисахаридами. Чрезвычайно важную роль в питании человека играют зерновые продукты (см.), крахмал, овощи (см.), пектиновые вещества (см.), сахаристые продукты (см.), углеводы (см.), фрукты (см.), хлеб, хлебопродукты (см.), состоящие в основном из Полисахаридов или являющиеся чистыми Полисахаридама. Нарушение обмена отдельных Полисахаридов у человека приводит к развитию тяжелых заболеваний (см. Гликогенозы, Гликозидозы, Наследственные болезни).

Полисахариды широко распространены в природе и составляют основную массу органического вещества на Земле. По своему происхождению Полисахариды делятся на животные — зоополисахариды, растительные — фитополисахариды и полисахариды микроорганизмов.

С точки зрения химического строения Полисахариды являются конденсационными полимерами, которые образуются в результате последовательного присоединения друг к другу моносахаридов (см.) с отщеплением воды (см. Полимеризация). Общая формула большинства полисахаридов C_nH_2mO_m. Мол. вес (масса) варьирует от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

По составу Полисахариды делятся на гомополисахариды, построенные из остатков одного моносахарида, напр, из глюкозы — гликоген, крахмал, целлюлоза и др., и гетерополисахариды, построенные из остатков различных моносахаридов, напр, глюкоманнаны, гемицеллюлозы, хондроитинсульфаты и др. По строению полигликозидной цепи П. делятся на линейные (напр., амилоза, целлюлоза) и разветвленные (гликоген, амилопектин). Разнообразие П. обусловлено тем, что моносахаридные остатки в их молекулах могут находиться в пиранозной или фуранозной формах и иметь альфа- или бета-конфигурацию гликозидных центров, причем каждый из этих остатков может быть связан гликозидной связью с любой гидроксильной группой соседнего моносахаридного остатка. П. входят в состав молекул смешанных биополимеров, которые, кроме углеводной, содержат белковую (см. Гликопротеиды) или липидную (см. Гликолипиды) компоненты. Систематической хим. номенклатуры П. нет, в основу существующей номенклатуры П. положен рациональный принцип: к названию составляющего П. моносахарида или к названию последнего моносахаридного остатка добавляется окончание «-ан»: D-глюкан, L-apaбино-D-галактан и др.

Полисахариды — обычно бесцветные аморфные вещества, не имеющие сладкого вкуса; они делятся на нерастворимые в воде и растворимые, которые в воде легко набухают и образуют вязкие коллоидные р-ры, обладающие оптической активностью. Даже в полярных органических растворителях (формамиде, метаноле, этаноле и др.) П. плохо растворимы. Большинство П. относительно устойчиво в щелочной среде, а к-тами или специфическими ферментами гидролизуются до моносахаридов (см.) и олигосахаридов (см.).

В молекуле П. содержится только один восстанавливающий свободный полуацетальный гидроксил, поэтому восстанавливающие свойства у П. проявляются очень слабо. Свободные гидроксильные группы П. могут ацилироваться и алкилироваться, при окислении йодной к-той П. образуют альдегидные группировки.

Для выделения индивидуальных П. используют методы экстрагирования, осаждения (см. Осаждения методы), диализа (см.) и ультрафильтрации (см.), хроматографии (см.), электрофореза (см.) и ультрацентрифугирования (см.). Структуру и строение П. определяют физ.-хим. методами, напр, методом рентгеноструктурного анализа, спектроскопии ¹³C-ЯМР (см. Ядерный магнитный резонанс), хим. методами, напр, метилированием, перйодатным окислением, частичным гидролизом, а также методами анализа олигосахаридов.

Биосинтез Полисахаридов в организме человека и животных осуществляется гл. обр. путем ферментативного трансгликозилирования с участием нуклеотиддифосфатсахаров, моносахаридный остаток к-рых переносится на растущую полисахаридную цепь, в качестве доноров гликозильных остатков могут также выступать фосфаты сахаров. Гетерополисахариды могут синтезироваться с участием липидных и нуклеотидных переносчиков, которые образуют повторяющиеся звенья, под действием фермента полимеразы соединяющиеся в молекулу гетерополисахарида. Разветвленные гомополисахариды образуются из линейных П. путем внутримолекулярной ферментативной перестройки.

В организме человека и животных резервные и питательные П. расщепляются до моносахаридов или фосфатов сахаров гл. обр. под действием фосфорилаз, а также эндо- и экзоамилаз (см. Углеводный обмен).

Полисахариды обладают антигенными свойствами. Эти свойства П. в высокой степени зависят от их молекулярной структуры. Особое значение для медицины имеет изучение бактериальных полисахаридов (см. Бактерии) и липополисахаридов (см.).

Бактериальные П. обладают ярко выраженными антигенными свойствами: при введении в организм они индуцируют иммунные ответы и реагируют с соответствующими антителами. Иммунный ответ на П. характеризуется рядом особенностей, отличающих его от иммунного ответа на антигены полипептидной природы. П. вызывают продукцию антител у экспериментальных животных уже при однократном введении малой дозы (доли микрограмма); синтез антител начинается очень рано — через трое суток после иммунизации, причем обычно синтезируются антитела как IgM-, так и IgG-класса. Образование антител в первые дни после иммунизации происходит очень интенсивно, а затем снижается и продолжается на низком уровне в течение длительного времени. Большинство бактериальных П. (полисахариды пневмококков, Vi-антиген S. typhi, специфические полисахариды менингококков) являются тимус-независимыми, т. e. антитела к ним продуцируются В-лимфоцитами без участия Т-лимфоцитов. В то же время продукция антител к этим антигенам контролируется особой субпопуляцией лимфоцитов — T-супрессорами.

К полисахаридным антигенам относительно легко может быть создана иммунологическая толерантность, причем она часто обусловлена появлением и функционированием T-супрессоров.

Выраженная иммунол. активность бактериальных П. послужила основой их применения в медицинской практике в качестве так наз. химических вакцин. Вакцины из полисахаридов клеточной стенки пневмококков, менингококков, S. typhi, Haemophilus influenzae обладают высокой эффективностью.

Библиография:

Кочетков Н. К. и др. Химия углеводов, М., 1967;

Мокренко А. И. Первичный и вторичный иммунный ответ мышей на полисахаридные антигены менингококков серогрупп А и С, Журн, микр., эпид, и иммун., № 4, с. 72, 1980, библиогр.; Стейси М. и Баркер С. Углеводы живых тканей, пер. с англ., М., 1965; Степаненко Б. Н. Химия и биохимия углеводов (полисахариды), М., 1978; Gоtsсhliсh I. а. o. The immune responses to bacterial polysaccharides in man, в кн.: Antibodies in human diagnosis and therapy, ed. by E. Haber а. В. M. Krause, p. 391, N. Y., 1977, bibliogr.; Whistler R. L. a. Smart C. L. Polysaccharide chemistry, N. Y., 1953.

В. К. Городецкий; H. А. Краскина (имм.).