Морские огурцы (Голотурии)

Голотурии или “морские огурцы”, - являются представителями типа иглокожих (Echinodermata), включающего, помимо класса голотурий (Holothurioidea), морских лилий (Crinoidea), морских звезд (Asteroidea), офиур (или змеехвосток) (Ophiuroidea) и морских ежей (Echinoidea). Голотурии широко распространены по всему Мировому океану: от Арктики до берегов Антарктиды и от литорали до глубины 11 км - во всех океанах и морях с нормальной солёностью воды. Многие голотурии являются ведущими видами биоценозов и на больших глубинах, где они являются господствующей группой, их биомасса может достигать 90% от суммарной биомассы. Несколько десятков видов голотурий, в основном тропических, употребляются в пищу человеком и используются в традиционной восточной медицине как лекарственное средство. Кукумария японская (Cucumaria japonica), кукумария фрондоза (Cucumaria frondosa) и дальневосточный трепанг (Apostichopus japonicus) являются в нашей стране объектами промысла, а трепанг, кроме того, ещё и потенциальный объект марикультуры. Отличительной особенностью голотурий является способность к наработке тритерпеновых гликозидов. Эта способность крайне редка для животных и более характерна для растений. Эти биологически активные вещества обладают гемолитическим, ихтиотоксическим, антигрибковым и противоопухолевым действием, а в последние годы открыто, что они обладают иммуностимулирующими, адьювантными и радиопротекторным свойствами. Интерес к гликозидам голотурий определялся также тем, что эти вещества обладают определённой таксономической специфичностью и используются в качестве признаков для уточнения систематики голотурий и установления путей их эволюции. Изучение биологической роли и физиологической активности этих соединений, связи между структурой и активностью, создание новых лекарственных средств на их основе невозможны без знания полных структур этих соединений. В последние годы сотрудниками лаборатории химии морских природных соединений Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН установлены структуры нескольких десятков тритерпеновых гликозидов из голотурий, в том числе и дальневосточных. Структуры этих веществ варьируют по многим относительно независимым признакам: числу и положению двойных связей, гидроксильных, ацетатных и других функциональных групп в агликоне, а также по числу, положению и природе моносахаридных остатков, числу и положению сульфатных групп в углеводных цепях.

Эти вещества специфичны для подсемейств, родов и видов голотурий. Они обладают мощным мембранолитическим действием, связанным с образованием комплексов с 5(6)-ненасыщенными стеринами мембран клеток-мишеней. Это обусловливает широкий спектр их биологической активности, в том числе сильное ихтиотоксическое действие, как результат повреждения жаберных капилляров рыб и способствует эффективной защите голотурий - малоподвижных животных, как правило, мягкотелых, лишенных жесткого скелета, против хищных рыб. Эти обстоятельства делают гликозиды голотурий уникальным модельным объектом для исследования общих закономерностей эволюции вторичных метаболитов. Сравнение особенностей строения гликозидов в тех или иных таксономических группах позволило выявить основные тенденции в эволюции этих веществ и показать, измеряя их мембранолитическую активность, что такая эволюция шла с усилением защитного ихтиотоксического действия. С помощью такого подхода мы показали, что к описанию эволюции гликозидов голотурий применимы некоторые сравнительно-морфологических концепции, использовавшиеся ранее только в сравнительной анатомии, а морфологические закономерности эволюции действуют и на уровне вторичных метаболитов, являясь наиболее общими закономерностями их эволюции. Изучение биологической роли и физиологической активности этих соединений, связи между структурой и активностью, создание новых лекарственных средств на их основе невозможны без знания полных структур этих соединений. В последние годы сотрудниками лаборатории химии морских природных соединений Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН установлены структуры нескольких десятков тритерпеновых гликозидов из голотурий, в том числе и дальневосточных. Структуры этих веществ варьируют по многим относительно независимым признакам: числу и положению двойных связей, гидроксильных, ацетатных и других функциональных групп в агликоне, а также по числу, положению и природе моносахаридных остатков, числу и положению сульфатных групп в углеводных цепях. Эти вещества специфичны для подсемейств, родов и видов голотурий. Они обладают мощным мембранолитическим действием, связанным с образованием комплексов с 5(6)-ненасыщенными стеринами мембран клеток-мишеней. Это обусловливает широкий спектр их биологической активности, в том числе сильное ихтиотоксическое действие, как результат повреждения жаберных капилляров рыб и способствует эффективной защите голотурий - малоподвижных животных, как правило, мягкотелых, лишенных жесткого скелета, против хищных рыб. Эти обстоятельства делают гликозиды голотурий уникальным модельным объектом для исследования общих закономерностей эволюции вторичных метаболитов. Сравнение особенностей строения гликозидов в тех или иных таксономических группах позволило выявить основные тенденции в эволюции этих веществ и показать, измеряя их мембранолитическую активность, что такая эволюция шла с усилением защитного ихтиотоксического действия. С помощью такого подхода мы показали, что к описанию эволюции гликозидов голотурий применимы некоторые сравнительно-морфологических концепции, использовавшиеся ранее только в сравнительной анатомии, а морфологические закономерности эволюции действуют и на уровне вторичных метаболитов, являясь наиболее общими закономерностями их эволюции