Гепарин – это смешанный сульфатный полисахарид со специфическими свойствами и дисперсиями. Первоначально он был найден в печени, поэтому получил название гепарин.
Гепарин очень опасен в больших концентрациях для человека и животных, так как он способен не только препятствует свертыванию крови, но и может способствовать образованию тромбоцитов по всему организму. А его уровень в легких, тканях и коже большинства анализируемых видов животных относительно высок.
Фермент гепариназа
Несколько десятков лет назад ученые обнаружили в образце крови молодого домашнего животного специфический фермент, который способен разрушать гепарин, образуя трисульфатированный дисахарид и тетрасахарид. Этот фермент впоследствии назвали «гепариназей».
Существует три варианта гепариназы (HepI, -II, -III), которые отличаются каталитическими свойствами и ферментативной активностью:
Гепариназа I (HepI), впервые выделенная из педобактерного гепарина – это полисахаридная лиаза, которая наиболее широко используется для изучения физиологических ролей сложных полисахаридов типа гепарина.
Гепариназа II (HepII) – тоже полисахаридная лиаза, деполимеризующая гепарин и сульфат гепарана для получения ненасыщенных дисахаридов и олигосахаридов с помощью механизма β-лиминации.
Гепариназа III (HepIII) – полисахаридная лиаза, используемая для получения такого аналога гепарина, как низкомелекулярный гепарин. Так как она сама по себе обладает более стабильной и предсказуемой антикоагуляционной активностью, чем нефракционированный гепарин, и широко используется в профилактике и лечении венозной тромбоэмболии и при лечении инфаркта миокарда.
Однако, до недавнего времени гепарин широко использовался в медицине, так как полисахаридные соединения гепарина обладают хорошей активностью по иммунорегуляции, противоопухолевым, противокоагуляционным и противовоспалительным свойствам и применяются в фармацевтической промышленности.
Но его фактическая биологическая роль оставалась неизвестной. Да, и в принципе применение гепарина трактовало тяжелые последствия у больных. Например, у многих людей обострялось сильное кровотечение, которое практически невозможно было остановить.
И только относительно недавно ученым удалось синтезировать аналог гепарина, который будет отвечать всем возможным факторам в фармацевтической промышленности, но не будет вызывать серьезных последствий.
Низкомолекулярный гепарин (НМГ) – это небольшая доля гепарина, вырабатываемая физическим, химическим или ферментативным гидролизом гепарина.
По сравнению с нормально-молекулярным гепарином, низкомолекулярный гепарин обладает меньшей антифакторной активностью и более низким риском кровотечения.
Получение низкомолекулярного гепарина
В настоящее время существуют физические, химические, биологические и синтетические методы получения низкомолекулярного гепарина.
Среди этих методов биоэнзиматический метод стал новым и легко доступным, благодаря своим преимуществам, связанным с мягкими условиями, высокой селективностью и низким уровнем загрязнения.
Биоэнзиматический метод включает в себя применение гепариназы третьего типа для получения низкомолекулярного гепарина с помощью масс-спектроментрии.
Однако, как при лабораторном гепариновом анализе, так и при производстве низкомолекулярного гепарина в промышленных масштабах первоначальное изготовление гепариназы HepIII является дорогостоящим, что существенно затрудняет ее применение для получения низкомолекулярного гепарина.
И учеными был предложен простой выход: при выявлении полной генетической последовательности гепариназы они ображули на концах ДНК определенные связи, позволяющие связать ионы кальция и субстрат для повышения каталитической активности гепариназы, а значит и ее высокого выхода из продукта.
Такой метод ученые назвали протеиновой структурной инженерией.
Заключение
Низкомолекулярный гепарин был синтезирован, как аналог обычного гепарина для того, чтобы его продолжали так же активно применять, особенно при проведении клинических операций.
Ведь данное вещество прекрасно проявляет все те качества гепарина (иммунорегуляция, противоопухолевое и противовоспалительное свойство), не вызывая при этом обширные кровотечения.