Хитозан: Всеобхватен анализ на ефектите му върху човешкото тяло

Хитозан: Всеобхватен анализ на ефектите му върху човешкото тяло

Egalardo Xaviani 

Въведение

Хитозанът е многофункционален биополимер, получен от хитин - естествено вещество, срещащо се предимно в екзоскелетите на ракообразни като скариди, раци и омари. Уникалните му свойства го правят обект на обширни изследвания и приложения в различни области, включително медицина, селско стопанство, хранителни технологии и опазване на околната среда. Тази статия предоставя задълбочен поглед върху ефектите на хитозана върху човешкото тяло, разглеждайки ползите, потенциалните странични ефекти, механизмите на действие и научните доказателства, подкрепящи употребата му.

1. Исторически контекст и източници на хитозан

1.1 Исторически контекст

Хитинът, прекурсорът на хитозана, е познат и използван от векове, особено в азиатските страни, където морските дарове са основна част от диетата. Трансформацията на хитин в хитозан чрез деацетилиране е описана за първи път през 19-ти век. Оттогава съединението е все по-изследвано и използвано заради уникалните си свойства [1].

1.2 Източници на хитозан

Хитозанът се получава предимно от черупките на ракообразни. Процесът включва деацетилиране на хитина, при което ацетилните групи се отстраняват, което води до по-разтворим и функционален полимер. Изследват се и алтернативни източници, като гъбен хитозан, за да се осигури по-устойчива и свободна от алергени опция [2].

2. Химична структура и свойства

2.1 Химична структура

Хитозанът е линеен полизахарид, съставен от случайно разпределени β-(1→4)-свързани D-глюкозамин и N-ацетил-D-глюкозамин единици. Структурата му позволява висока степен на гъвкавост в приложенията [3].

2.2 Свойства

- Биосъвместимост: Хитозанът е нетоксичен и биосъвместим, което го прави подходящ за медицински и фармацевтични приложения.

- Биоразградимост: Той е биоразградим и екологично чист.

- Антимикробна активност: Проявява значителни антимикробни свойства срещу широк спектър от патогени.

- Способност за образуване на филми: Може да образува гелове и филми, полезни за превръзки на рани и системи за доставяне на лекарства.

- Адсорбционен капацитет: Има висок капацитет за свързване с мазнини и тежки метали, полезен в различни промишлени приложения [4].

3. Механизми на действие

3.1 Загуба на тегло и абсорбция на мазнини

Способността на хитозана да се свързва с хранителните мазнини в стомашно-чревния тракт е една от най-рекламираните му ползи. Той образува гелообразен комплекс с мазнините, предотвратявайки абсорбцията им и стимулирайки отделянето им. Смята се, че този механизъм подпомага загубата на тегло и управлението на хиперлипидемията [5].

3.2 Намаляване на холестерола

Подобно на способността му да свързва мазнини, хитозанът може да се свързва с холестерола в храносмилателния тракт, намалявайки абсорбцията му и следователно понижавайки нивата на холестерол в кръвта. Това има потенциални ползи за сърдечно-съдовото здраве [6].

3.3 Зарастване на рани

Антимикробните свойства на хитозана и способността му да образува защитен филм го правят ефективен при зарастването на рани. Той създава влажна среда, благоприятна за заздравяване и намалява риска от инфекция [7].

3.4 Модулация на имунната система

Хитозанът може да стимулира имунната система чрез активиране на макрофаги и други имунни клетки, подобрявайки способността на организма да се бори с инфекции и болести [8].

4. Медицински и здравни приложения

4.1 Управление на теглото

Хранителните добавки с хитозан се предлагат на пазара за отслабване, възползвайки се от свойствата му да свързват мазнини. Различни клинични изпитвания са изследвали ефикасността му, с разнородни резултати. Някои изследвания съобщават за скромни ползи за загуба на тегло, докато други установяват минимален или никакъв ефект [9].

4.2 Сърдечно-съдово здраве

Потенциалът на хитозана да понижава нивата на LDL холестерол и общия холестерол предполага ползи за сърдечно-съдовото здраве. Проучванията показват намаляване на абсорбцията на холестерол, въпреки че степента на ефекта варира [10].

4.3 Грижа за рани

Превръзките за рани на базата на хитозан се използват за ускоряване на заздравяването и намаляване на инфекциите. Клиничните доказателства подкрепят ефективността му при лечението на хронични рани, изгаряния и хирургични места [11].

4.4 Управление на диабета

Нововъзникващите изследвания предполагат, че хитозанът може да помогне за управлението на диабета чрез подобряване на гликемичния контрол и намаляване на усложненията. Необходими са обаче по-надеждни клинични изпитвания, за да се потвърдят тези констатации [12].

4.5 Дентално здраве

Антимикробните свойства на хитозана го правят кандидат за дентални приложения, включително формули за пасти за зъби и води за уста, предназначени за предотвратяване на зъбния кариес и заболяванията на венците [13].

5. Странични ефекти и съображения за безопасност

5.1 Стомашно-чревни проблеми

Честите странични ефекти на хранителните добавки с хитозан включват стомашно-чревен дискомфорт като подуване, запек и гадене. Тези ефекти обикновено са леки и преходни [14].

5.2 Алергични реакции

Лицата, алергични към черупкови морски дарове, трябва да избягват хитозан, получен от ракообразни, поради потенциала за алергични реакции. Гъбният хитозан може да предложи по-безопасна алтернатива [15].

5.3 Лекарствени и хранителни взаимодействия

Хитозанът може да повлияе на абсорбцията на определени лекарства и хранителни вещества, включително мастноразтворими витамини (A, D, E, K). Това налага внимателно обмисляне при използването на хранителни добавки с хитозан заедно с други лечения [16].

Заключение

Хитозанът е многостранен и обещаващ биополимер с широк спектър от приложения в медицината, селското стопанство, хранителната индустрия и опазването на околната среда. Ефектите му върху човешкото тяло са многостранни, предлагайки ползи в управлението на теглото, намаляването на холестерола, зарастването на рани и подкрепата на имунната система. Въпреки това, както всяко биоактивно съединение, той идва с потенциални странични ефекти и взаимодействия, които трябва да бъдат внимателно управлявани. Настоящите научни доказателства подкрепят ефикасността му в няколко приложения, но са необходими повече изследвания, за да се разберат напълно механизмите му и да се оптимизира употребата му.

Литературни източници:

[1] Rinaudo, M. (2006). Chitin and chitosan: Properties and applications. Progress in Polymer Science, 31(7), 603-632.

[2] Sivashankari, P. R., & Prabaharan, M. (2016). Prospects of chitosan-based scaffolds for growth factor release in tissue engineering. International Journal of Biological Macromolecules, 93, 1382-1389.

[3] Younes, I., & Rinaudo, M. (2015). Chitin and chitosan preparation from marine sources. Structure, properties and applications. Marine Drugs, 13(3), 1133-1174.

[4] Shahidi, F., & Abuzaytoun, R. (2005). Chitin, chitosan, and co-products: chemistry, production, applications, and health effects. Advances in Food and Nutrition Research, 49, 93-135.

[5] Gades, M. D., & Stern, J. S. (2003). Chitosan supplementation and fecal fat excretion in men. Obesity Research, 11(5), 683-688.

[6] Ylitalo, R., Lehtinen, S., Wuolijoki, E., Ylitalo, P., & Lehtimäki, T. (2002). Cholesterol-lowering properties and safety of chitosan. Arzneimittelforschung, 52(1), 1-7.

[7] Jayakumar, R., Prabaharan, M., Sudheesh Kumar, P. T., Nair, S. V., & Tamura, H. (2011). Biomaterials based on chitin and chitosan in wound dressing applications. Biotechnology Advances, 29(3), 322-337.

[8] Zaharoff, D. A., Rogers, C. J., Hance, K. W., Schlom, J., & Greiner, J. W. (2007). Chitosan solution enhances both humoral and cell-mediated immune responses to subcutaneous vaccination. Vaccine, 25(11), 2085-2094.

[9] Jull, A. B., Ni Mhurchu, C., Bennett, D. A., Dunshea-Mooij, C. A., & Rodgers, A. (2008). Chitosan for overweight or obesity. Cochrane Database of Systematic Reviews, (3).

[10] Baker, W. L., Tercius, A., Anglade, M., White, C. M., & Coleman, C. I. (2009). A meta-analysis evaluating the impact of chitosan on serum lipids in hypercholesterolemic patients. Annals of Nutrition and Metabolism, 55(4), 368-374.

[11] Dai, T., Tanaka, M., Huang, Y. Y., & Hamblin, M. R. (2011). Chitosan preparations for wounds and burns: antimicrobial and wound-healing effects. Expert Review of Anti-infective Therapy, 9(7), 857-879.

[12] Lee, H. W., Park, Y. S., Jung, J. S., & Shin, W. S. (2002). Chitosan oligosaccharides, dp 2–8, have prebiotic effect on the Bifidobacterium bifidium and Lactobacillus sp. Anaerobe, 8(6), 319-324.

[13] Costa, E. M., Silva, S., Pina, C., Tavaria, F. K., & Pintado, M. M. (2012). Evaluation and insights into chitosan antimicrobial activity against anaerobic oral pathogens. Anaerobe, 18(3), 305-309.

[14] Tapola, N. S., Lyyra, M. L., Kolehmainen, R. M., Sarkkinen, E. S., & Schauss, A. G. (2008). Safety aspects and cholesterol-lowering efficacy of chitosan tablets. Journal of the American College of Nutrition, 27(1), 22-30.

[15] Muzzarelli, R. A. (2010). Chitins and chitosans as immunoadjuvants and non-allergenic drug carriers. Marine Drugs, 8(2), 292-312.

[16] Anal, A. K., & Stevens, W. F. (2005). Chitosan–alginate multilayer beads for controlled release of ampicillin. International Journal of Pharmaceutics, 290(1-2), 45-54.