Pierwszą barierą ochronną występującą w przewodzie pokarmowym, w tym także w żołądku, jest warstwa śluzu (1). Taka powłoka izoluje komórki epitelium przed działaniem niekorzystnych czynników chemicznych, enzymatycznych, mikrobiologicznych oraz mechanicznych. Co więcej, śluz ułatwia także przemieszczanie się treści pokarmowej oraz stanowi swego rodzaju pułapkę dla mikroorganizmów grzęznących w zwartej strukturze polimeru. Szacuje się, że w obrębie żołądka grubość powłoki śluzu wynosi około 300 μm i składa się z dwóch obszarów, tj. warstwy zewnętrznej, luźno przylegającej do ściany żołądka, oraz ściśle przylegającej warstwy wewnętrznej (2). Ten silnie hydrofilowy koloid składa się głównie z wody (ok. 95%), ale również z lipidów (fosfolipidów, cholesterolu, kwasów tłuszczowych), białek (przeciwciał, defensyn, czynników wzrostowych i lizozymu) oraz polisacharydów. Istotną część śluzu stanowi heterologiczna rodzina wielkokompleksowych glikoprotein, tzw. mucyn.

W tkance żołądkowej wytwarzane są dwa rodzaje mucyn wydzielniczych: MUC5AC i MUC6, wytwarzane odpowiednio przez nabłonkowe komórki powierzchniowe i gruczoły żołądkowe, a także związana z komórkami błonowa MUC1 (2-4). Związki te wykazują tendencję do agregacji i tworzenia żelu, co warunkowane jest dużymi rozmiarami cząsteczek, obecnością domen hydrofobowych i hydrofilowych, wiązaniami wodorowymi oraz oddziaływaniem elektrostatycznym (5). Mucyny zawierają liczne wiązania O-glikozylowane, stanowiące nawet 70% całej masy cząsteczki. Taka modyfikacja chemiczna zabezpiecza śluz przed aktywnością proteolityczną enzymów i działaniem kwaśnego pH soku żołądkowego. Prócz tego często obserwuje się także występowanie antygenów grup krwi Lewis (2, 3). Ogromna różnorodność glikozylacji, która występuje zarówno na poziomie osobnicznym, jak i w obrębie mucyn pojedynczej osoby sprawia, że łączną liczbę struktur oligosacharydowych szacuje się na 258 (6). Struktury cukrowe pełnią ważną rolę jako receptory dla drobnoustrojów, zwłaszcza patogennych, zasiedlających błony śluzowe. Interakcja z tymi strukturami jest kluczowa w inicjowaniu bezpośredniej adhezji do tkanki gospodarza, niszczeniu nabłonka oraz promowaniu stanów zapalnych śluzówki (1, 3). Jednym z takich mikroorganizmów jest Helicobacter pylori.

Helicobacter pylori jest Gram-ujemną, spiralną, mikroaerofilną pałeczką kolonizującą śluzówkę żołądka. Obecność tej bakterii często przyczynia się do zmian zapalnych w tkance żołądka, prowadzących do rozwoju przewlekłego stanu zapalnego śluzówki (gastritis), choroby wrzodowej żołądka i dwunastnicy lub rozwoju procesu karcynogennego (7). Bakteria ta rozwinęła szereg przystosowań umożliwiających skuteczną, szybką kolonizację śluzówki żołądka. Pojedyncze komórki H. pylori przylegają bezpośrednio do komórek epitelium, natomiast większość bakterii (ok. 70%) przytwierdzona jest do mucyn MUC5AC w obrębie powierzchniowej warstwy śluzu (1, 8). Bezpośrednia adhezja H. pylori do komórek epitelialnych żołądka jest czynnikiem warunkującym przetrwałe zakażenie tego organu, ponieważ przyczynia się do ochrony przed usunięciem drobnoustrojów z żołądka (obrót metaboliczny warstwy mucyn, ruchy perystaltyczne) oraz umożliwia dostarczanie czynników zakaźnych do komórek eukariotycznych (8).

Jednym z elementów sprzyjających przewlekłemu zakażeniu śluzówki jest lipopolisacharyd (LPS) H. pylori. Struktura ta składa się z części lipidowej, oligosacharydowego rdzenia i O-swoistego łańcucha polisacharydowego. Podczas gdy u większości bakterii Gram-ujemnych obserwuje się silny efekt toksyczny LPS, ten syntetyzowany przez H. pylori powoduje słabą odpowiedź ze strony układu odpornościowego gospodarza (9). Dodatkowo, O-swoisty łańcuch tej bakterii zawiera antygeny o homologii strukturalnej z ludzkimi antygenami Lewis (Le), w tym: Le^x, Le^y, Le^a i Le^b. Uważa się, że takie podobieństwo odgrywa ważną rolę w adhezji do śluzówki żołądka i zjawisku mimikry molekularnej (10).

Najistotniejszym czynnikiem determinującym kolonizowanie śluzówki żołądka są białka błony zewnętrznej (ang. outer membrane proteins – OMP). Ocenia się, że 4% genomu H. pylori koduje informacje o wytwarzaniu OMP (ok. 64 białek). W przeciwieństwie do większości Gram-ujemnych bakterii, profil OMP H. pylori charakteryzuje się występowaniem różnych rodzin tych białek. Nie obserwuje się dominacji żadnej z nich (11). Pierwszą zidentyfikowaną adhezyną H. pylori była BabA (adhezyna wiążąca antygeny grup krwi; HopS/OMP28). Białko to wpływa na łączenie bakterii z antygenami Le^b i H typu 1, dzięki czemu wykazuje powinowactwo względem mucyny MUC5AC (1, 8). W badaniach in vitro i in vivo stwierdzono, że taki typ interakcji jest kluczowy dla przenoszenia czynników zakaźnych H. pylori do komórek gospodarza (12). Drugą ważną adhezyną jest SabA (adhezyna wiążąca kwas sjalowy; HopP/OMP17). Podczas zakażenia w tkance żołądka obserwuje się inicjację procesu zapalnego i zależnego od tego tworzenia sjalo-Le^a, sjalo-Le^b oraz sjalo-Le^x (zjawisko przyłączenia reszt kwasu sjalowego do antygenów Lewis). Ten proces sprzyja przyleganiu H. pylori do zmienionej zapalnie tkanki żołądka przy pomocy adhezyny SabA (8, 13). Wśród innych ważnych adhezyn wymienia się AlpA (związana z adhezją lipoproteiną A; HopC/OMP20) oraz OipA (zewnętrzne białko zapalne A; HopH/OMP13), które także ułatwiają kolonizację śluzówki żołądka przez H. pylori oraz zapoczątkowują wydzielanie cytokin prozapalnych (8).

Interakcja z mucynami oraz komórkami epitelium gospodarza odbywa się poprzez swoiste rozpoznawanie struktur cukrowych przez H. pylori. Z tego względu terapia z zastosowaniem polisacharydów blokujących oddziaływanie między bakterią a antygenami może chronić przed rozwojem zakażenia (14).

Polisacharydy są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie i mogą pochodzić z różnych źródeł, w tym z glonów (alginiany, fukany), roślin (pektyny, mannany), drobnoustrojów (dekstrany, ksantany) lub zwierząt (chitozan, chondroityna). Związki te wykazują wiele użytecznych cech zwiększających ich zastosowanie, tj. wysoką stabilność, biodegradowalność, brak toksyczności, zdolność do tworzenia żelu czy łatwość w przemianach chemicznych (15). Wykazano ponadto, że polisacharydy mogą znaleźć swoje zastosowanie w terapii przeciwdrobnoustrojowej jako czynniki o właściwościach przeciwadhezyjnych, chroniących przed powtórnym zakażeniem po zakończonej terapii antybiotykami (14).

Algi są bardzo ważnym surowcem w pozyskiwaniu polisacharydów, ponieważ substancje te stanowią około 60% suchej biomasy tych organizmów. Wśród węglowodanów prostych i złożonych wymienia się: mukopolisacharydy (glikozoaminoglukany), alginiany (sole sodowe, potasowe i magnezowe kwasu alginowego), karageniny i fukany (laminaryna i fukoidyna), naturalne hydrokoloidy, agar, alkohole cukrowe (mannitol, erytrytol, rybitol, sorbitol) oraz cyklitole (mezoinozytol, laminitol i scylitol) (16, 17).

W badaniu in vitro Loke i wsp. (18) oceniali wpływ polisacharydów izolowanych z mikroalg Chlorella (PC) oraz Spirulina (PS) na zdolność H. pylori do łączenia się ze świńskimi mucynami żołądkowymi w środowisku o różnym pH. Zaobserwowano, że 35 μg PS obniżało poziom adhezji H. pylori o 90% i efekt ten był dużo silniejszy niż dla PC, ponieważ podobne działanie uzyskano dopiero przy 80 μg tych polimerów. Dodatkowo zauważono, że najsilniejsza aktywność badanych cukrów złożonych ma miejsce w kwaśnym pH. Właściwość ta umożliwia wykorzystanie polisacharydów mikroalg w terapii chorób żołądka, bez niebezpieczeństwa degradacji związków w środowisku tego organu. Uzyskane wyniki potwierdzono w doświadczeniu na myszach, którym przez okres 4 tyg. przed zakażeniem H. pylori podawano polisacharydy Chlorella i Spirulina. Po zastosowaniu terapii uzyskano obniżenie kolonizacji śluzówki gryzoni przez H. pylori odpowiednio o 87 i 94% (18).

Fukoidany są kompleksem zbudowanym z siarkowych polisacharydów, składających się głównie z L-fukozy i grup siarkowych oraz niskiej zawartości D-glukozy, D-mannozy, D-ksylozy i kwasu uronowego (19-21). Polimer ten pozyskiwany jest z substancji międzykomórkowej brunatnic, takich jak: morszczyn pęcherzykowaty (Fucus vesiculosus), wielkomorszcz gruszkonośny (Macrocystis pyrifera), undaria pierzastodzielna (Undaria pinnatifida) oraz workoliść członowaty (Ascophyllum nodosum) (19). Fukoidany wykazują szereg korzystnych cech biologicznych, w tym przeciwzakrzepową, immunoregulującą, przeciwzapalną, przeciwutleniającą, przeciwbólową, przeciwdrobnoustrojową oraz hamującą rozwój nowotworów (19-22).