Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Стероидные гликозиды (сапонины) являются типичными метаболитами наземного происхождения, которые были выделены из различных видов высших растений. Так, хорошо известные сердечные гликозиды на протяжении долгого времени используются для лечения заболеваний сердца. В то же время данная группа соединений мало распространена в животном мире. Стероидные гликозиды были найдены в большинстве изученных видов морских звезд и совсем недавно в губках, кишечнополостных и некоторых рыбах. Все выделенные сапонины морского происхождения существенным образом отличаются от аналогичных метаболитов растений оригинальностью своих структур.
Класс иглокожих Asteroidea содержит разнообразные по своему химическому строению стероидные метаболиты. Наибольший интерес для исследователей представляют полярные стероидные соединения, к которым принято относить астеросапонины - олигогликозиды с пятью-шестью моносахаридными остатками, полигидроксистероиды, чаще всего имеющие от четырех до девяти гидроксильных групп, и гликозиды полигидроксистероидов (монозиды, биозиды, иногда триозиды). Большинство изученных полярных стероидных соединений морских звезд имеет своеобразное химическое строение, что делает их структурное исследование интересной химической задачей. Несомненно, большое внимание исследователей к окисленным стероидным соединениям морских звезд связано не только с их уникальным химическим строением, но и с разнообразной биологической активностью, которую проявляет данная группа веществ. Например, недавно было показано, что некоторые стероидные гликозиды морских звезд в нетоксичных концентрациях препятствуют перерождению нормальных клеток в опухолевые (канцерпревентивный эффект) и тормозят образование колоний опухолевых клеток (противоопухолевый эффект). Также было установлено, что эти соединения могут проявлять нейротрофические и нейропротекторные свойства: усиливать нейритогенное действие фактора роста нервов (синергетический эффект), стимулировать регенерацию нервных волокон, способствовать выживанию нервных клеток в условиях кислородного голодания.
Первые работы по изучению строения полярных стероидных соединений морских звезд были осуществлены в Японии, а затем были продолжены в Европе (Италия, Испания) и России, однако в настоящее время основные исследования продолжаются в Азиатско-Тихоокеанском регионе: в нашей лаборатории (Лаборатория химии морских природных соединений ТИБОХ ДВО РАН им. Г.Б. Елякова), а также группами китайских, корейских, японских и вьетнамских коллег, чьи статьи по данной тематике публикуются в ведущих журналах мира.
Целью настоящей работы являлось изучение структуры и биологической активности астеросапонинов, как наиболее сложно устроенных полярных стероидных соединений морских звезд, а также других сопутствующих им полярных стероидных метаболитов. Знания, полученные в результате их изучения, способствуют дальнейшему развитию исследований в области структурной химии стероидных соединений, их экологической и биологической роли.
ЗАДАЧАМИ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ были: - выделение индивидуальных астеросапонинов и других полярных стероидных соединений из четырех видов морских звезд: Hippasteria kurilensis, Diplasterias brucei, Asteropsis carinifera и Aphelasterias japonica;
установление строения новых соединений, включая определение абсолютной стереохимии асимметрических центров и определение принадлежности к D- или L-ряду моносахаридных остатков;
структурная идентификация известных ранее соединений, найденных в изучаемых морских звездах;
изучение цитотоксической активности выделенных соединений и их влияния на рост колоний опухолевых клеток.
-
-
Морские звезды Hippasteria kurilensis, Diplasterias brucei, Asteropsis Carinifera и Aphelasterias japonica являются богатым источником полярных стероидных соединений: астеросапонинов, полигидроксистероидов и их гликозидов.
-
В морской звезде Hippasteria kurilensis найдены астеросапонины - гиппастериозиды А, B, C и D, которые содержат новую гексасахаридную цепь.
-
В морской звезде Diplasterias brucei найдены астеросапонины - дипластериозиды А и В, которые содержат новую пентасахаридную цепь.
-
В морской звезде Asteropsis carinifera обнаружены новые соединения: астеросапонин астеропсизид А, гликозиды полигидроксистероидов - кариниферозиды А, В, С, D, E и F и три полигидроксистероида: (24^,255')-24-метил-5а-холестан-3Р,6а,8,15Р,1бР,26-гексаол, (22,24^,25Л)-24-метил-5а-холест-22-ен-3р,6а,8,15р,16р,26-гексаол и (22E,24R,25S)-24- метил-5а-холест-22-ен-3Р,4Р,6а,8Д5РДбР,26-гептаол.
-
Некоторые полярные стероидные гликозиды морских звезд эффективно ингибируют рост колоний опухолевых клеток.
В ходе проведенной работы исследованы экстракты 4 видов морских звезд, собранных в разных районах Японского, Охотского и Южно-Китайского морей и моря Росса. Выделено 39 индивидуальных полярных стероидных соединений. С помощью спектральных методов и химических превращений установлено полное химическое строение 16 новых соединений (7 астеросапонинов, 6 гликозидов полигидроксистероидов и 3 полигидроксистероидов). Проведена структурная идентификация 23 известных веществ.
Показано, что некоторые из выделенных соединений имеют структурные фрагменты, которые ранее не встречались в стероидных метаболитах морских звезд. В частности, в астеросапонинах обнаружены новые углеводные цепи: b-D-ксилопиранозил- (1^-3)-Р-0-фукопиранозил-(1^-2)-Р-0-хиновопиранозил-(1^4)-[Р-0-хиновопиранозил- (1^-2)]-Р^-ксилопиранозил-(1^-3)-Р^-хиновопиранозная гексасахаридная цепь и b-D- фукопиранозил-(1^2)-Р^-галактопиранозил-(1^4)-[Р^-хиновопиранозил-(1^-2)]-Р^- хиновопиранозил-(1^-3)-Р^-хиновопиранозная пентасахаридная цепь. Впервые проведено исследование влияния астеросапонинов и гликозидов полигидроксистероидов морских звезд на формирование колоний опухолевых клеток и показано, что некоторые полярные стероидные соединения эффективно ингибируют рост колоний этих клеток.
Практическое значение данного исследования состоит в развитии методов выделения и установления строения новых полярных стероидных метаболитов морских звезд. А новые данные о физиологической активности этих соединений открывают перспективы их дальнейшего исследования в качестве потенциальных противоопухолевых агентов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы работы были представлены на I Региональной научной конференции «Исследования в области физико-химической биологии и биотехнологии» (ТИБОХ ДВО РАН, Владивосток, 2004); на X Международной молодежной Школе-конференции по актуальным проблемам химии и биологии (МЭС ТИБОХ ДВО РАН, 2006); на Российской конференции по иглокожим (Москва, 2011); на 9-ом Азиатско-Тихоокеанском симпозиуме по животным, растительным и микробиальным токсинам (Владивосток, 2011) и на 5-ом международном симпозиуме «Химия и химическое образование» (Владивосток, 2011).
ПУБЛИКАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ. По теме диссертации опубликовано 6 статей и 5 тезисов докладов.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из Введения, Литературного обзора, посвященного исследованию стероидных метаболитов морских звезд и их биологической активности, Обсуждения результатов, Экспериментальной части, Выводов и Списка цитируемой литературы. Работа изложена на 134 страницах, содержит 13 таблиц, 4 рисунка и 2 схемы. Список литературы включает 122 цитируемые работы.
Похожие диссертации на Изучение структуры и биологической активности астеросапонинов и других полярных стероидных соединений морских звезд
-
