Введение к работе
Актуальность проблемы. Представители класса голотурий (Holothurioidea, Echinodermata) ивіроко распространены по всему Мировому океану. Многие голотурии являются ведущими видами биоценозов, а на больших глубинах, где они часто бывают господствующей группой, их общий вес может достигать до 90 % от суммарной биомассы. Более 70 видов голотурий, в основном тропических, употребляются в пищу человеком и используются в традиционной восточной медицине. Кукумария японская (Cucumaria japonica), кукумария фропдоза (Ciicumaria frondosa) и дальневосточный трепанг (Apostichopus japonicus) являются в пашеіі стране объектами промысла.
Отличительной чертой голотурий является наличие в них биологически активных веществ - тритерпеновых гликозидов, свойственных преимущественно растениям. Гликозиды голотурий имеют характерные особсшюстп химического строения, отличающие ік от всех швестаых растительных соединении этого класса. Тритсрпеновые гликозиды, определяющие биологическую активность экстрактов голотурий, привлекли внимание химиков, фармакологов и биохимиков еще в начале пятидесятых годов. Начатые тогда исследования не прерываются до настоящего времени, а статьи, посвященные этим веществам, публикуются в ведущих научных журналах мира. Этот интерес во многом определяется разнообразной биологической активностью гликозидов голотурий. Для них установлено гемолитическое и ихтиотоксическое, антигрибковос и противоопухолевое действие, а в последшге годы открыты иммуностимулируюпріе, адыовантшле и радиопротекторные свойства. В то же время изучите биологической роли и физиологической активности опгх соединений и создаїше на их основе новых лекарственных средств и биопрепаратов невозможны без знашш полных структур эттгх соединений.
К началу 80-х гг. были хорошо изучены гликозиды только одного отряда голотурий - отряда Aspidochirotida, представители которого широко распространены в тропических морях на небольших глубинах.
Настоящая работа посвящена изучению гликозидов голотурий отряда Dendrochirotida. ">гот отряд- один из самых многочисленных в классе Holothu-
1 j
rioidea (более 70 родов, 7 семейств) - оставался неизученным. В то же время к нему относятся, например, такие крупные и массовые голотурии как Сиситапа japonica и Сиситапа frondosa, имеющие существешюе промысловое значение. К началу наших исследований были опубликованы только данные о строении двух агликонов и сведения о том, что гликозиды голотурий этого отряда обладают биологической активностью. В то же время, скршпшговые работы, проведенные в 70-е годы, показали существешюе отличие гликозидов голотурий этого отряда от гликозидов других отрядов как по строению агликонов, так и по строению углеводных цепей.
і Іаш интерес к гликозидам голотурий определялся также тем, чго эти вещества обладают определенной таксонолшческой специфичностью и могут быть использованы в качестве признаков для уточнения систематики голотурий и установления путей их эволюции. Вопросы систематики отряда древовиднощупальцевых голотурий (Dendrochirotida) сложны и противоречивы. В частности, чрезвычайно запутана система рода Сиситапа, до последнего времени систематики не были едины в понимании даже объема типового вида этого рода - Сиситапа frondosa.
Цепью настоящей работы являлось:
выделение, установление структуры и изучение свойств тритерпенових гликозидов из голотурий отряда Dendrochirotida;
изучение таксономического распределения тритерпеновых гликозидов в голотуриях этого отряда и использование полученных данных в целях решения проблем их систематики;
выяснение возможности и перспективности использования тритерпеновых гликозидов промысловой голотурии Сиситапа japonica в качестве компонентов лекарственных и.ветеринарных препаратов.
Научная ' повита и практическая ценность работы. Из спиртовых экстрактов 11 видов голотурий отряда Dendrochirotida было выделено 45 тритерпеновых гликозидов. Для 39 ранее неизвестных гликозидов установлена полная структура, а дта 6 соединений проведена струтоурная идентификация с известными веществами.
Впервые получены гликозиды с принципиально новыми типами агликонов, не
относящимися к голостановому ряду. В частности, были выделены гексанорла-ностановые производные без лактонного цикла и пентанорланостановые гликозиды с 18(16)-лактошпым кольцом. Установлено строение 13 новых агликонов.
Впервые были выделены гликозиды с нечетіплм числом моносахаридных звеньев в углеводных цепях, в то время как все изученные ранее гликозиды голотурий отряда Aspidochirotida имели четное число моносахаридных остатков. Впервые из голотурий выделены глнкозиды с необычными углеводными ЦЄПЯМИ, в том числе: содержащие ацетатщто группу в >тлеводной цепи, трисульфатирован-ные пентаозиды и гликозиды содержащие два хшювозных остатка. Установлено строение 14 новых вариантов углеводных цепей гликозидов.
Установлено, что в голотуриях отряда Dendrochirotida строение гликозидов специфично для видов и, в некоторых случаях, родов, в то время как для представителей отряда Aspidochirotida гликозиды специфичны на уровне рода или групп родов.
Впервые показаны достоверные отличия п гликозидиом составе голотурий Cucumaria japonica и Cucumaria frondosa, что дало возможность подтвердить видовую самостоятельность Cucumaria japonica. Показано, что диагностическим химн-ческим признаком рода Cucumaria является строение углеводных цепей тритерпе-новых гликозидов, в то время как строеіше агликонов является видоспецифичным.
Получите в ходе данной работы серий веществ, различающихся как по строению углеводных цепей, так и по строению агликонов, позволило провести различные биоиспытания. Были получены данные о влиянии особенностей строеїшя гликозидов (моносахаридного состава, числа и положения сульфатных групп, наличия кетогрупіпл в агликонс) на гемолитическую активность и выход ионов К+ из эритроцитов, а также па лизосомалыгую активность макрофагов.
При биологических испытаниях препаратов, полученных в ходе данной работы на основе тритерпеновых гликозидов из голотурии Cucumaria japonica, показана способность этих веществ усиливать иммушгый ответ и стимулировать неспецифическую устойчивость к бактериалытш и вирусным инфекциям. Введеіпіе соответствующих препаратов животным улучшали показатели кроветворной и иммунной систем. Данные препараты не индуцировали генные мутащпі и не обладали ДНК-повреждающей активностью. Прошел промышленные испытания и был
разрешен к применению в России ветеринарный препарат "КД", создашіьій на основе гликозидов промысловой голотурии Ciwumaria japonica.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на VII (1984) и ГХ (1988) Молодежных конференциях по синтетическим и природным физиологически активным соединениям, Ереван; Всесоюзных совещаниях "Биологически активные вещества при комплексной утилизации гидробионтов", Владивосток, 1988, "Эффекторные и регуляторные функции иммунной системы в облученном организме", Суздаль, 1990, "Биологически активные вещества гидробионтов -новые лекарствешше, лечебно-профилактические и технические препараты", Владивосток, 1991; Научной конференции "Экспериментальная и клиническая иммунология на Востоке страны", Красноярск, 1988; VI (Дакар, 1989) и XI (Австралия, 1998) Международных симпозиумах по морским природным соединениям; Всесоюзном симпозиуме "Объем и методы генотоксической оценки и побочных эффектов биологически активных веществ", Ленинград, 1989; Международных конференциях: 8-й по оргаїмческой и биоорганической химии, Латвия, 1991, "Сапонины в пище, пищевом сырье и лекарственных растениях" Польша, 1999; 210-й Конференции Американского национального химического общества, США, 1995; 1-й (Греция, 1997) и 2-й (Испания, 1999) Евроконфсренциях по морским природным соединениям; 1-й рабочей встрече по природным токсинам, Таиланд, 1998; Международной конференции по морской биотехнологии, Австралия, 2000.
Публикация результатов исследования. Основные результаты настоящего исследования опубликованы в таких научных журналах как: Антибиотики и химиотерапия, Журнал общей биологии, Новости звероводства, Радиобиология, Химия природных соединений, Canadian Journal of Chemistry, Journal of Natural Toxins, Journal of Natural Products (Lloydia), Liebigs Annalen Chcmie, Toxicon. Кроме того, отдельные части работы были опубликованы в материалах Всесоюзных и Международных конференцій, симпозиумов и совещаний.
По теме диссертации опубликована 51 работа, в том числе 32 статьи и глава в международном сериальном издашт "Echinoderm Studies". Получено авторское свидетельство СССР и два патента Российской федерации.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из Введения, Літературного обзора, посвящеішого тритерпеиовым гликозидам голотурий и особенностям их распределения по таксономическим группам, Обсуждения результатов, где описаны и обсуждены полученные результаты и Экспериментальной части, в которой описаны приборы, биологический материал, использованный в работе, а также основные методики и эксперименты. В конце диссертации приведены Выводы и Список цитированной литературы.
