Введение к работе
Актуальность работы. Ихтиофауна озера Байкал развивается с третичного периода, она уникальна и характеризуется большим видовым разнообразием и высокой степенью эндемизма (в Байкале насчитывается 33 вида эндемичных рыб (Сиделева, 2001).
Рогатковидные рыбы (подотряд Cottoidei) - одна из наиболее интересных групп в ихтиофауне озера Байкал. Возникшая в результате «взрывообразной» эволюции, группа за относительно короткий промежуток времени освоила различные экологические ниши водоема. В ее составе присутствуют современные близкородственные виды, находящиеся на разных стадиях эволюционных преобразований, а также единицы более высокого таксономического ранга, каковыми являются семейства (Талиев, 1955).
Оценку степени благополучия особей видов можно проводить при помощи физиолого-биохимической индикации с использованием липидных показателей, в частности жирно кислотно го (ЖК)1 состава, при этом важно знать, как меняется ЖК-состав в зависимости от вида, типа исследуемой ткани, условий обитания. Известно, что состав липидов тканей ряда эндемичных рыб оз. Байкал характеризуется высокими уровнями длинноцепных полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), что типично для морских видов (Henderson и Tocher, 1987). Обнаружены высокие уровни п-З ЖК в отдельных видах байкальских Cottoidei (Козлова и Хотимченко, 1993, 2000; Козлова, 1997; Grahl-Nielsen, 2005, 2011), но систематического исследования ЖК-состава рогатковидных рыб Байкала не проводилось.
С другой стороны, повышенное содержание ценных ПНЖК в голомянках Comephorus dybowski и Comephorus baicalensis, обладающих большой биомассой в озере, делает их перспективным и возобновляемым природным источником этих компонентов, находящих широкое применение в фармацевтической и пищевой промышленности. Известно, что длинноцепные п-З ПНЖК оказывают положительное воздействие на липидный профиль крови, оказывают противовоспалительное и иммуномодулирующие воздействие. Использование природных п-З ПНЖК при разработке систем целенаправленной доставки лекарственных субстанций (ЛС) дает возможность дополнительного повышения их эффективности, особенно при использовании таких систем для доставки
1 Список сокращений: ЖК - жирные кислоты, НЖК - насыщенные ЖК; МНЖК -мононенасыщенные ЖК; ПНЖК - полиненасыщенные ЖК; ГХ/МС - газовая хроматография/масс-спектрометрия; ЛС - лекарственная субстанция; ГОА - глубоководный обитаемый аппарат; ТЛН - твердые липидные наночастицы; ПАВ - поверхностно-активное вещество; Р-ЦД - Р-циклодекстрин; ДМФА - диметилформамид; ТПП -4-тиоуреидоиминопиридиний перхлорат, ГК - главные компоненты; МГК - метод главных компонент; ДП - дзета-потенциал
4 лекарственных субстанций, действие которых направлено против внутриклеточных микроорганизмов, например, возбудителя туберкулеза.
Таким образом, исследование жирнокислотного состава рогатковидных рыб озера Байкал и разработка наноносителей противотуберкулезной ЛС (4-тиоуреидоиминопиридиний перхлората (ТІ ill)) на основе природного возобновляемого сырья являются актуальными.
Цель работы. Исследование жирнокислотных профилей байкальских рогатковидных рыб и разработка наноносителей противотуберкулезной ЛС - 4-тиоуреидоиминопиридиний перхлората на основе жирных кислот, полученных при переработке природного сырья.
Задачи:
Изучить жирно кислотный состав рыб подотряда Cottoidei озера Байкал и установить влияющие на него факторы;
Получить наноносители лекарственных субстанций на основе жирных кислот природного происхождения Байкальского региона;
Синтезировать и исследовать амфифильные (З-циклодекстрины ((3-ЦД), замещенные ацильными остатками ненасыщенных жирных кислот (в т. ч., полученных из концентрата ПНЖК из тканей Comephorus baicalensis, Comephorus dybowskf);
Изучить размерные характеристики, степень загрузки полученных наноносителей.
Научная новизна
Впервые проведено систематическое исследование жирнокислотного состава рыб подотряда Cottoidei озера Байкал. Обнаружена вариабельность жирнокислотного состава в зависимости от вида, типа ткани, экологической характеристики;
Получены твердые липидные наночастицы на основе концентрата ПНЖК жира голомянки;
Синтезированы амфифильные (З-циклодекстрины на основе концентрата ПНЖК, выделенных из природного сырья;
Обнаружена способность амфифильных р-циклодекстринов, замещенных остатками ненасыщенных жирных кислот, к образованию наночастиц -носителей лекарственных субстанций.
Практическая значимость. Полученные данные о вариациях уровней жирных кислот в различных тканях эндемичных рыб озера Байкал в зависимости от различных факторов могут использоваться при мониторинге экологического состояния озера Байкал.
Некоторые виды байкальских рогатковидных рыб могут быть использованы в качестве источника ценных эссенциальных жирных кислот для получения носителей ЛС на примере ТИП.
Предложена схема получения наноносителей лекарственных субстанций из природного возобновляемого сырья, обладающих
возможностями направленной доставки активных агентов в меньших терапевтических дозах (при снижении побочных воздействий).
Наночастицы на основе (3-ЦД, содержащие ТІ ill, являются новой лекарственной формой этой субстанции, использование которой возможно при лечении туберкулеза.
Основные положения, выносимые на защиту
Особенности жирнокислотных профилей байкальских рогатковидных рыб в зависимости от различных факторов;
Свойства наноносителей ЛС на примере ТІ ill;
Синтез и исследование амфифильных производных (З-циклодекстрина на основе ненасыщенных жирных кислот;
Получение и исследование свойств наноносителей лекарственных средств.
Об актуальности работы свидетельствует поддержка данных исследований грантами:
Программа Президиума РАН № 20 «Фундаментальные проблемы океанологии: физика, геология, биология, экология». Подпрограмма «Глубоководные исследования озера Байкал», проект № 9 «Комплексные исследования зон активных разгрузок глубинных флюидов на озере Байкал с помощью автономных необитаемых аппаратов, обитаемых аппаратов «МИР», а также дистанционных пробоотборников» (2009-2011 гг.);
РФФИ № 08-05-98029-р_сибирь_а «Формирование и трансформация липидов гидробионтов оз. Байкал в зависимости от эколого-биологических факторов» (2008-2010 гг.);
Грант Роснауки 2006-РИ-19.0/001/383 «Исследование механизма формирования состава липидов эндемиков озера Байкал» (2006 г.).
Международный совместный проект СО РАН и Монгольской академии наук «Получение новых липо- и наносомальных форм лекарственных средств с использованием природного сырья», 2011-2013 гг.;
Международная экспедиция ««Миры» на Байкале» при поддержке Фонда содействия сохранению озера Байкал (2008-2010 гг.). Апробация работы. Результаты диссертационного исследования
докладывались на XIV Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов-2007» (Москва, 2007), X Международной конференции по химии и физикохимии олигомеров (Волгоград, 2009), Региональной молодежной научно-практической конференции с международным участием «Экологобезопасные и ресурсосберегающие технологии и материалы» (Улан-Удэ, 2010), Международной научной конференции «Дельты Евразии: происхождение, эволюция, экология и хозяйственное освоение» (Улан-Удэ, 2010), I
Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология в интересах экологии и экономики Сибири и Дальнего Востока» (Улан-Удэ, 2010), Всероссийской молодежной научно-практической конференции с международным участием «Экологобезопасные и ресурсосберегающие технологии и материалы» (Улан-Удэ, 2011).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликована 21 работа, из них 3 статьи в рецензируемых журналах.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 128 страницах машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора, обсуждения результатов, экспериментальной части, выводов и списка литературы, включающего 227 библиографических ссылок. Диссертационная работа содержит 20 таблиц, 35 рисунков.
