Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Влияние антиоксидантов на микроорганизмы (обзор литературы) 10
1.1. Антимикробное действие антиоксидантов 10
1.2. Влияние антиоксидантов на биологические свойства микроорганизмов 18
ГЛАВА 2. Материалы и методы 25
2.1. Общая характеристика и идентификация штаммов микроорганизмов, использованных в работе 25
2.1.1. Характеристика штаммов микроорганизмов, использованных в работе 25
2.1.2. Методы идентификации штаммов микроорганизмов, использованных в работе 26
2.2. Общая характеристика химически синтезированных соединений, использованных в работе 26
2.3. Определение антиоксидантной активности химически синтезированных соединений 31
2.4. Методы определения факторов персистенции микроорганизмов 32
2.4.1. Метод определения антилизоцимной активности микроорганизмов 32
2.4.2. Метод определения антикомплементарной активности микроорганизмов 33
2.4.3. Метод определения антикарнозиновой активности микроорганизмов 34
2.4.4. Определение антимикробной активности синтезированных соединений 35
2.5.Изучение влияния химически синтезированных соединений на факторы персистенции микроорганизмов 35
2.6. Статистическая обработка результатов 36
ГЛАВА 3. Изучение антиоксидантной активности, антимикробного действия хлорированных циклопентенонов и их влияния на персистентные свойства микроорганизмов 37
3.1. Антиоксидантная активность хлорированных циклопентенонов 39
3.2. Антимикробная активность хлорированных циклопентенонов 40
3.3. Динамика выраженности факторов персистенции микроорганизмов под действием хлорированных циклопентенонов 45
ГЛАВА 4. Изучение антиоксидантной активности, антимикробного действия пентациклических тритерпеноидов и их влияния на персистентные свойства микроорганизмов 54
4.1. Антиоксидантная активность пентациклических тритерпеноидов 58
4.2. Антимикробная активность пентациклических тритерпеноидов 59
4.3. Динамика выраженности факторов персистенции микроорганизмов под действием пентациклических тритерпеноидов 67
ГЛАВА 5. Выявление и изучение связи между структурой пентациклических тритерпеноидов, антиоксидантной активностью и антиперсистентным действием 78
5.1. Связь между химическим строением пентациклических тритерпеноидов и выраженностью их антиоксидантно и активности 78
5.2. Связь между химическим строением антиоксидантов и их антиперсистентным действием 81
5.3. Взаимосвязь в системе «структура и функция» (структура вещества - антиоксидантная активность - подавление персистентных характеристик микроорганизмов) 90
Заключение 99
Выводы 106
Список использованных источников 107
- Влияние антиоксидантов на биологические свойства микроорганизмов
- Общая характеристика химически синтезированных соединений, использованных в работе
- Антимикробная активность хлорированных циклопентенонов
- Антимикробная активность пентациклических тритерпеноидов
Введение к работе
Актуальность проблемы
Феномен выживания бактерий в организме хозяина рассматривается как одно из важных звеньев в патогенезе инфекционного процесса. Выживание бактерий в макроорганизме реализуется через их адаптацию к факторам защиты хозяина и может быть связано с инактивацией последних. В настоящее время установлено, что микроорганизмы способны подавлять многие факторы естественной резистентности организма хозяина, такие как лизоцим, комплемент, лактоферрин и т.д. [Бухарин О.В., 1999]. Ведется поиск лекарственных средств с антиперсистентной активностью [Бухарин О.В. с соавт., 2003; Тарасевич А.В. с соавт., 2003]. Рядом авторов было установлено, что антиперсистентное действие оказывают витамины-антиоксиданты [Чернова О.Л., 1989; Гриценко В.А., Парфенов О.Г., 1990], иммуномодуляторы (полиоксидоний) [Кириллов Д.А., 2004], лекарственные растения, богатые антиоксидантами [Тарасевич А.В., 2004].
В настоящее время растет удельный вес и объем производства лекарственных препаратов полученных путем синтетических трансформаций веществ, выделяемых из дикорастущих и культивируемых растений.
В связи с этим, интерес представляет поиск химически синтезированных веществ, подавляющих персистентный потенциал патогенных и условно-патогенных микроорганизмов и обладающих антиоксидантной активностью.
Цель исследования заключалась в изучении динамики персистентных свойств микроорганизмов под воздействием химически синтезированных соединений, обладающих антиоксидантной активностью.
Задачи исследования
1. Провести сравнительное изучение антиоксидантной активности химически синтезированных соединений разных групп: пентациклических тритерпеноидов и хлорированных циклопентенонов.
2. Определить чувствительность микроорганизмов и изучить изменения их персистентных свойств под воздействием химически синтезированных соединений.
3. Проанализировать связь между степенью влияния на персистентные свойства микроорганизмов химически синтезированных соединений и уровнем их антиоксидантной активности.
4. Определить взаимосвязь в системе «структура вещества - антиперсистентная активность».
Научная новизна
На основании изучения биологической активности 13 синтетических соединений, относящихся к хлорированным циклопентенонам этиленкетального и диметоксикетального рядов впервые установлено, что этиленкетальные хлорциклопентеноны характеризовались более высоким уровнем антиоксидантной активности, низким уровнем минимальной бактерицидной активности по сравнению с диметоксикетальными хлорциклопентенонами, а также выраженным подавляющим действием на факторы персистенции изученных микроорганизмов. Показано, что представители обоих рядов, содержащие в структуре максимальное количество атомов хлора, эффективнее снижали персистентные свойства изученных микроорганизмов, чем их дехлорированные аналоги.
Изучена биологическая активность 22 синтетических соединений, относящихся к пентациклическим тритерпеноидам, структурной основой которых являлись бетулин и аллобетулин. Впервые показано, что циннаматы и метоксициннаматы бетулина наиболее эффективно подавляли рост золотистых стафилококков и клебсиелл.
Установлено, что пентациклические тритерпеноиды с низкой и средней антиоксидантной активностью обладали разнонаправленным антиперсистентным действием, а с высокой антиоксидантной активностью – однонаправлено понижающим.
Выявлена положительная корреляционная связь (r0,75) между степенью понижения персистентного потенциала микроорганизмов химическими соединениями и уровнем их антиоксидантной активности: персистентные свойства микроорганизмов наиболее эффективно подавляли соединения с высокой антиоксидантной активностью.
Установлен структурный компонент, определяющий эффективное подавление факторов персистенции микроорганизмов химическими соединениями и их высокую антиоксидантную активность. Присоединение фрагментов коричной кислоты к бетулину, аллобетулину и хинопимаровой кислоте приводило к повышению эффективности антиперсистентного действия соединений и увеличению уровня их антиоксидантной активности.
Теоретическая и практическая ценность
Изучение антиперсистентного влияния и антиоксидантной активности соединений и их отдельных фрагментов позволило получить новые данные о связи в системе «структура - функция».
Полученные знания о связи антиперсистентного действия соединения и уровня его антиоксидантной активности позволят отбирать наиболее эффективные соединения, обладающие антиперсистентным действием и антиоксидантной активностью, перспективные для создания новых средств, пригодных для борьбы с персистирующими патогенами.
Положения, выносимые на защиту
1. Изменение персистентных свойств микроорганизмов под действием пентациклических тритерпеноидов и хлорированных циклопентенонов разнонаправлено и определяется их химической структурой и видовой принадлежностью бактерий.
2. Эффективность антиперсистентного действия коррелирует с уровнем антиоксидантной активности исследованных новых синтетических соединений. Наличие в структуре пентациклических тритерпеноидов фрагмента коричной кислоты усиливает антиперсистентное действие и антиоксидантную активность химических соединений.
Апробация работы.
Результаты работы были доложены и обсуждены на: III межрегиональной конференции молодых ученых «Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой» (г. Саратов, 2006), региональной конференции молодых ученых Оренбургской области (г. Оренбург, 2006, 2009), V и VI Всероссийских конференциях «Персистенция микроорганизмов» (Оренбург, 2006, 2009), VI Всероссийском научном семинаре с молодежной научной школой «Химия и медицина» (г. Уфа, 2007), IX съезде Всероссийского научно-практического общества эпидемиологов, микробиологов и паразитологов (г. Москва, 2007), симпозиуме «Фундаментальные науки - новым лекарствам» (г. Москва, 2008), I международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Донецк, 2009), Всероссийской научной конференции с международным участием «Физиология и генетика микроорганизмов в природных и экспериментальных системах» (г. Москва, 2009), VII Всероссийской конференции с молодежной научной школой «Химия и медицина, Орхимед-2009» (г. Уфа, 2009).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 публикаций в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертационной работы
Текст диссертации изложен на 124 страницах машинописи, содержит введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, 3 главы собственных исследований, заключение, выводы, указатель литературы, включающий 87 отечественных и 104 иностранных источника. Текст иллюстрирован 19 таблицами и 16 рисунками.
Влияние антиоксидантов на биологические свойства микроорганизмов
Антиоксидантами in vivo являются вещества и препараты, которые препятствуют образованию или способствуют снижению в межклеточной среде и крови уровня эндогенных патогенов, предотвращая секрецию активных форм кислорода клетками рыхлой соединительной ткани и биологическую реакцию воспаления [Титов В. Н., Лисицын Д. М., 2005].
Биоантиоксиданты - вещества, действующие как антиоксиданты по одному из механизмов (антирадикальный, антипероксидный, дисмутазный, тушение, алкилирование, структурная защита) и образующиеся in vivo в самом организме человека и животных или других (растительных и животных) организмах и поступающие извне с пищей, в виде пищевых продуктов, добавок или лекарственных препаратов. Показано, что многие биоантиоксиданты наряду с антиг оксидантной, обладают антибактериальной активностью, например танины [Koiodziej Н. et al., 1999], терпеноиды [Jodynis-Liebert J. et al., 2000], фенольные соединения [Иванов В. В. с соавт., 1983; Bae Е. A. et al., 1999; Barz W. et al., 1975; Kayser O. et al., 1999; Ray S. D: et al., 1999] и другие.
Фенольные соединения (ФС), в том числе флавоноиды и фенилпропаноиды являются перспективным источником антиоксидантных лекарственных средств. Флавоноиды характеризуются очень высокой антиоксидантной активностью, а также рядом других физиологических и фармакологических эффектов [Visioli F. et al., 1998]. При изучении антиоксидантного действия фенилпро-паноидов установлены преимущества в антиокислительных свойствах у соединений, содержащих наибольшее количество ароматических ОН- и ОСН3-групп. Для соединений флавоновой природы выявлена высокая активность по всему спектру антиоксидантных свойств: антиокислительное действие, активация ферментативного звена эндогенной антиоксидантной защиты на примере супероксиддисмутазы, глутатионпероксидазы и каталазы, уменьшение накопления продуктов перекисного окисления липидов — малонового диальдегида. Выявлена высокая антиокислительная активность у плодов расторопши пятнистой [Куркин В.А., 2008]. Фенольные соединения присутствуют во всех растениях и осуществляют защиту их тканей от патогенных грибов [Takeoka G.R. et al., 1997]. При вирусных и грибковых повреждениях растительных тканей нарушается взаимная изоляция фенолов и фенолоксидаз. Развивается окислительная полимеризация ФС, губительная-для проникших микроорганизмов и одновременно для инфицированных клеток, формирующая плотный пигментированный защитный барьер на месте повреждения. В- клубнях картофеля эту реакцию осуществляет, в основном, хлорогеновая кислота, которая, помимо неспецифической барьерной и защитной функции [Freedman М., 1997], связывает в нерастворимые комплексы канцерогены — нитрозамины, афлатоксин И1 и 3,4-бенз(а)пирен. ФС и их конъюгаты с полиаминами защищают сахарный тростник от болезни пятнистости [Legas М. et al., 1998]. Противоинфекционное действие оказывает у растений феруловая кислота (при ее окислении) [Аверьянов А.А., Лапикова В.ГЪ, 1985]. Хлорогеновая кислота и эпикатехин также приобретают максимальную антибиотическую активность в процессе окисленшг фе-нолоксидазой, с образованием буро-коричневой окраски [Heimdal Н. et al., 1997]. В пигментированных наружных чешуйках лука содержатся кверцетин и его гликозиды [Fossen Т. et al., 1998]. Установлено, что многие липофильные флавоноиды могут разрушать мембрану бактериальной клетки. Флавоноиды, лишенные гидроксильной группы в р-кольце, более, активны против микроорганизмов, чем те, которые ее имеют [Chabot. S. et al., 1992]; это подтверждает положение о том, что мишенью в бактериальной клетке является мембрана. Липофильные компоненты более эффективно разрушают эту структуру. Некоторые авторы указывают на противоположный эффект: чем больше гидро-ксильных групп, тем сильнее антимикробный эффект [Sato. М. et al., 1996]. Ming L. и Shigeru M. (1995) изучали антибактериальную активность 33 флавоноидов в отношении метициллинустойчивых S. aureus. Анализ соотношения «структура-активность» в ряду флавоноидов показал существенное значение замещения на катехол в А-кольце флавоноидов, наличия гидроксильной группы в 5 -положении В-кольца катехинов, фенильной группы во 2-м положении кольца С и 2,3-двойных связей для проявления антибактериальной активности.
Некоторые ФС — фитоалексины (в норме они отсутствуют, образуются в ответ на бактериальную, грибковую, вирусную инфекцию) — обладают свойствами растительных антибиотиков [Masuda Т. et al., 1998]. Летучие ФС - фитонциды, наряду с эфирными маслами, обеспечивают дистантную защиту растений от микроорганизмов. ФС оказывают в организме животных и человека антимикробное [Вае Е.А. et al., 1999; Kayser О. et al., 1999; Ray S.D. et al., 1999], антивирусное [Lin Y.-M. et al., 1999], антипротозойное [Bastos J.K. et al., 1999; Kayser O. et al., 1999; Yeniai Ch. et al., 2000], фунгицидное действия.
Вместе с тем, изучение влияния фитосубстанций, содержащих в качестве доминирующей группы соединения фенилпропаноидной и флавоноидной природы, на следующие микроорганизмы: Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Enterobacteriaceae spp., Pseudomonas aeruginosa, Bacillus- cereus, Trichophyton spp., Microsporam canis, Candida albicans показало, что различные роды микроорганизмов обладают разнонаправленной чувствительностью к изученным фи-тообразцам. При этом наиболее эффективной оказалась фракция-углекислотно-го экстракта гвоздики [Золотарев П. Н., 2008].
Таннины — обширная-группа полимерных ФС растений — из-за способности образовывать прочные нерастворимые соединения с белками получили название дубильных веществ. Они защищают семена растений от грибов и вирусов [Jansman A. J. М., 1993]. Van Noren А. (1985) указывает на то, что черные бобы Vicia faba L. хорошо защищены своей пигментной оболочкой от болезней, в тоже время не содержащие танинов (белые) бобы легко поражаются грибами. Таннины обладают также антибактериальной [Kolodziej et al., 1999] и антивирусной [ChenL.H., 1999] активностью.
Общая характеристика химически синтезированных соединений, использованных в работе
Фитосубстанции, содержащие в качестве доминирующей группы соединения фенилпропаноидной и флавоноидной природы, также оказывали модифицирующее влияние на.персистентный потенциал микроорганизмов, при этом наиболее эффективными оказались элеутерококка экстракт жидкий, эфирное масло гвоздики и аниса, а также углекислотный экстракт гвоздики и его вторая, фракция [Золотарев П. Н., 2008].
Известно ингибирующее действие на АЛА стафилококков витаминов-антиоксидантов: витамина А [Чернова О.Л., 1989]j Е [Гриценко В;А., Парфенов O.F., 1990].
Изучение влияния витамина А в і разных концентрациях наг распространенность антилизоцимнойі активности показало, что- большинство изученных штаммовфазных видов было индифферентно;к:его воздействию [Кириллов Д1 А.,. 2004], при этом ингибирование признака отмечено»лишь у клостридий, пептострептококков., клебсиелл, превотелл,-и в меньшей степени1 выявлено у штаммов шигелл,.бактероидов, эшерихий, сальмонелл, бифидобактерий. С увеличением концентрации витамина А картина регулирующего влияния на АЛА изученных видов значительно изменилась: подавление антилизоцимного признака отмечено в отношении большинства штаммов грибов рода Candida, сальмонелл, клостридий, пептострептококков., эшерихий и бактероидов; псевдомонад,.клебсиелл, шигелл, стафилококков и превотелл.
Изучение влияния витамина С на АЛА микроорганизмов позволило установить его ингибирующее влияние у пептострептококков, эшерихий, клебсиелл, шигелл, сальмонелл, стафилококков, бактероидов, грибов рода Candida, псевдомонад, превотелл, клостридий. При оценке влияния витамина Е на антикомплементарную активность микроорганизмов, было установлено ингибирующее влияние у штаммов.кишечных.палочек, грибов рода Candida, шигелл, сальмонелл, стафилококков, превотел, клебсиелл, псевдомонад, пептострепто-кокков, клостридий, бактероидов [Кириллов Д. А., 2004]. При изучении влияния витаминов, обладающих антиоксидантной активностью, в использованных концентрациях установлен индуцирующий эффект на факторы персистенции бифидобактерий, притом, что в отношении других витаминов ингибирующий. Установлено, что жирорастворимые витамины Е, А оказывали на персистент-ный потенциал пропионибактерий стимулирующее влияние, в то время как витамин С ингибировал изученные признаки [Кириллов Д. А., 2004]. Таким образом, вещества, обладающие антиоксидантной активностью, в различных концентрациях оказывают модифицирующее влияние на факторы персистенции микроорганизмов. Наибольшее ингибирующее влияние на персистентные свойства под действием витамина С отмечено у штаммов шигелл, сальмонелл, псевдомонад, стафилококков, бактероидов, превотелл, клостридий, грибов рода кандида; под действием витамина Е - у штаммов клебсиелл, превотелл. Высокий уровень ингибирующего влияния на АЛА и АКА отмечен также под влиянием витамина А у штаммов эшерихий, клебсиелл, стафилококков, бактероидов, превотелл [Кириллов Д. А., 2004]. В работе Валышева А. В. с соавт. (2000) определено влияние препаратов витаминов группы В и С на антилизоцимную активность патогенных и условно патогенных бактерий (сальмонеллы, клебси-еллы, эшерихий). Витамины оказывали разнонаправленное влияние на антилизоцимную активность Е. coli: витамины В і и С в концентрации 5 мг/мл повышали АЛА, а витамины B!2 и С в концентрации 0,5 и 0,05 мг/мл снижали. Витамины группы В не влияли на АЛА сальмонелл, аскорбиновая кислота в низкой (0,5 мг/мл) концентрации снижала способность к инактивации лизоцима у сальмонелл. Таким образом, приведенные выше фактические материалы свидетельствуют о способности веществ-антиоксидантов оказывать влияние на способность микроорганизмов к инактивации факторов естественной резистентности макроорганизма.
Вместе с тем, в мировой практике неуклонно растет удельный вес и объем производства лекарственных препаратов, полученных путем синтетических трансформаций веществ, выделяемых из дикорастущих и культивируемых растений.
В настоящее время для оптимизации процедуры отбора перспективных соединений с необходимыми свойствами все шире используется QSAR-методология — исследование зависимости биологической активности химических соединений от их структуры. Анализ литературных данных показал, что сведения о зависимости антимикробного действия различных химических соединений от их структуры немногочисленны и имеют в основном качественный характер [Рашкин С. В. с соавт., 2009]. Поэтому определение таких взаимосвязей важно для теории и практики [Кабанкин А. С, Радкевич Л. А., 2008].
Скрининговое исследование противохеликобактерной активности монотерпенов и их серосодержащих производных показало ее зависимость как от строения терпенового остова молекулы, так и от характера функциональной группы [Исаева Г. Ш. с соавт., 2009].
Выявлена связь способности лекарственных растений; подавлять антили-зоцимную активность энтеробактерий с их составом [Тарасевич А. В., 2004]. Установлено, что данный эффект обусловлен сочетанием биологически активных веществ. Максимальным ингибирующим действием, в отношении АЛА штаммов E.coli и Klebsiella spp. обладали растения, богатые антиоксидантами, аскорбиновой кислотой и дополнительно содержащие в. своем составе спирты, стероиды, салицилаты, флавоноидные гликозиды, сапонины (бессмертник, рас-торопша,. солодка, ромашка). Нечаевой О.В. (2004) была проанализирована взаимосвязь между биологической активностью синтетических соединений гетероциклического ряда и особенностями их химической структуры. Установлено, что антифаговая и антиоксидантная активность соединений определяется структурой не только основного кольца гетероцикла, но и боковых радикалов. Среди исследованных кислород-, азот- и серосодержащих гетероциклов большинство соединений относились к группам со слабоингибирующим или индифферентным действием на бактериофаг. При введении в структуру основного кольца гетероцикла кислорода происходило усиление антифаговой активности синтезированных веществ. Антиоксидантная активность этих соединений также зависела от их структуры.
Флехтер О.Б. (2007) показано, что вирусингибирующие свойства в отношении вируса гриппа чаще всего определяются наличием в структуре тритер-пеноида оксидной группы в положениях СЗ или С28, а также амидной связи. Наиболее выраженной активностью обладают амид бетулоновой кислоты, ок-сим бетулоновой кислоты и амиды бетулоновой кислоты и 3-оксиминобетулоновой кислоты с L-метионином. В проявлении активности в отношении вируса герпеса важно сочетание заместителей в положениях СЗ и С28, отмечено позитивное влияние свободной карбоксильной группы или амидных, аминокислотных, уреидных фрагментов. Полученные результаты определяют закономерности взаимосвязи «структура тритерпеноида - противовирусная активность». Однако до настоящего времени остается неизученной связь между выраженностью антиоксидантной активностью веществ и степенью их влияния на факторы персистенции микроорганизмов. Отсутствуют данные о взаимосвязи «структура вещества - его антиоксидантная активность -способность подавлять факторы персистенции микроорганизмов». Проведение подобных исследований позволило бы провести отбор перспективных веществ для проведения углубленных фармакологических исследований. Все вышеизложенное побудило нас к выполнению данной работы.
Антимикробная активность хлорированных циклопентенонов
Среди многочисленных биологически активных соединений, содержащих в своей структуре циклопентеноновые фрагменты, особый интерес представляют природные хлорсодержащие циклопентеноны, проявляющие антивирусные, фунгицидные, гербицидные и другие виды активности [Байбулатова Г.М., 2001; Гаврилов О.А., 2004; Усманова.Ф.Г., 2007; Егоров В:А., 2008; Кислицина К.С., 2009].
Гексахлорциклопентадиен - представитель хлорсодержащих циклопенте-нонов - привлек внимание исследователей как возможная, субструктура для синтеза биоактивных соединений циклопентанового ряда, в особенности, после разработки его оригинальных реакцийг с анионами спиртов аллильного, бён-зильного, пропаргильного и других типов и выхода к 5-К-2,3,5-трихлор-4,4-диметоксициклопент-2-ен-1-онами. Очевиден высокий синтетический потенциал новых циклопентенонов: они максимально насыщены реакционноспособны-ми функциональными группами и заместителями; с их участием можно-осуществить самые разнотипные реакции, и они, безусловно, найдут широкое приложение в органическом синтезе.
Иногда химически мало привлекательные вещества в результате оригинальных, чаще всего, тандемного типа превращений приводят к новым качественно высокой «потенции» соединениям, открывающим широкие горизонты в исследованиях. Такого рода «тактически маневренные» переходы в целом могут обеспечить и «прорывы» стратегического характера. На примере гексахлорциклопентадиена описывается реализация подобной ситуации [Ахметвале-евР. Р. ссоавт., 2001].
Гексахлорциклопентадиен получают в крупных масштабах исчерпывающим хлорированием циклопентадиена. В целом же, имеющиеся данные по изучению реакций и использованию гексахлорциклопентадиена в. органическом синтезе относятся к 70-80 гг., затем следует быстрый спад числа публикаций. Известные последовательности превращений гексахлорциклопентадиена, приведшие к получению веществ с полезными свойствами, достаточно просты и очевидны. Формально эти трансформации гексахлорциклопентадиена можно охарактеризовать как реакции, протекающие либо с сохранением атомов С1 (пестициды, антипирены), либо с полным их удалением путем одностадийного восстановительного дехлорирования в аддуктах Дильса-Альдера (синтезы природных соединений), что в итоге, свидетельствует об ограниченном и однобоком развитии химии гексахлорциклопентадиена. Между тем, гексахлорцикло-пентадиен, содержащий в структуре атомы С1 различающиеся реакционной способности, замкнутую систему сопряженных 7Е-связей, активированные ал-лильные положения и другие достоинства, является перспективным объектом для поиска оригинальных трансформаций - основ новых подходов к циклопен-таноидам.
С другой стороны, интерес к хлорированным циклопентенонам вызван следующим немаловажным фактором, касающимся, их биологической активности. Как известно, соединения, содержащие, в структуре циклопентеноновые и алкилиденциклопентеноновые фрагменты, многочисленны и охватывают разные классы природных объектов (простагландины А и J, дикраненоны, прекла-вулон А, саркомицин, квадрон, форбол и др.). При этом, определяющей профиль биологической активности (антибиотические, антивирусные и противоопухолевые свойства) сигнатурой в структурах упомянутых соединений является наличие группировки а, Р-ненасыщенного кетона, способной к ковалентному связыванию по реакции Михаэля с SH- или ЫИг-функциями биологических систем.
Особый интерес представляют аналогичные вышеотмеченные биологически активные природные соединения, содержащие электроноакцепторныи атом хлора в циклической еноновой части молекулы, присутствие которого, безусловно, усиливает свойство молекулы как акцептора Михаэля, что в свою очередь приводит, в основном, к повышению их биологической активности.
Природные соединения циклопентеноновой структуры многочисленны и показывают широкий спектр биологической активности. В этом ряду интерес представляют «ортогонально функционализированные» кросс-сопряженные производные циклопентенонов, поскольку даже относительно простой «комбинации» литературные преценденты (хлорвулоны [Iguchi К., Kaneta S., Mori К. et al., 1982] и простагландины [Roberts S.M., Santoro М., Sicke Е., 2002], стигмаха-моны [Ashurst P.R., 1967] и корусканоны [Li. Х.-С, Ferreria D., Jacob М. R. Et al., 2004], криптоспориопсин [Strunz G. M., Kazinoti P. I., Stillwell M. A., 1974] и др.) фармакологически весьма перспективны, так как обладают мощными антираковыми, антибиотическими и антивирусными свойствами.
Хлорированные циклопентеноньхпредставляют интерес в связи с тем, что некоторые из них обладают противомикробной активностью: известны их фун-гицидный и противовирусный эффекты. Нами в работе были исследованы ок-сигенированные хлорциклопентеноны: этиленкетальный ряд (ФА-1 А, ФА-2, ФА-3, ФА-4), предшественником которого является 2,3,5-трихлор-4,4-этилендиоксициклопент-2-ен-1-он (ФА-1) и диметоксикетальный ряд (KS-1A, KS-2, KS-2A, KS-3A, KS-4, KS-5, KS-6), предшественником которого является 4,4-диметокси-2,3,5-трихлорциклопент-2-ен-1-он (KS-1). У всех хлорированных циклопентенонов была измерена антиоксидантная активность амперометриче-ским методом на анализаторе «ЦветЯуза - AAA - 01» (НПО «Химавтоматика», Москва), которую выражали в мг/г. АОА хлорированных циклопентенонов, синтезированных в лаборатории низкомолекулярных биорегуляторов Института органической химии УНЦ РАН, колебалась в пределах от 0,25 до 1,94 мг/г.
Полученные результаты представлены в таблице 3. Установлено, что соединения ФА-1, ФА-4, KS- 4, KS-3A характеризовались низкими значениями антиоксидантной активности от 0,25 до 0,9 мг/г. Диапазон антиоксидантной активности веществ ФА-2, ФА-3 и KS - 6 составлял 1,04-1,94 мг/г, при этом максимальной активностью обладало соединение под шифром ФА-3.
Таким образом, этиленкетальные хлорциклопентеноны характеризовались более высоким уровнем антиоксидантной активности (от 0,65 до 1,94 мг/г) в сравнении с диметоксикетальными хлорциклопентенонами (от 0,25 до 1,05 мг/г).
Антимикробная активность пентациклических тритерпеноидов
Терпеноиды — органические соединения, производные терпенов, являются активными участниками обменных процессов, протекающих в растениях. Растительные терпеноиды имеют широкий спектр биологического действия (противовоспалительный, противовирусный, противоопухолевый, иммуностимулирующий и т. д.). Доступность источников их получения определяет перспективность использования соединений этого класса для создания на их основе модифицированных производных и - далее — лекарственных препаратов [Толстиков Г. А. с соавт., 1997].
К наиболее изученным соединениям относятся глицирризиновая кислота, получаемая из корня солодки; она сходна по строению со стероидными гормонами, в частности с фенантреновой. частью стероидов, и в связи с этим может использоваться в качестве исходного продукта для синтеза стероидных гормонов [Толстиков Г. А., Горяев М. И., 1966; Толстиков F. А. с соавт., 1997; Толстиков Г. А. с соавт., 1998; ИрисменовМ. П.с соавт., 2002; BaltinaL. А., 2003] и бетулин, входящий в состав коры березы. Кора березы имеет две четко различимые части - внешнюю и внутреннюю. Внешняя часть коры наиболее богата экстрактивными веществами: их содержание доходит до 40% [Шон Ле Банг, Каплун А. П., 1998; Похилло Н. Д., Уварова Н. Н., 1999; Simonsen I. L., Ross W. С. J., 1957]. Основным компонентом практически всех экстрактов является бетулин, обуславливающий белый цвет коры [Бромштейн А. Л. с соавт., 1994; Jaaskelainen Р., 1981]. В экстрактах коры берез наряду с бетулином содержатся его окисленные производные: бетулиновая кислота, бетулиновый альдегид, метиловый эфир бетулиновой кислоты, бетулоновый альдегид, бетулоновая кислота.
Бетулиновая кислота проявляет высокую эффективность при подавлении роста клеток меланомы [Schmidt М. L. et al., 1997], подавляет репликацию вируса ВИЧ-1 в лимфоидных клетках [Fujioka Т. et al., 1994], обладает выраженным ингибирующим эффектом в отношении развития вируса герпеса простого типа и вируса ЕСНОб [Baltina L. A. et al., 2003; Boreko Е. I. et al., 2002], последний является представителем семейства пикорновирусов, к которым относятся безоболочные РНК-содержащие вирусы — возбудители полиомиелита, ринови-русной инфекции, асептического менингита и ряда респираторных заболеваний. Бетулиновая кислота превосходит препарат плеконарил, предложенный для лечения заболеваний, вызванных пикорновирусами [Нигматуллина Л. Н., 2002; Pavlova N. I. et al., 2003].
Кроме того, бетулиновая кислота оказывает антибактериальное действие на ряд как грамположительных, так и грамотрицательных микроорганизмов [Seltzer U. N. et al., 2000] и грибов [Woldemichael G. М. et al., 2003; Nick A. et al., 1995]. Показана также невысокая антибактериальная активность в отношении Bacilus subtilis и Escherichia coli [Chandrami С. et al., 2003].
Бетулин ингибирует развитие микробактерий туберкулеза [Погребняк А. В. с соавт., 2002], оказывает противогрибковое действие, что открывает широкие перспективы в его применении, как для профилактики, так и для лечения микозов кожи, ногтей и волос. Описаны синергидный эффект бетулина при совместном применении с ацикловиром для- подавления развития вирусов простого герпеса HSV-1 и HSV-2 [Gong Y. et al., 2003] и его способность ингиби-ровать репликацию вируса ВИЧ-1 [Jasukawa К. et al., 1991].
Ацильные производные бетулина проявляют выраженную анти-ВИЧ, ге-патопротекторную, противоязвенную, противовоспалительную, ранозажив-ляющую и иммуномодулирующую активности. Диникотинат бетулина уменьшает интенсивность процесса переходного окисления липидов в 1,8 раза и обладает антиоксидантными свойствами. Некоторые из бутилатов бетулина обладают гепатопротекторной, противовоспалительной, противовирусной и иммуностимулирующей активностью.
Постоянным спутником бетулина является лупеол (10% от бетулина), рассматриваемый как высокоэффективный антиоксидант. На биологическую активность лупановых тритерпеноидов обратили внимание еще в XIX веке: так, в 1899 г. Вилер указал на антисептические свойства бетулина, благодаря чему его стали применять для стерилизации ран, порезов виде пластырей. Деготь, получаемый термолизом березовой коры и содержащий производные лупана, известен как компонент мази Вишневского.
Растительные экстракты, содержащие лупеол, бетулин, бетулиновую кислоту, оказывают также противоопухолевое действие. Наряду с природными тритерпеноидами, сочетающими доступность с выраженной биологической активностью [Толстиков Г. А. с соавт., 1997; Ирисметов М. П., Джимбаев Б. Ж., 2002; Baltina L. А., 2003], все большее распространение получают их полусинтетические производные. Среди производных бетулина обнаружены высокоактивные ингибиторы вируса герпеса простого типа Ь [Толстиков Г. А, Петренко Н. И. с соавт., 2003; Boreko Е. I. et al., 2002]. В-работе Boreko Е. I. et al., (2002), показана активность, бетулина и его производных в отношении вируса гриппа типа А. Описана антибактериальная активность Є-3 замещенных производных бетулина в отношении ряда бактерий (Staphylococcus aureus,, Streptococcus fae-calis, Streptococcus betahaemolyticus) [Valterova J. et al., 1983]. К настоящему времени проведены, биотестирование или фармакологические исследования нескольких десятков природных лупановых тритерпеноидов и нескольких сотен полусинтетических соединений, среди которых широко представлены производные бетулиновой кислоты. Описан синтез и результат биотестирования более 100 соединений, обладающих анти-ВИЧ активностью [Elnznhamer D. A., Xu Z. Q., 2004]. Тестирование производных бетулоновой кислоты как ингибиторов размножения вирусов иного типа позволило обнаружить ряд перспективных соединений в отношении вируса простого герпеса [Покровский А. Г., Плясунова О. А. с соавт., 2001] и вируса гриппа A [Baltina L. A. et al., 2003].
