CC BY
140
Выводы
1. Формирование бактериальных консорциумов с ассоциативной микробиотой сопровождается усилением вирулентного и персистентного потенциалов бактерий рода Citrobacter, способствуя формированию патологического (дисбиотического) микросим-биоценоза.
2. Доминантные микросимбионты -бифидобактерии - обладают антагонистиче-
кой направленностью воздействия в отношении Citrobacterspp. и способны распознавать данный вид бактерий как чужеродный, снижая персистентный потенциал цитробактеров.
Работа выполнена по проекту фундаментальных исследований программ Президиума РАН № 12-П-4-1045 «Изучение интеграционных механизмов межмикробных взаимодействий микросимбионтов кишечной микробиоты в паре «доминант-ассоциант».
Сведения об авторах статьи:
Перунова Наталья Борисовна - д.м.н., доцент, зав. лабораторией биомониторинга и молекулярно-генетических исследований Института клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН. Адрес: г. Оренбург, ул. Пионерская, 11. Тел. 8 (3532) 77-59-08. E-mail: [email protected].
Туйгунова Вера Георгиевна - ассистент кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел. 8(347)272-83-88. E-mail: [email protected]. Иванова Елена Валерьевна - к.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории биомониторинга и молекулярно-генетических исследований клеточного и внутриклеточного симбиоза УрО РАН. Адрес: г. Оренбург, ул. Пионерская, 11. Тел. 8 (3532) 77-59-08. E-mail: [email protected].
Габидуллин Юлай Зайнуллович - ассистент кафедры микробиологии, вирусологии и иммунологии ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел. 8(347)272-83-88.
ЛИТЕРАТУРА
1. Валишин, Д.А. Факторы патогенности оппортунистических энтеробактерий и их роль в развитии диареи /Д.А. Валишин, В.М.Бондаренко, А.Р.Мавзютов, Н.Ю.Жеребцова // Журн. микробиол., 2007. - № 1. - С. 87-89.
2. Страчунский Л.С.,Белоусов Ю.Б., Козлов С.Н. Антибактериальная терапия. - М.: Полимаг, 2000. - 190 с.
3. Бухарин О.В.,Лобакова Е.С., Перунова Н.Б. [и др.]. Симбиоз и его роль в инфекции. - Екатеринбург: УрО РАН, 2011. - 301 с.
4. Азнабаев, Г.К. Биологические свойства бактерий рода Citrobacter, выделенных при моно- и ассоциированных бактериальных инфекциях: автореф. дис.... канд. мед. наук. - Оренбург, 2003. - 22 с.
5. Габидуллин, З.Г. Характеристика свойств, определяющих персистенцию моно- и ассоциированных культур условно-патогенных энтеробактерий /З.Г. Габидуллин, М.М.Туйгунов, А.К.Булгаков //Журн. микробиол. - 2006. - N° 4. - С. 62-64.
6. Применение бактерийных биологических препаратов в практике лечения больных кишечными инфекциями. Диагностика и лечение дисбактериоза кишечника: методические рекомендации. - М., 1986.
7. Отраслевой стандарт «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника» (ОСТ 91500.11.0004-2003 утвержден Приказом Министерства здравоохранения РФ № 231 от 09.06.2003).
8. Jousimies-Somer H.R., Summanen P., Baron E.J. et al. Wadsworth-KTL anaerobic bacteriology manual. 6th ed. Belmont, CA: Star Publishing. - 2002. - 287 p.
9. Елагина, Н.Н. Факторы персистенции неспорообразующей анаэробноймикрофлоры кишечника человека: автореф. дис.... канд. мед. наук. - Оренбург, 2000. - 18 с.
10. Иванова, Е.В. Влияние бифидобактерий на антилизоцимную активность микроорганизмов и их способность к образованию биопленок /Е.В. Иванова, Н.Б.Перунова // Журн. микробиол. - 2009. - № 4. - С. 46-49.
11. Бухарин, О.В. Микробное распознавание "свой-чужой" в условиях кишечного микросимбиоценоза человека /О.В. Бухарин, Н.Б.Перунова // Журн. микробиол. - 2011. - № 6. - С. 46-51.
12. O'Toole G., Kaplan H. B., Kolter R.Biofilm formation as microbial development. Annu.Rev.Microbiol.,2000. - № 54. - P. 49-79.
13. Бухарин, О.В. Персистенция патогенных бактерий. - М.: Медицина; Екатеринбург: УрО РАН, 1999. - 365 с.
УДК 615.015.4.:547.854.4
© И.В. Петрова, В.А. Катаев, С.А. Мещерякова, К.В. Николаева, Д.А. Мунасипова, Р.Р. Фархутдинов, 2013
И.В. Петрова, В.А. Катаев, С.А. Мещерякова, К.В. Николаева, Д.А. Мунасипова, Р.Р. Фархутдинов АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНЫХ ПИРИМИДИНА
ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа
Методом регистрации люминолзависимой хемилюминесценции (ХЛ) исследовали относительную антиоксидантную активность новых производных пиримидина в трех модельных системах: генерирующей активные формы кислорода, системе, модулирующей реакции перекисного окисления липидов, а также на фагоцитирующих клетках крови. Установлена высокая антиоксидантная активность метилпроизводных пиримидина, содержащих оксигруппу в положении С5. Обнаружено, что некоторые из вновь синтезированных производных пиримидина оказывают стимулирующее влияние на фагоцитоз. Установление закономерности между строением новых производных пиримидина и их антиоксидантными свойствами имеет практическую значимость в плане поиска биологически активных соединений и направленного синтеза.
Ключевые слова: свободнорадикальное окисление, антиоксидантная активность, производные пиримидина, тиетанпи-римидины.
I.V. Petrova, V.A. Kataev, S.A. Meshcheryakova, K.V. Nikolayeva, D.A. Munasipova, R.R. Farkhutdinov THE ANTIOXIDANT PROPERTIES OF PYRIMIDINE DERIVATIVES
Relative antioxidant activity of new pyrimidine derivatives in three model systems: generating reactive oxygen species, a system modulating lipid peroxidation reactions, as well as phagocytic blood cells, has been studied by luminol-dependent chemilumi-nescence (ChL). A high antioxidant activity of methyl derivatives of pyrimidine containing hydroxyl group in position C5 has been found. Some of the newly synthesized pyrimidine derivatives were discovered to have a stimulating effect on phagocytosis. Establishment of patterns between the structure of new pyrimidine derivatives and their antioxidant properties have practical significance in terms of finding biologically active compounds and direct synthesis.
Key words: free radical oxidation, antioxidant activity, chemiluminescence, pyrimidine derivatives, thiethanpyrimidines.
Во всем мире одним из приоритетных направлений исследований в области медицины является поиск новых высокоэффективных лекарственных препаратов, оказывающих разностороннее влияние на многие жизненно важные процессы.
Производные пиримидина являются аналогами одной из наиболее распространенных групп природных соединений - пирими-диновых (урациловых) оснований, которые являются компонентами нуклеотидов и нук-леозидов. Теоретической базой для синтеза новых производных явилась концепция о способности урацилсодержащих веществ взаимодействовать с нуклеотидсвязывающими зонами рецептивных поверхностей биомембран и тем самым способствовать повышению избирательности, эффективности, фармакологической безопасности новых лекарственных средств на основе пиримидинов [2].
Отмечается [6], что многие соединения этого класса являются ингибиторами свобод-норадикального окисления (СРО). Этот факт может быть одним из определяющих в поиске новых биологически активных веществ и понимании механизма их действия, так как общеизвестно, что причиной повреждения живых систем являются свободные радикалы [1], которые образуются в организме прежде всего при одноэлектронном восстановлении кислорода. Тимин и урацил практически не реагируют с пероксильными радикалами [4], 5,6-диаминоурацилы проявляют высокую антиок-сидантную активность, которая определяется наличием аминогруппы в пятом положении пиримидинового кольца, 6-аминоурацилы не проявляют ингибирующих свойств [5].
Некоторые производные пиримидина, такие как 6-метилурацил, являются лекарственными препаратами с достаточно широким спектром действия. В настоящее время 6-метилурацил применяется как иммуномоду-лирующий препарат. Надо отметить, что эффективность фармакологического действия многих лекарственных препаратов часто коррелирует с их антиоксидантной активностью. Таким образом, установление закономерности между строением производных пиримидина и
их антиоксидантными свойствами имеет практическую значимость в плане поиска биологически активных соединений и направленного синтеза.
Целью данного исследования явилось проведение сравнительной оценки антиокси-дантной активности новых производных пиримидина в модельных системах. Материал и методы В работе использованы новые производные пиримидина и тиетанурацила (рис.1), которые были синтезированы под руководством д.фарм.н. В.А. Катаева [3] : 5-гидрокси-6-метилурацил (I), 6-метилурацил (II), 5-бром-6-метилурацил (III), 5-метилурацил (IV), 4-урацилилкарбоксиловая кислота (V), 6-аминоурацил (VI), 6-метил-1-(тиетанил-3)урацил (VII), 6-^-(тиетанил-3)аминоурацил (VIII), 5 -гидрокси-6-метил-1 -(тиетанил-
3)урацил (IX), 6-метил-5-морфолинометил-1-(тиетанил-З)урацил (X), 6-метил-5-пиперидинометил-1-(тиетанил-3)урацил (XI),
-метил-1 -(тиетанил-3)урацилилметил-5)пиперазин (XII), 3,6-диметилурацил (XIII), 3-н-бутил-6-метилурацил (XIV), 6-метил-1-(1-
оксотиетанил-3)урацил (XV).
О
X
о O
S
а б
Рис. 1. Общая схема структуры производных пиримидина (а) и тиетанурацила (б)
Исследования были проведены in vitro на модельных системах, генерирующих активные формы кислорода (АФК), системах, модулирующих реакции перекисного окисления липидов (ПОЛ), а также оценивалось их влияние на генерацию АФК клетками крови. Антиокислительную способность ряда производных пиримидина изучали методом измерения хемилюминесценции (ХЛ) на приборе ХЛ-003 (Россия) [5]. Основными характери-
R
стиками ХЛ служили светосумма свечения, определяющаяся по интенсивности излучения, и амплитуда максимального свечения.
Препараты добавляли в модельные системы в концентрациях, соответствующих терапевтической дозе известного препарата ме-тилурацила. В качестве контроля использовали модельные системы [7], в которых вместо исследуемых препаратов добавляли 0,9% физиологический раствор в том же объеме.
Характер влияния пиримидинов на процессы генерации свободных радикалов фагоцитами изучали по схеме: гепаринизирован-ную венозную кровь в объеме 0,1 мл инкубировали с исследуемым препаратом в течение 5 мин. затем смешивали с 0,5 мл подогретого до
37 градусов раствора люминола (5х10- М) и измеряли ХЛ в течение 5 мин.
Статистическую обработку результатов проводили с использованием критерия Вил-коксона для связанных совокупностей с помощью пакета программ «Statistica for Windows (release 5.0)». Достоверным считали различия показателей с контролем при р<0,01. Результаты и обсуждение В модельной системе, где генерировались АФК, новые производные пиримидина уменьшали интенсивность светосуммы свечения, в наибольшей степени 5-гидрокси-6-метилурацил; 6-аминоурацил; 5-гидрокси-6-метил-1-(тиетанил-3)урацил (табл. 1). Угнетение ХЛ имело дозозависимый характер.
Таблица 1
Изменение светосуммы и максимальной интенсивности ХЛ модельной системы, генерирующей АФК, имитирующей ПОЛ и крови при добавлении исследуемых производных пиримидина
№ п/п Шифр Объем добавляемого образца, мл Модель АФК Модель ПОЛ Кровь
Св I max Св I max Св I max
1 I 0,01 44,7* 50,3* 68,0* 62,2* 74,1* 86,6
0,1 10,7* 23,0* 48,6* 11,3*
2 II 0,01 78,7 85,1 78,6 84,4 152,2* 167,5*
0,1 73,7 80,8 102,6 102,2
3 III 0,01 72,6 64,0 71,4 71,8 160,6* 150,0*
0,1 83,1 91,6 102,6 99,2
4 IV 0,01 72,6 64,0 83,4 82,2 101,7 113,9
0,1 80,7 83,8 107,4 102,9
5 V 0,01 77,5 83,1 88,3 91,1 93,7 101,5
0,1 62,7* 70,5 86,6 89,6
6 VI 0,01 76,2 82,3 84,8 85,9 60,9* 72,7*
0,1 69,8* 74,9 97,7 95,5
7 VII 0,01 80,7 84,4 94,0 99,2 93,6 98,4
0,1 87,7 117,7 102,3 99,2
8 VIII 0,01 84,1 84,2 92,0 94,1 88,1 89,7
0,1 84,3 88,0 102,6 103,7
9 IX 0,01 66,2* 76,6 80,8 83,7 68,5* 69,6*
0,1 43,9* 51,8 40,8* 34,8
10 X 0,01 74,4 82,5 96,0 99,2 104,3 108,2
0,1 61,3* 72,0 124,6 119,2
11 XI 0,01 97,7 98,7 105,8 106,6 111,7* 131,0*
0,1 93,5 96,6 114,6 111,1
12 XII 0,01 90,4 96,2 105,4 110,4 113,3* 131,4*
0,1 87,8 94,7 117,4 114,1
13 XIII 0,01 89,2 94,7 104,3 110,4 83,9 88,6
0,1 93,1 94,5 121,4 125,9
14 XIV 0,01 99,1 101,1 100,0 102,2 73,8* 75,8*
0,1 105,6 113,5 115,4 115,5
15 XV 0,01 86,4 95,0 105,7 116,3 90,1 93,3
0,1 91,7 94,5 116,3 114,8
Примечание. Интенсивность свечения модельных систем и крови до добавления исследуемых производных пиримидина принята за 100%. Приведены средние данные 10 измерений. * Достоверным считали различия показателей с контролем при р < 0,01. Данные представлены в процентах к контролю. Св. - светосумма, I max - максимальная светимость.
В модельной системе липосом влияние пиримидинов выявило дозозависимый эффект: добавление 1,0 мл увеличивало параметры светосуммы и амплитуды максимального свечения, тогда как добавление 0,1 и 0,01мл несколько снижало уровень светосум-мы ХЛ, наибольшую активность проявили препараты 5-гидрокси-6-метилурацил; 5-гидрокси-6 -метил-1 -(тиетанил-3 )урацил.
При исследовании фагоцитарной активности было выявлено модулирующее влияние
пиримидинов на параметры люминолзависи-мой ХЛ крови (ЛЗХЛ). В крови образование АФК сопровождалось ХЛ, усиливающейся в присутствии люминола. Интенсивность ХЛ коррелирует с потреблением клетками кислорода и степенью завершенности фагоцитоза. Добавление пиримидинов 5-гидрокси-6-метилурацил; 6-аминоурацил; 5-гидрокси-6-метил-1 -(тиетанил-З)урацил; З-н-бутил-6-метилурацил вызвало снижение светосуммы и максимальной светимости параметров ЛЗХЛ.
В то же время некоторые из ряда синтезированных пиримидинов, а именно 5-бром-6-метилурацил; 6-метил-5 -пиперидинометил-1 -(тиетанил-З)урацил, К^1 -бис(6-метил-1 -(тиетанил-3)урацилилметил-5)пиперазин, напротив, увеличивали параметры ЛЗХЛ клеток крови. Эти препараты стимулировали генерацию АФК в клетках, от которых зависят микробицидные свойства фагоцитов.
Таким образом, наиболее активными из изученных пиримидинов оказались ме-тилпроизводные, содержащие оксигруппу в положении С5, а также пиримидины, содержащие метильную группу у 6-го атома (5-гидрокси-6-метилурацил; 5-гидрокси-6-метил-1-(тиетанил-3)урацил). Значительно выраженную антиоксидантную активность продемонстрировало соединение 6-аминоурацил, содержащее в своей структурной формуле аминогруппу в положении С5,. Надо отметить тот факт, что тиетанпроизводные активнее незамещенных аналогов.
Полученные данные отчетливо свидетельствуют о том, что наличие протоно-донорного заместителя в пятом положении пиримидинового кольца обуславливает их реакционную способность в отношении свободных радикалов, а эффективность улавливания их предупреждает развитие окислительного стресса.
Заключение
Среди изученных производных пири-
мидина обнаружены соединения с достаточно высокой антиоксидантной активностью. Полученные данные подтверждают перспективность дальнейшего изучения вновь синтезированных производных пиримидина. Сведения о связи структурной формулы с антиок-сидантным статусом исследуемого ряда пи-римидинов позволят осуществлять в дальнейшем синтез новых производных с прогнозируемыми параметрами в плане антиокси-дантной активности.
Выводы
1. В модельной системе АФК параметры светосуммы и амплитуды максимального свечения в наибольшей степени уменьшали соединения 1;У1;1Х. Это говорит о том, что приведенные препараты существенно подавляют реакцию образования радикалов кислорода.
2. В модельной системе ПОЛ величину све-тосуммы и амплитуды максимального свечения в наибольшей степени уменьшали соединения I; IX, из чего следует, что эти соединения подавляют реакции ПОЛ.
3. В крови добавление пиримидинов 1;У1;1Х;Х1У вызвало некоторое снижение светосуммы и максимальной светимости параметров люминолзависимой ХЛ. В то же время было обнаружено ожидаемое стимулирующее влияние соединений П;Ш;Х1;ХП на кислородзависимую стадию фагоцитоза.
Сведения об авторах статьи:
Петрова Ирина Владимировна - .младший научный сотрудник Центральной научно-исследовательской лаборатории ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел. 8 (347) 273-61-45. Е-mail: [email protected].
Катаев Валерий Алексеевич - д.фарм.н., профессор, проректор по НИР ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3.
Мещерякова Светлана Алексеевна - к.фарм.н., доцент, зав. кафедрой общей химии ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина,3.
Николаева Ксения Владимировна - ассистент кафедры послевузовского и дополнительного профессионального фармацевтического образования ИПО ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина,3. Мунасипова Диана Айдаровна - аспирант кафедры общей химии ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина,3.
Фархутдинов Рафагат Равильевич - д.м.н., профессор, зав. ЦНИЛ ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина,3.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арчаков, А.И. Оксигеназы биологических мембран / А.И. Арчаков. - М., 1983. - 180 с.
2. Петрова, И.В. Изучение спектра антиоксидантной активности новых производных урацила in vitro / И.В. Петрова, Р.Р. Фархутдинов, В.А. Катаев // Биология - наука XXI века: матер. Межд. конф. Москва, 24 мая 2012 г. //под ред. Р.Г. Василова. - М.: МАКС-Пресс, 2012. - С. 695-696.
3. Синтез и изомерия продуктов взаимодействия 5 (6)-нитро-2-хлорбензимидазола с эпитиохлоргидином / В.А. Катаев [и др.] // Журнал органической химии. - 2002. - Т. 38, № 10. - С. 1560-1562.
4. Muraoka S., Miura T. // Pharmacology Toxicology. - 2003. - Vol. 93. - P. 284.
5. Fraisse L., Verlhak J.B., Rascle M.C. et al. // J. Med. Chem. - 1993. - Vol. 36. - P. 1465.
6. Фархутдинов, Р.Р. Хемилюминесцентные методы исследования свободнорадикального окисления в биологии и медицине / Р.Р. Фархутдинов, В.А. Лиховских. - Уфа, 1995. - 92 с.
7. Фархутдинов, Р.Р. Методики исследования хемилюминесценции биологического материала на хемилюминометре ХЛ-003 / Р.Р. Фархутдинов, С.И. Тевдорадзе // Методы оценки антиоксидантной активности биологически активных веществ лечебного и профилактического назначения: сборник докладов/ под ред. Е.Б. Бурлаковой. - М.: Изд-во РУДН, 2005. - С. 147-154.
