CC BY
79
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2016, том 51, № 6, с. 875-882
УДК 619+61]:615.284:615.45:616-098 doi: 10.15389/agrobiology.2016.6.875rus
ПРОИЗВОДНЫЕ 16-ЧЛЕННЫХ МАКРОЦИКЛИЧЕСКИХ ЛАКТОНОВ: АНТИПАРАЗИТАРНЫЕ СВОЙСТВА И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ГАМКа-РЕЦЕПТОРАМИ*
М.Х. ДЖАФАРОВ1, Ф.И. ВАСИЛЕВИЧ1, Г.И. КОВАЛЁВ1, 2, К.С. КРИВОНОС1, И.И. ЦЕПИЛОВА1, И.В. ЗАВАРЗИН3, Е.В. ВАСИЛЬЕВА2
Для периодического обновления набора применяемых химических средств защиты в мире постоянно ведутся работы по поиску антипаразитарных средств с иным механизмом действия, чем у существующих препаратов, и (или) с таким же механизмом, но гораздо более эффективным. В настоящей работе впервые представлены данные по биоцидному действию новых полусинтетических производных авермектина В1, полученных нами ранее. Это 16-членные макро-циклические лактоны — представители важного класса антгельминтиков. В 2015 году S. Omu-ra (Япония) и W.C. Campbell (США), открывшие авермектины из этой группы, были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине. В качестве тест-объектов использовались олигохеты Tubificidal tubifex. Всего исследовали производные авермектина В1 (абамектин), ивер-мектина, моносахаридных аналогов абамектина и ивермектина, абамектин, ивермектин, 5-О-сукциноилавермектин В1, метиловый эфир 5-О-сукциноилавермектина В1, этиловый эфир 5-О-сукциноилавермектина В1, диэтиловый эфир 5,4"-ди-О-сукциноилавермектина В1, этиловый эфир 5-О-малоната авермектина В1, диэтиловый эфир 5,4"-ди-О-дималоната авермектина В1, ге-мисукцинат моносахарида авермектина В1 (5-О-сукциноил-4'-дезолеандрозил-4'-гидроксиавер-мектин В1), этиловый эфир 5-О-сукциноил-4"-О-хлорацетилавермектина В1, 5-О-сукциноил-ивермектина, этиловый эфир 5-О-сукциноиливермектина, 5,4"-ди-О-сукциноиливермектина, ди-этиловый эфир 5,4"-ди-О-сукциноиливермектина, этиловый эфир 5-О-малоноиливермектина, диэтиловый эфир 5-О-4"-О-дималоната ивермектина, моноавермектин-5-иловый эфир 4-[2-(4-нит-рофенил)-2-оксоэтокси]-4-оксобутановой кислоты, моноавермектин-5-иловый эфир 4-[2-(4-хлор-фенил)-2-оксоэтокси]-4-оксобутановой кислоты, моноавермектин-5-иловый эфир 4-[(4-нитро-бензил)-метокси]-4-оксобутановой кислоты, моноавермектин-5-иловый эфир 4-[1-метил-2-(4-ме-тилфенил)-2-оксоэтокси]-4-оксобутановой кислоты, моноавермектин-5-иловый эфир 4-[2-(4-хлор-фенил)-1-метил-2-оксоэтокси]-4-оксобутановой кислоты, моноавермектин-5-иловый эфир 4-[3-хлор-1-(4-хлорбензоил)-пропокси]-4-оксобутановой кислоты, моноавермектин-5-иловый эфир 4-{2-[(4-метилфенил)-амино]-2-оксоэтокси}-4-оксобутановой кислоты и моноавермектин-5-иловый эфир 4-{2-[(4-бромфенил)-амино]-2-оксоэтокси}-4-оксобутановой кислоты. У наиболее эффективных полученных производных — 5-О-сукциноилавермектина В1, 5-О-этилсукциноилавермектина В1, 5,4"-ди-О-этилсукциноилавермектина В1 изучили острую токсичность. У трех этих соединения значения LD50 для белых мышей при внутрибрюшинном введении составили соответственно 37,85; 41,37 и 45,82 мг/кг. В опытах in vitro с препаратами мембран мозга крыс, использованных в качестве модели для скрининга и изучения механизма действия природных и полусинтетических авермектинов, мы сравнили взаимодействие авермектина В1, ивермектина и 5-О-сукци-ноилавермектина В1 с ГАМКА-рецепторами (одна из биомишеней в механизме действия подобных соединений), использовав радиолигандный метод. Оказалось, что по сравнению с авермектином В1 оригинальное производное гемисукцинат авермектина В1 на 30 % повышает максимальное ингибирование специфического связывания (Imax) радиолиганда [G-3H]SR 95531 с мембранами.
Ключевые слова: 16-членные макроциклические лактоны, авермектины, моносахариды авермектинов, 5-О-сукциноилавермектин В1, 5-О-этилсукциноилавермектин В1, 5,4"-ди-О-этилсук-циноилавермектин В1, антипаразитарные средства, олигохеты Tubifex tubifex, ГАМКА-рецептор, радиолигандное связывание.
Одними из самых результативных и дешевых способов борьбы с паразитами остаются химиотерапия и профилактика, а наиболее значимыми классами антгельминтиков — бензимидазолы, имидазолтиазолы, пиразини-зохинолины, макроциклические лактоны (1), особенно 16-членные макроциклические лактоны с широким спектром антипаразитарного действия. Адаптация паразитов (развитие резистентности) к применяемым субстанциям и ориентация на высокоэффективные и экологически более безопасные средства защиты стимулируют поиск веществ как с новым механизмом ан-
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 15-16-00019.
типаразитарного действия, так с известным, но более эффективным (2).
16-Членные макроциклические лактоны (авермектины и другие близкие по структуре природные макролиды мильбемицины, а также их полусинтетические аналоги) широко применяются против паразитов (нематоды, насекомые и клещи) человека, животных и растений. За открытие методов борьбы с инфекционными болезнями, вызываемыми паразитическими круглыми червями, на основе авермектинов С. Омура (Япония) и У. Кэмбелл (США) в 2015 году стали лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине (3).
Эволюция фармацевтических субстанций на основе макроцикличе-ских лактонов предполагает, в частности, химическую модификацию природных метаболитов и получение аналогов, наиболее приемлемых для прак-
Рис. 1. Общая формула природных и полусинтетических авермектинов: R5 — гидроксильная группа или модифицированная функциональная группа, R13 — L-олеандрозил-олеандрозидный остаток, R25 — различные углеводородные радикалы (2).
В медицинскую, ветеринарную и агрономическую практику внедрены различные авермектиновые и родственные им мильбемициновые субстанции: смесь авермектинов В1а и В1Ь (абамектин, 1979 год), ивермектин (1981 год), дорамектин (1993 год), бензоат авермектина В1 (1997 год), эприномектин (1997 год), селамектин (2000 год), а также близкие к ним мильбемектин, представляющий собой смесь А3 мильбемицинов (a3) и A4 (a4) (1990 год), лепимектин (производное мильбемектина, 2004 год), производное немадектина (моксидектин, 1989 год), гемакс (2, 4). Антипаразитарное действие всех перечисленных макро-лидов определяется фармакофорной группой — уникальным 16-членным лактоном (2), специфически взаимодействующим с глутамат- (9) и ГАМКа-зависимым СГ-ионными каналами (10).
Большинство работ по исследованию механизма действия авер-мектинов (гиперполяризация мембран в результате активация глутамат-и ГАМКА-зависимых каналов) выполнены с ивермектином, наиболее часто применяемым на практике (11-14). В общих чертах выводы таких исследований распространяются на всех представителей этого класса, хотя лакто-ны неодинаковы по структуре, а их эффект может различаться (15-17).
В настоящей работе впервые представлены данные по биоцидному действию новых полусинтетических производных авермектина В1 на оли-гохеты, что позволило отобрать несколько перспективных соединений — 5-О-сукциноилавермектин В1, 5-О-этилсукциноилавермектин В1 и 5,4"-ди-О-этилсукциноилавермектин В1. Обнаружено снижение их токсичности (LD50 соответственно 37,85; 41,37 и 45,82 мг/кг) по сравнению с авер-мектином В1 (15-20 мг/кг) (18). В опытах in vitro с препаратами мембран мозга крыс, использованных в качестве модели для скрининга и изучения механизма действия природных и полусинтетических авермектинов, сопоставлено взаимодействие авермектина В1, ивермектина и 5-О-сукцино-илавермектина В1 с ГАМКА-рецепторами (одна из биомишеней в механизме действия подобных соединений) и выявлено, что у этих синтезированных производных максимальное ингибирование специфического связывания, оцененное радиолигандным методом, повышается.
тических целей (рис. 1) (4-8).
Цель настоящей работы — исследование биоцидных свойств полученных полусинтетических производных 16-членных макроциклических лак-тонов и их взаимодействия с ГАМКА-рецепторами.
Методика. 5-О- и 5,4"-ди-О-производные авермектина В1, ивер-мектина, моносахаридных аналогов были синтезированы нами ранее (2, 19). Их противопаразитарную активность в концентрации 15 мкг/мл изучали в экспресс-тесте на олигохетах Tubifex tubifex. Острую токсичность 5-О-сукциноил-, 5-О-этилсукциноил-, 5,4"-ди-О-этилсукциноилавермектинов В1 определяли согласно рекомендациям по доклиническим исследованиям лекарственных средств на беспородных белых лабораторных мышах массой 18-21 г (препарат вводили внутрибрюшинно) (20).
Для выполнения радиорецепторного анализа авермектин В1, ивер-мектин и гемисукцинат авермектина В1 растворяли в диметилсульфоксиде (ДМСО). Влияние веществ на ГАМКА-рецепторы in vitro изучали в диапазоне концентраций 10-10-10-4 моль/л.
Препараты мембран, содержащих ГАМКA-рецепторы коры мозга крыс, готовили по методу J.E. Hawkinson с соавт. (21) в модификации. Биоматериал отбирали после декапитации. Отделяли фронтальную кору, размельчали в гомогенизаторе Potter S («Sartorius AG», Германия) в 20 объемах ледяной сахарозы (0,32 M, pH 7,1). Плотную фракцию гомогената отделяли на ультрацентрифуге Optima L-70K («Beckman Coulter, Inc.», США) в течение 10 мин при 1000 g. Супернатант повторно центрифугировали (20000 g, 20 мин). Осадок ресуспендировали в 20 мл холодной дистиллированной воды, центрифугировали (8000 g, 20 мин), супернатант и желтый надосадочный слой центрифугировали повторно при 48000 g 20 мин. Осадок суспендировали в свежеприготовленном 0,05 М Tрис-цитратном буфере (ТЦБ) (pH 7,1) и центрифугировали (48000 g, 20 мин). Полученную мембранную фракцию замораживали и хранили при -85 °С. В день эксперимента мембраны суспендировали в 40 объемах 0,05 М ТЦБ (pH 7,1) и центрифугировали при 48000 g 20 мин. Полученный осадок суспендировали в 40 объемах 0,05 М ТЦБ (pH 7,1), инкубировали при 24 °С в течение 30 мин и снова центрифугировали при 48000 g 20 мин. Конечный осадок ресуспендировали в свежем буфере.
В экспериментах по радиолигандному связыванию использовали меченный тритием [G-3H]SR 95531 («Perkin Elmer», США) с удельной активностью 49,5 Ки/ммоль. Инкубационная смесь (конечный объем 0,5 мл) содержала 50 мкл [G-3H]SR 5531, 250 мкл буфера и 200 мкл белковой суспензии мембран, для неспецифического связывания добавляли 50 мкл немеченого лиганда SR 95531 (1 мМ). Реакционную смесь инкубировали при 4 °С в течение 1 ч. По окончании инкубации пробы пропускали через стекловолокнистые фильтры GF/B («Whatman PLC», Великобритания), предварительно помещенные в 0,3 % полиэтиленимин на 2 ч. Каждую пробирку дважды промывали холодным буфером, затем фильтры дважды промывали тем же объемом буфера. Фильтры просушивали на воздухе и переносили в сцинтилляционные флаконы и заливали 5 мл сцинтилляционной жидкости (4 г PPO, 0,2 г POPOP на 1 л толуола). Радиоактивность определяли на счетчике Tri-Carb 2900TR («Perkin Elmer», США) с эффективностью счета 42-46 %. Специфическое связывание рассчитывали как разницу между общим и неспецифическим связыванием. Результаты радиолиганд-ного анализа выражали в виде концентрации, соответствующей 50 % ин-гибирования специфического связывания радиолиганда (IC50) и максимальной степени ингибирования (Imax), отражающей разность между значениями верхнего и нижнего плато (21). Концентрацию белка измеряли
по стандартной методике (22).
Эксперименты с животными выполняли в соответствии с протоколами Женевской конвенции и принципами надлежащей лабораторной практики (Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р 534342009), а также согласно рекомендациям «The Guide for the Care and Use of Laboratory Animals (National Academy Press Washington, D.C. 1996)».
Для обработки кривых по замещению связывания использовали программу GraphPad Prizm 4 Demo (https://www.graphpad.com, «GraphPad Software, Inc.», США). Статистическую обработку проводили c помощью пакета Statistica 6 (http://www.statsoft.ru, «StatSoft, Inc.», США). Приведены значения среднего арифметические (m) и стандартной ошибки среднего (SEM), достоверность различий оценивали по ¿-критерию Стьюдента при р < 0,05.
Результаты. Мы изучили биологический эффект синтезированных 5-О- и 5-О-4"-О-производных, а также ивермектина и ряда моносахарид-ных аналогов, полученных нами ранее (табл. 1).
Показатели противопаразитарной активности выбранных нами соединений (см. табл. 1) свидетельствовали о сильном биоцидном действии: после 30 мин пребывания олигохет в 1,5 % изопропаноловом растворе протестированных веществ (концентрация 15 мкг/мл) у половины особей наступала потеря двигательной активности (табл. 1). Из испытанных соединений три (5-О-сукциноил-, 5-О-этилсукциноил- и 5,4"-ди-О-этилсук-циноилавермектин В1) отобрали для оценки острой токсичности.
1. Качественное сравнение биоцидного действия полученных 16-членных лак-тонов на олигохеты ТиЫ/ех ФиЫ/ех (концентрация 15 мкг/мл)
Вещество Время, мин
30 60 180
Абамектин (контроль) +++ ++++ ++++
Ивермектин +++ ++++ ++++
Водопроводная вода (контроль) 0 0 0
Водопроводная вода:изопропанол 9:1 (контроль) 0 0 0
5-О-сукциноил-авермектин В1 ++ +++ ++++
Метиловый эфир 5-О-сукциноилавермектина В1 ++ +++ ++++
Этиловый эфир 5-О-сукциноилавермектина В1 ++ +++ ++++
Диэтиловый эфир 5,4"-ди-О-сукциноилавермектина В1 ++ +++ ++++
Этиловый эфир 5-О-малоноилавермектина В1 ++ +++ ++++
Диэтиловый эфир 5,4"-ди-О-дималоната авермектина В1 ++ +++ ++++
Гемисукцинат моносахарида авермектина В1 (5-О-сукциноил-4'-дезолеандрозил-4'-
гидроксиавермектин В1) ++ +++ ++++
Этиловый эфир 5-О-гемисукциноил-4"-О-хлорацетилавермектина В1 ++ +++ ++++
5-О-Гемисукцинат ивермектина ++ +++ ++++
Этиловый эфир 5-О-гемисукцината ивермектина ++ +++ ++++
5,4" -ди-О-сукциноиливермектин ++ +++ ++++
Диэтиловый эфир 5,4"-ди-О-сукциноиливермектина ++ +++ ++++
Этиловый эфир 5-О-малоноиливермектина ++ +++ ++++
Диэтиловый эфир 5,4"-ди-О-малоноиливермектина ++ +++ ++++
Моноавермектин-5-иловый эфир 4-[2-(4-нитрофенил)-2-оксоэтокси]-4-оксобутановой
кислоты ++ +++ ++++
Моноавермектин-5-иловый эфир 4-[2-(4-хлорфенил)-2-оксоэтокси]-4-оксобутановой
кислоты +++ +++ ++++
Моноавермектин-5-иловый эфир 4-[(4-нитробензил)-метокси]-4-оксобутановой кислоты ++ +++ ++++
Моноавермектин-5-иловый эфир 4-[1-метил-2-(4-метилфенил)-2-оксоэтокси]-4-
оксобутановой кислоты ++ +++ ++++
Моноавермектин-5-иловый эфир 4-[2-(4-хлорфенил)-1-метил-2-оксоэтокси]-4-
оксобутановой кислоты ++ +++ ++++
Моноавермектин-5-иловый эфир 4-[3-хлор- 1-(4-хлорбензоил)-пропокси]-4-
оксобутановой кислоты ++ +++ ++++
Моноавермектин-5-иловый эфир 4-{2-[(4-метилфенил)-амино]-2-оксоэтокси}-4-
оксобутановой кислоты +++ +++ ++++
Моноавермектин-5-иловый эфир 4-{2-[(4-бромфенил)-амино]-2-оксоэтокси}-4-
оксобутановой кислоты ++ +++ ++++
Примечание. 0 — нет действия, «+» — паралич менее 50 % особей, «++» — паралич 50-60 % осо-
бей, «+++» — паралич 60-80 % особей, «++++» — паралич 80-100 % особей.
У 5-О-сукциноилавермектина В1 LD50 для белых мышей составила
37,85 мг/кг, LD100 — 70,35 мг/кг, у 5-О-сукциноилавермектина В1 — соответственно 41,37 и 74,27 мг/кг, у 5,4"-ди-О-этилсукциноилавермекгина В1 — 45,82 и 78,23 мг/кг. Эти величины сопоставимы со значениями LD50 для применяемых в настоящее время авермектиновых препаратов: для абамек-тина и ивермектина — соответственно 20 и 30 мг/кг (18).
Клинические проявления токсического воздействия соединений были сходными (мышечный тремор, судороги). У всех животных наблюдали дискоординацию движений с последующим сильным угнетением: мыши лежали, реакции на внешние раздражители отсутствовали, гибель наступала через 20-30 мин. При вскрытии павших и убитых в конце опытов мышей видимых патологоанатомических изменений не отмечали. Следовательно, испытанные вещества по степени воздействия относятся ко второму классу опасности в соответствии с нормативами ГОСТ 12.1.007-76.
При изучении влияния на ГАМКА-рецепторы in vitro немеченый SR 95531 — бромистый 2-(3-карбоксипролил)-3-амино-6-(4метоксифен-ил)пиридазин (габазин, конкурентный антагонист ГАМКА-рецепторов) почти полностью активно замещал [G-3H]SR 95531 в местах связывания (IC50 145 нМ). Авермектин B1 в тех же условиях ингибировал связывание [G-3H]SR 95531 лишь частично (Imax 22,0±1,2 %) (рис. 2, табл. 2).
Рис. 2. Кривая вытеснения радиолиганда немеченым SR 95531 и авермектинами при специфическом связывании [G-3ff|SR 95531 с мембранами коры мозга крыс: 1 — авермектин B1, 2 — ивермектин, 3 — гемисук-цинат авермектина В1, 4 — SR 95531; Log С — логарифм молярной концентрации соединения.
Оригинальное производное авермектина B1 — гемисук-цинат авермектина B1, а также ивермектин показали себя как более активные ингибиторы: у них Imax увеличились на треть (соответственно до 35,9±1,4 и 33,5±1,4 %; p < 0,05). При этом все три исследуемых вещества имели близкие значения IC50 в микромолярном диапазоне (см. табл. 2).
Из этих результатов следует, что химическая модификация молекулы авермектина В1 существенно усиливала конкурентную активность оригинального соединения — 5-О-сукциноилавермектина за места связывания [G-3H]SR 95531 с ГАМКА-рецепторами. Использование меченых антител
2. Эффективность замещения у авермектинов при против ГАМК в экспе-специфическом рецепторном связывании [G-ЗЩ риментах с нематодами SR 95531 с мембранами коры мозга крыс (ш+SEM) показало, что 26 из 302
нейронов Caenorhabditis elegans ГАМК-ергические (23), а с помощью генетического скрининга удалось идентифицировать в них шесть генов, необходимых для выпол-
Вещество
IC50, мкмоль/л
Im
%
Авермектин В1 2,31±0,18 22,0±1,2
Ивермектин 1,61±0,14 33,5±1,4
Гемисукцинат авермектина В1 1,69±0,13 35,9±1,4
Примечание. 1С50 — концентрация, вызывающая 50 % ингиби-рования специфического связывания радиолиганда; 1тах — максимальная степень ингибирования связывания лиганда, отражающая разность между значениями верхнего и нижнего плато.
нения нейрональной функции ГАМК (24).
Предполагается, что все три авермектина действуют как аллостери-ческие модуляторы специфического конкурентного лиганда ГАМКд-ре-цептора SR 95531 (габазина) (25). Это ГАМК-производное ариламинопи-ридазина — конкурентный антагонист рецепторов у млекопитающих, тогда как у беспозвоночных более активно вещество SR 95103 — 2-(3-кар-боксипролил)-3-амино-4-метил-6-фенилпиридазин (26). Недавние исследования в нескольких лабораториях показали, что первичными мишенями макроциклических лактонов служат глутамат-зависимые хлоридные каналы (4, 27). Их не обнаруживают у млекопитающих, однако они относятся к так называемому семейству Cys-петлевых канальных рецепторов, которое включает ГАМК-, глициновые, никотиновые и серотониновые-3 рецепторы. Это, в частности, позволило использовать ГАМКА-рецептор мозга крыс в качестве модели для скрининга и изучения механизма действия природных и полусинтетических авермектинов.
Таким образом, при изучении биоцидного действия серии 5-О-замещенных авермектинов установлено, что 1,5 % раствор 5-О-сукцино-ил-, 5-О-этилсукциноил-, 5,4"-ди-О-этилсукциноилавермектина В1 в течение 60 мин полностью парализуют олигохет. Значения LD50 этих соединений (при введении мышам внутрибрюшинно в дозе 37-47 мг/кг) ниже или сравнимы с таковыми у известных аналогов. При этом указанные вещества по степени воздействия на организм в соответствии с нормативами ГОСТ 12.1.007-76 относятся ко второму классу опасности, то есть могут рассматриваться как перспективные противопаразитарные средства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Архип о в И.А. Антигельминтики: фармакология и применение. М., 2009 (ISBN 978-585941-305-8).
2. Джафаров М.Х. Эволюция химиотерапии гельминтозов животных и человека (обзор). Сельскохозяйственная биология, 2013, 4: 26-44.
3. Nobelforsamlingen. The Nobel Assembly at Karolinska Institutet. The 2015 Nobel Prize in Physiology or Medicine. Режим доступа: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medi-cine/laureates/2015/press.pdf. Без даты.
4. Campbell W.C. History of avermectin and ivermectin, with notes on the history of other macrocyclic lactone antiparasitic аgents. Curr. Pharm. Biotechnol., 2012, 13(6): 853-865 (doi: 10.2174/138920112800399095).
5. Omura S. Ivermectin: 25 years and still going strong. Int. J. Antimicrob. Agents, 2008, 31: 91-98 (doi: 10.1016/j.ijantimicag.2007.08.023).
6. Pitterna T., Cassayre J., Huter O., Jung P.M., Maienfisch P., Kessa-b i F.M., Quaranta L., Tobler H. New ventures in the chemistry of avermectins. Bioorg. Med. Chem., 2009, 17: 4085-4095 (doi: 10.1016/j.bmc.2008.12.069).
7. Dzhafarov M.Kh., Mirzaev M.N., Urazaev D.N., Maksimov V.I. Antiparasitic activity of adermectin and compounds of a steroid nature. Russian Agricultural Sciences, 2010, 36(2): 130-132 (doi: 10.3103/S1068367410020163).
8. Джафаров М.Х., Мир заев М.Н., Заварзин И.В. Противопаразитарная активность фамектина и некоторых соединений различной химической природы. Сельскохозяйственная биология, 2011, 2: 108-111.
9. Raymond V., Sattelle D.B. Novel animal-health drug targets from ligand-gated chloride channels. Nat. Rev. Drug Discov., 2002, 1: 427-436 (doi: 10.1038/nrd821).
10. Estrada-Mo ndrago n A., Lynch J.W. Functional characterization of ivermectin binding sites in a1 p2y2LGABA(A) receptors. Front. Mol. Neurosci., 2015, 8: 55 (doi: 10.3389/fnmol.2015.00055).
11. Wolstenholme A.J., Rogers A.T. Glutamate-gated chloride channels and the mode of action of the avermectin/milbemycin anthelmintics. Parasitology, 2005, 131: S85-S95 (doi: 10.1017/S0031182005008218).
12. Lynagh T., Lynch J.W. Molecular mechanisms of Cys-loop ion channel receptor modulation by ivermectin. Front. Mol. Neurosci., 2012, 5: 60 (doi: 10.3389/fnmol.2012.00060).
13. Yoluk O., Br о mstrup T., Bertaccini E.J., Trudell J.R., Lindahl E. Stabilization of the GluCl ligand-gated ion channel in the presence and absence of ivermectin. Biophys. J., 2013, 105: 640-647 (doi: 10.1016/j.bpj.2013.06.037).
14. Pang S., Qi S., Ran Z., Song X., Li X., Wang C., Duan L. Synergistic effect of
gamma-aminobutyric acid with avermectin on Bombyx mori. J. Food Agric. Environ., 2013, 11(1): 1022-1024.
15. Cobb R., Boeckh A. Moxidectin: a review of chemistry, pharmacokinetics and use in horses. Parasites Vectors, 2009, 2(Suppl 2): S5 (doi: 10.1186/1756-3305-2-S2-S5).
16. Prichard R., M e nez C., Lespine A. Moxidectin and the avermectins: Consanguinity but not identity. International Journal of Parasitology: Drugs and Drug Resistance, 2012, 2: 134-153 (doi: 10.1016/j.ijpddr.2012.04.001).
17. Me nez C., Sutra J.-F., Prichard R., Lespine A. Relative neurotoxicity of ivermectin and moxidectin in Mdr1ab (2/2) mice and effects on mammalian GABA(A) channel activity. PLOS, 2012, 6(11): e1883 (doi: 10.1111/jnc.13644).
18. Lank as G.R., Gordon L.R. Toxicology. In: Ivermectin and avermectin /W.C. Campbell (ed.). Springer-Verlag, NY, 1989: 89-112.
19. Чернобурова Е.И., Лищук В.А., Овчинников К.Л., Колобов А.В., Джа-фаров М.Х., Василевич Ф.И., Заварзин И.В. Взаимодействие 5-О-сукцино-илавермектина В1 с алкилирующими агентами. Известия РАН. Серия химическая, 2016, 12: 2965-2969.
20. Миронов А.Н., Бунятян Н.Д., Васильев А.Н., Верстакова О.Л., Журавлева М.В., Лепахин В.К., Коробов Н.В., Меркулов В.А., Орехов С.Н., Сакаева И.В., Утешев Д.Б., Яворский А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Ч. I. М., 2012: 13-25.
21. Hawkinson J.E., A c o s t a-B u r ru e l M., Kimbrough C.L., Goodnough D.B., Wood P.L. Steroid inhibition of [3H]SR 95531 binding to the GABAa recognition site. Eur. J. Pharmacol., 1996, 304: 141-146 (doi: 10.1016/0014-2999(96)00090-8).
22. Lowry O.H., Rosenbrough N.J., Farr A.L., Randall R.J. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., 1951, 193: 265-275.
23. Schuske K., Beg A.A., Jorgensen E.M. The GABA nervous system in C. elegans. Trends Neurosci., 2004, 27: 407-414 (doi: 10.1016/j.tins.2004.05.005).
24. W o l s t e n h o l m e A.J. Surviving in a toxic world. Science, 2012, 335: 545-546 (doi: 10.1126/science. 1218166).
25. M a k s a y G. Differential effects of thiocyanate on the binding thermodynamics of bicuculline methiodide versus SR95531 (Gabazine) to the y-aminobutyric acid receptor-ionophore complex. Biochem. Pharmacol., 1998, 56: 729-731 (doi: 10.1016/S0006-2952(98)00064-1).
26. Duittoz A.H., Martin R.J. Effects of the arylaminopyridazine-GABA derivatives, SR95103 and SR95531 on the Ascaris muscle GABA receptor: the relative potency of the antagonists in the Ascaris is different to that at vertebrate GABAa receptors. Comp. Biochem. Physiol., 1991, 98C: 417-422 (doi: 10.1016/0742-8413(91)90227-K).
27. Nakao T., Banba Sh., Hi rase K. Comparison between the modes of action of novel meta-diamide and macrocyclic lactone insecticides on the RDL GABA receptor. Pestic. Biochem. Phys., 2015, 120: 101-108 (doi: 10.1016/j.pestbp.2014.09.011).
1ФГБОУ ВО Московская государственная академия Потупила в редакцию
ветеринарной медицины и биотехнологии—МВА 8 июня 2016 года
им. К. И. Скрябина,
109472 Россия, г. Москва, ул. Академика Скрябина, 23, e-mail: mxd123@mail.ru;
2ФГБНУ НИИ фармакологии им. В.В. Закусова, 125315 Россия, г. Москва, ул. Балтийская, 8, e-mail: kovalev@academpharm.ru;
3ФГБУН Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, 119991 Россия, г. Москва, Ленинский просп., 47, e-mail: zavi@ioc.ac.ru
Sel'skokhozyaistvennaya biologiya [Agricultural Biology], 2016, V. 51, № 6, pp. 875-882
DERIVATIVES OF 16-MEMBERED MACROCYCLIC LACTONES: ANTIPARASITIC PROPERTIES AND INTERACTION WITH GABAa
RECEPTORS
M.Kh. Dzhafarov1, F.I. Vasilevich1, G.I. Kovalev1, 2, K.S. Krivonos1, I.I. Tsepilova1, I.V. Zavarzin3, E.V. Vasil'eva2
Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology—K.I. Skryabin Moscow Veterinary Academy, 23, ul. Akademika Skryabina, Moscow, 109472 Russia, e-mail mxd123@mail.ru;
2V.V Zakusov Research Institute of Pharmacology, Federal Agency of Scientific Organizations, 8, ul. Baltiiskaya, Moscow, 125315 Russia, e-mail kovalev@academpharm.ru;
3N.D. Zelinsky Institute of Organic Chemistry, Federal Agency of Scientific Organizations, 47, Leninskii prosp.,
119991 Russia, e-mail zavi@ioc.ac.ru Acknowledgements:
Supported by Russian Science Foundation, grant № 15-16-00019
Received June 8, 2016 doi: 10.15389/agrobiology.2016.6.875eng
Abstract
Searching for antiparasitics with a different mode of action than existing drugs, and (or) with the same but much more effective mechanisms is necessary to periodically update the applicable protection chemicals. For the first time we here present data on the biocidal action of new semisyn-thetic derivatives of avermectin B1 that we have synthetized earlier. These are the 16-membered macrocyclic lactones, the representatives of an important class of anthelmintics. In 2015 S. Omura (Japan) and W. Campbell (USA) who discovered this avermectin group, were awarded the Nobel Prize in physiology and medicine. In our study the oligochaetes Tubificidal tubifex were used as a test-object. The original chemicals and synthetized derivatives tested were avermectin B1 (abamectin), ivermectin, monosaccharide analogues of abamectin and ivermectin, namely abamectin, ivermectin, 5-O-succinyl avermectin B1, methyl ester of 5-O-succinyl avermectin B1, ethyl ester of 5-O-succinyl avermectin B1, diethyl ester of 5,4"-di-O-succinyl avermectin B1, ethyl ester of 5-O-malonyl avermectin B1, diethyl ester of 5,4"-di-O-dimalonyl avermectin B1, monosaccharide hemi-succinate of avermectin B1 (5-O-succinyl-4'-dezoleandrozyl-4'-hydroxyavermectin B1), ethyl ester of 5-O-succinyl-4-O-chloroacetyl avermectin B1, 5-O-succinyl ivermectin, ethyl ester of 5-O-suc-cinoyl ivermectin, 5,4"-di-O-succinyl ivermectin, diethyl ester of 5,4"-di-O-succinyl-ivermectin, ethyl ester of 5-O-malonylivermectin, diethyl ester of 5,4"-di-O-dimalonyl ivermectin, monoaver-mectin-5-yl ester of 4-[2-(4-nitrophenyl)-2-oxoethoxy]-4-oxobutanoic acid, monoavermectin-5-yl ester of 4-[2-(4-chlorophenyl)-2-oxoethoxy]-4-oxobutanoic acid, monoavermectin-5-yl ester of 4-[(4-nit-rophenyl)-methoxy]-butanoic acid, monoavermectin-5-yl ester of 4-[1-methyl-2-(4-methylphenyl)-2-oxoethoxy]-4-oxobutanoic acid, monoavermectin-5-yl ester of 4-[2-(4-chlorophenyl)-1-methyl-2-oxoethoxy]-4-oxobutanoic acid, monoavermectin-5-yl ester of 4-[3-chloro-1-(4-сhlorbenzoil)-pro-poxy]-4-oxobutanoic acid, monoavermectin-5-yl ester of 4-{2-[(4-methylphenyl)-amino]-2-oxoeth-oxy}-4-oxobutanoic acid and monoavermectin-5-yl ester of 4-{2-[(4-bromophenyl)-amino]-2-oxo-ethoxy}-4-oxobutanoic acid. The acute toxicity (LD50) of the most effective ones, 5-O-succinyl avermectin B1, 5-O-ethylsuccinyl avermectin B1 and 5,4"-di-О-ethylsuccinyl avermectin B1, for intra-peritoneally challenged white mice was 37.85; 41.37 and 45.82 mg/kg, respectively. We also used membrane preparations of rat brain as in vitro model for screening and studying activity of natural and semi-synthetic avermectins. A radioligand [G-3H]SR 95531 binding assay of avermectin B1, ivermectin, and 5-O-succinyl avermectin B1 interaction with GABA-receptors (the biotargets for these compounds) showed a 30 % increase of maximal inhibition (Imax) of specific binding by hemi-succinate derivative of avermectin B1 when compared to original avermectin B1.
Keywords: 16-membered macrocyclic lactones, avermectins, avermectin monosaccharides, 5-O-succinyl avermectin B1, 5-O-ethylsuccinyl avermectin B1, 5,4"-di-O-ethylsuccinyl avermectin B1, antiparasitics, oligochaeta Tubifex tubifex, GABAA-receptor, radioligand binding assay.
Научные собрания BACTERIOPHAGE 2017 (17-19 January 2017, online event, United Kingdom)
Organization: Euroscicon
Subdisciplines: biology, microbiology, molecular biology, biochemistry, medicine, biotechnology, virology
This is the FIRST live streamed only, three day professional conference discussing bacteriophages. This annual event will discuss emerging research relating to bacteriophage structure and mechanism of action, and their application in medical and industrial biotechnologies.
As one of the most abundant biological entities on earth, bacteriophages are major drivers of bacterial adaptive evolution through the predator-prey roles of the phage-bacterium interaction and through the adaptive impacts of lysogeny and lysogenic conversion. Bacteriophage biology underpins many biochemical reagents and technologies, indispensible for modern molecular biology, and phages continue to be exploited in several areas of biotechnology, including diagnostics, prophylaxis and other aspects of food microbiology. Furthermore, the use of bacteriophages as natural alternatives to antibiotics (known as phage therapy) are of increasing interest for the treatment of human and animal disease in the face of rising levels of antibiotic resistance. This meeting will bring together researchers working with phages across these disciplines to encourage collaboration and knowledge sharing. This event is aimed at those interested in the biology of bacteriophages and their applications in biotechnology, including research scientists, academics and pharmaceutical professionals.
Contacts: http://lifescienceevents.com/phage2017/
Information: http://www.globaleventslist.elsevier.com/events/2017/01/bacteriophage-2017/
