Механизм действия мембраноактивного полиенового антибиотика филипина

УДК 577.352.2

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ МЕМБРАНОАКТИВНОГО ПОЛИЕНОВОГО АНТИБИОТИКА ФИЛИПИНА

Арифа Али Гасан САМЕДОВА, Камаля Фарадж ГУСЕЙНОВА, Альмида Мамед Муса САЛИМОВА

Национальная академия наук Азербайджана, Институт ботаники, Баку

Показан механизм действия малоизученного полиенового антибиотика филипина. Доказано, что в определенных концентрациях филипин формирует ионные каналы в клеточных мембранах, увеличивая проводимость мембран для ионов и органических соединений. Этот процесс связан с образованием комплексов со стериновым компонентом мембраны.

Ключевые слова: полиеновые антибиотики, бислойные липидные мембраны, филипин, ионные каналы, филипин-холестериновые комплексы, мембранная проницаемость.

Полиеновые антибиотики (ПА) хорошо известны в медицине как противогрибковые лекарственные препараты. В настоящее время известно более 200 представителей класса ПА, многие из которых (нистатин, амфотерицин В, микогептин, леворин и др.) широко применяются в практической медицине. ПА проявляют потенциальную антигрибковую активность, однако некоторые из них токсичны. Но самым важным свойством ПА является их каналообразующая активность.

Полиеновый антибиотик филипин был обнаружен Вайнтфилдом с сотр. в 1955 г. Этот антибиотик впервые был выделен на Филипинах из неизвестных до этого почвенных актиномицетов, получивших название Streptomyces filipensis, откуда и произошло название этого антибиотика. Как выяснилось позже, филипин обладает антигрибковой активностью и был идентифицирован в химическом отношении как антибиотик, относящийся к классу полиеновых макролидов [1]. В структуре филипина имеется 5 двойных связей, что позволяет причислить его к пентаеновым антибиотикам.

Цель данного исследования состояла в изучении свойств и механизма действия филипина.

Используемый для исследования исходный фи-липин представлял собой комплекс, состоящий из 4-х компонентов - филипина I (4 %), филипина II (25 %), филипина III (53 %) и филипина IV (18 %). Основной компонент ПА - филипин III соответствует структуре, предложенной О. Ceder and Н. Ryhage [2] для филипинового комплекса. Филипин I является многокомпонентной субстанцией, где каждый

из компонентов содержит на две гидроксильные группы меньше, чем филипин III. Результаты масс-спектроскопиии и ядерномагнитного резонанса (ЯМР) показали, что филипин II представляет собой 1’-деоксифилипин III. Филипин IV - изомер филипина III. ЯМР-спектры показали, что филипин IV вероятней всего эпимерная субстанция по отношению к филипину III, по крайней мере на С1 или С3.

Молекулярный механизм полиеновых антибиотиков был изучен нами на бислойных липидных мембранах (БЛМ) как наиболее адекватной модели клеточных мембран. Влияние ПА-филипина на проводимость и проницаемость плоских липидных бислойных мембран изучали в условиях режима фиксации потенциала ^оИ^е-сІатр).

Нами были проведены исследования по интегральной проводимости мембран, селективности ионных каналов, формирующихся в присутствии филипина. В концентрации 2^10_6 М он эффективно увеличивает проводимость мембран (в 105-106 раз). В его присутствии на бислойных липидных мембранах, содержащих холестерин, наблюдается резкое нарастание проводимости и мембраны остаются достаточно стабильными примерно в течение 1 часа даже при значении мембранного потенциала + 200 тУ Избирательность филипина составляет +18 тУ (концентрация антибиотика 2«10-5 М; соотношение фосфолипид/холестерин = 2:1). Мембранная проводимость липидных бислоев, не содержащих холестерин, не меняется при воздействии филипи-на. В присутствии холестерина в составе липидного бислоя под действием филипина трансмембранная

Самедова А.А. - к.б.н., вед. науч. сотр. лаб. физико-химических свойств клеточных мембран, е-mail: arifa_samedova@mail.ru

Гусейнова К.Ф.- мл. науч. сотр. лаб. физико-химических свойств клеточных мембран Салимова А.М. - мл. науч. сотр. лаб. физико-химических свойств клеточных мембран

проводимость увеличивается, т.к. филипин в комплексе со стерином образует ионные каналы в липидных мембранах, что было нами показано ранее [3, 4].

При малых концентрациях филипина (10-7М) были обнаружены одиночные ионные каналы с проводимостью 15-20 Пс, а также комбинированные ионные каналы филипин-нистатин А1 и филипин-амфотерицин В. Проводимость филипинового канала намного превышает значение хорошо изученного амфотерицинового канала. Обнаруженные каналы находятся в открытом состоянии и служат для транспорта в основном моновалентных катионов и анионов. Увеличение проводимости зависит от типа ионов в растворе и не зависит от мембранного потенциала. Возрастание тока мембраны сопровождается мгновенными последовательными изменениями мембранного потенциала и не зависит от предыдущего значения приложенного к мембране потенциала. Филипиновые каналы имеют два основных состояния - проводящее и непроводящее, за время жизни канала в мембране наблюдаются редкие переходы в непроводящее состояние [5]. Согласно модели, предложенной De Kruyff [6], можно предположить, что филипиновый канал также как амфотерициновый собирается из двух полупор, находящихся по разные стороны мембраны. Наблюдалось также нарастание проводимости при добавлении филипина по одну сторону мембраны, а по другую сторону - нистатина А1 или амфотерицина В. Филипин при введении его только с одной стороны мембраны не приводит к увеличению проводимости в концентрации 10-5М, однако при добавлении его с противоположной ее стороны в той же концентрации наблюдается резкое увеличение проводимости мембран. Как уже отмечалось выше, в ответ на создание 10-кратного градиента мембрана становится избирательно проницаемой для ионов калия. В присутствии филипина не наблюдается реверсия мембранного потенциала.

Таким образом, показано, что в основе механизма действия филипина лежит формирование им в стеринсодержащих мембранах ионных каналов с определенным размером. При малых концентрациях антибиотика (10-6—10 -7М) увеличивается проницаемость клеточных и липидных мембран для ионов и органических соединений, а более высокие концентрации филипина приводят к лизису клеток. Филипин взаимодействует со стеринами клеточных мембран, образуя в них ионные каналы, что согласуется с нашими и данными других авторов [2, 5-7], тем самым увеличивая проводимость мембран клеток для ионов и неэлектролитов. Проведенные нами исследования подтверждают, что филипин является мембраноактивным и каналообразущим соединени-

ем. Результаты экспериментов анализируются, исходя из действия ПА на мембранную проницаемость плоских липидных мембран.

Литература

1. Касумов Х.М. Современные представления о механизме действия полиеновых антибиотиков - взаимосвязь между структурой и функцией // Антибиотики. 1981. 26(2): 143-155.

Kasumov Kh.M. Modern conceptions of polyene antibiotics action and its mechanism - the relationship between function and structure // J. Antibiotics. 1981. 26 (2): 143-155.

2. Ceder O., Ryhage H. The Structure of Filipin // Acta Chem. Scand. 1964. 18: 558-561.

3. Самедова А.А. Действие филипина и индивидуальных компонентов нистатина на проводимость бислойных липидных мембран // Известия АН Азербайджана. Серия Биологические науки. 1984. 6: 118-121.

Samedova A.A. The action of filipin and nistatin’s individual compounds on the conductance of bilayer lipid membranes // Proceedings of Azerbaij an Academy of Sciences. Biological Sciences. 1984. 6: 118-121.

4. Самедова А.А. Физико-химические свойства мембраноактивного каналообразующего полиенового антибиотика филипина // Сборник трудов Института ботаники. Нац. академия наук Азербайджана, 2006. 219-222.

Samedova A.A. Physico-chemical properties of membrane-active channel-forming polyene antibiotic filipin // Collected articles Institute of Botany Azerbaijan National academy of Sciences. 2006. 236-238.

5. Norman A.W., Demel R.A., De Kruyff B. et al. Studies on the biological properties of polyene antibiotics: comparison of other polyenes with filipin in their ability to interact specifically with sterol // B.B.A. 1973. 200 (1): 1-14.

6. Касумов Х.М., Каракозов С.Д., Самедова А.А. и др. Исследование механизма взаимодействия различных по структуре полиеновых антибиотиков с липидными мембранами // Биофизика. 1984. 1: 177-203.

Kasumov Kh.M., Karakozov S.D., Samedova A.A. et al. The research of interaction mechanism between different-structure polyene antibiotics and lipid membranes // J. Biophysics. 1984. (1): 177-203.

7. Samedova A.A., Kasumov Kh.M. The relationship between the structure and function of polyene antibiotics as physiologically active substances // East. Med. J. 1998. 3(1-2): 78-80.

THE MECHANISM OF THE ACTION OF MEMBRANE-ACTIVE POLYENE ANTIBIOTIC FILIPIN Arifa Ali Hasan SAMEDOVA, Kamalya Faraj HUSEYNOVA, Almida Mamed Musa SALIMOVA

Azerbaijan National Academy of Sciences, Institute of Botany, Baku

There is the mechanism of action of polien antibiotic filipin at this data. We can proved that filipin forms ionic channels at the cell membranes in the determined concentrations increasing the membrane’s conductivity for ions and organic substances. This process connects with the formation of complexes with sterol’s compound of the membrane.

Key words: polyene antibiotics, bilayer lipid membranes, filipin, ionic channels, filipin-cholesterol complexes, membrane permeability

Samedova A.A. - Cand. Biol. Sci., leading scientific researcher of lab. physico-chemical properties of cell membranes, E-mail: arifa_samedova@mail.ru

Huseynova K.F. - junior scientist of lab. physico-chemical properties of cell membranes Salimova A.M. - junior scientist of lab. physico-chemical properties of cell membranes

УДК 616-037-07

ДИАГНОСТИКА ЭТИОТРОПНЫХ ФАКТОРОВ РАЗВИТИЯ ВОСПАЛИТЕЛЬНОПРОЛИФЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ НОСА СОЧЕТАЮЩИХСЯ С БРОНХИАЛЬНОЙ АСТМОЙ

1Владимир Петрович САМСОНОВ, 2Виктор Моисеевич КАТОЛА, 1Элла Владимировна ЗАХАРОВА, 1Елена Владимировна ЗАВАРЗИНА, Константин Владимирович САМСОНОВ,

1Олег Геннадьевич КУЗЬМИН

1 Дальневосточный научный центр физиологии и патологии дыхания СО РАМН, Благовещенск 2Институт геологии и природопользования ДВО РАН, Благовещенск

У 191 больного хроническим полипозным риносинуситом, сочетающимся с бронхиальной астмой, в 100 % выявлены на полипах носа L-формы бактерий и активность эндотоксикоза в крови.

Ключевые слова: этиотропные факторы, эндотоксикоз, полипы носа, бронхиальная астма

Известно, что у 42,5 % больных полипозным бронхиальной астмой (БА) средней степени тяжести риносинуситом диагностируют воспалительные за- в возрасте от 18 до 62 лет с длительностью заболе-болевания дыхательных путей [1, 2], однако роль вания от 1 года до 27 лет. У всех больных был вы-бактериальной инфекции в возникновении полипов явлен сопутствующий хронический риносинусит, у носа до сих пор остается спорной. 43 % - дополнительно хронический фарингит. Бак-

Цель исследований - определить роль бактери- териологические исследования проводились с ис-альной микрофлоры носа и ее токсинов в возникно- пользованием традиционных микробиологических вении полипозного риносинусита, сочетающегося с методов [3].

бронхиальной астмой (БА). Определение L-форм бактерий на слизистых

Был обследован 191 больной хроническим по- носовых раковин и полипах носа осуществляли с липозным риносинуситом (ХПРС), сочетающимся с помощью сканирующего электронного микроско-

Самсонов В.П. - д.м.н., профессор, зам. директора по научной и лечебной работе, e-mail: cfpd@amur.ru

Катола В.М. - к.м.н., вед. науч. сотр. лаб. экологического мониторинга

Захарова Э.В. - к.м.н., науч. сотр. лаб. коррекции НЗЛ

Заварзина Е.В. - к.м.н., науч. сотр. лаб. коррекции НЗЛ

Самсонов К.В. - к.м.н., ст. науч. сотр. лаб. коррекции НЗЛ

Кузьмин О.Г. - зав. отоларингологическим отделением клиники