Введение к работе
Актуальность работы. Важнейшим событием в лечении сердечнососудистых заболеваний явилось открытие и внедрение в лечебную практику группы лекарственных средств, продуцируемых микроорганизмами - статинов, способных снижать уровень холестерина в крови пациентов. При этом оказалось, что статины и их полусинтетические аналоги являются биологически активными соединениями, проявляющими значительный плейотропный эффект - выступают в роли иммуносупрессоров нового типа и являются низкоактивными фунгицидными антибиотиками. Показано, что ловастатин способен модулировать длину теломеров лимфоцитов у пациентов, длительно принимавших препарат (Brouilette, 2007). Также, согласно последним исследованиям, гиполипидемические препараты из группы статинов, а именно ловастатин, могут применяться в комплексном лечении рака, значительно облегчая симптомы и останавливая распространение опухоли (Cantrell, 2009, Чочиева, 2006).
Из литературных данных известно, что специфические ингибиторы теломеразной активности (ТА) в клинике не применяются, но спрос на такие соединения для науки и практики очень велик, поэтому поиск и получение модуляторов образования теломеразы является весьма перспективным.
Гиполипидемические препараты в высокой концентрации ингибируют образование биопленок (Пужевская и др., 2009) и могут применяться в комплексной терапии после некардиологических операций для предотвращения различных инфекций, в том числе псевдомонадных, а также проявляют антиоксидантную активность (Пужевская, 2009). В связи с плейотропностью эффектов гиполипидемических соединений при длительном применении препаратов группы статинов в высокой дозе часто происходит развитие побочных эффектов в виде гиперферментемии, миопатии, рабдомиолиза. Эти данные определяют необходимость поиска новых природных соединений, проявляющих гиполипидемическую активность с улучшенными свойствами; с другой стороны, поиск новых гиполипидемических соединений можно рассматривать и как метод поиска природных соединений, затрагивающих различные стороны биогенеза живой клетки, специфичность и перспективность которых раскрываются при их детальном и всестороннем исследовании.
В лаборатории коллекции культур Государственного научного центра антибиотиков (ГНЦА) были выделены и отобраны штаммы микроорганизмов, продуцирующие метаболиты, ингибирующие синтез холестерина в клетках гепатоцитов человека по включению меченого Н ацетата в холестерин, при контроле отсутствия или небольшого снижения его включения в белок (Бибикова и др., 2003). Эффективность комплексных препаратов была оценена на кроликах с экспериментальной гиперхолестеринемией. Было показано, что эти препараты в значительно меньших концентрациях, чем субстанция ловастатина, ингибировали синтез общего холестерина, синтез триглицеридов, увеличивали уровень липопротеидов высокой плотности (ЛПВП) и снижали уровень липопротеидов низкой плотности (ЛПНП).
Исходя из всего вышесказанного, можно заключить, что широкое исследование биологического потенциала природных соединений, проявляющих гиполипидемические свойства, на наличие антибиотической активности, способность ингибировать механизм кворум-сенсинг (quorum sensing, QS) бактерий и влияние на фермент теломеразу, является важным и перспективным направлением и определяет актуальность данной работы.
Целью работы являлось изучение биологической активности комплексных природных соединений с гиполипидемической активностью, продуцируемых актиномицетами.
В связи с поставленной целью основные задачи исследования были сформулированы следующим образом.
-
Изучение антибиотического спектра исследуемых соединений.
-
Оценка спектра антигрибковой активности штамма №59.
-
Изучение действия комплексных природных соединений на образование бактериальных аутоиндукторов.
-
Определение влияния изучаемых соединений на экспрессию факторов вирулентности ряда бактерий и образование бактериальных биопленок.
-
Оценка совместного действия изучаемых соединений с гентамицином.
-
Изучение действия соединений на фермент теломеразу и возможности ингибирования опухолевых процессов.
-
Изучение морфологической изменчивости отобранных штаммов.
-
Проведение первоначальной селекции отобранных штаммов- продуцентов.
-
Подбор питательных сред (из числа известных) для изучаемых штаммов и разработка рецептуры питательной среды для глубинного культивирования.
Научная новизна работы. Впервые показано, что природные комплексные соединения с гиполипидемической активностью, продуцируемые актиномицетами, проявляют широкий спектр биологической активности.
Изучен антибиотический спектр природных гиполипидемических соединений, показаны их антифунгальные и антибактериальные свойства.
Впервые изучено влияние комплексных природных гиполипидемических соединений на образование бактериальных аутоиндукторов, отобраны штаммы, оказывающие воздействие на экспрессию факторов вирулентности бактерий (например, образование пиоцианина клиническим штаммом Pseudomonas aeruginosa 71) и ингибирующие образование биопленки штаммом Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853.
Отобран штамм актиномицета, продуцирующий, предположительно, новое природное соединение, эффективно ингибирующее теломеразную активность в лизатах клеток опухолевых линий (Jurkat, рак молочной и предстательной железы).
Разработаны методы выделения и очистки ингибитора теломеразы. Получены физико-химические характеристики ингибитора, позволяющие оценить соединение как новый ингибитор ТА.
Практическая значимость работы. На основании результатов исследования биологического действия комплексных препаратов было отобрано несколько перспективных соединений - природных ингибиторов QS, а также было получено новое соединение - ингибитор ТА.
Полученные данные показывают, что отобранные штаммы и продуцируемые ими соединения являются перспективными для разработки и создания эффективных средств антибактериальной терапии, а также высокоспецифичных противоопухолевых препаратов. Они также могут быть использованы и для фундаментальных исследований в области коммуникаций бактерий и изучения опухолевых процессов.
Апробация работы и публикации по теме исследования. Результаты исследований доложены на конференциях: Московской международной научно-практической конференции "Биотехнология: экология крупных городов" (Москва, Россия, 2010); 5-ой международной конференции «Genomics, Proteomics, Bioinformatics and Nanobiotechnology for Medicine» (GPBNM-2010, St.Petersburg-Kizhi-Mandrogy-Valaam-Kovenets- St.Petersburg, Russia); 14й и 15й Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых (Пущино, Россия, 2010, 2011); 1-ой международной научно-практической конференция «Постгеномные методы анализа в биологии, лабораторной и клинической медицине» (Москва, Россия, 2010); 22nd International Congress on Anti-Cancer Treatment, (Paris, France, 2011); VI Московском международном конгрессе "Биотехнология: состояние и перспективы развития" (Москва, Россия, 2011); 5th European Young Investigator Conference (Frankfurt-Oder/Slubice, Germany/Poland, 2011).
Работа была отмечена медалями на Конкурсах молодых ученых, проходящих в рамках международного конгресса «Биотехнология - перспективы развития» (в 2010 и 2012 гг.), а также заняла призовое место на Конкурсе молодых ученых международной Пущинской школы-конференции в 2010 году.
По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ, среди них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 110 листах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов исследования и их обсуждения, общего заключения, выводов и списка литературы, включающего 170 источников. Диссертация иллюстрирована 23 рисунками и 13 таблицами.
