Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

ВЛИЯНИЕ ПОЛИФЕНОЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА РАЗЛИЧНЫЕ ПОДТИПЫ НЕЙРАМИНИДАЗЫ ВИРУСА ГРИППА А

Турмагамбетова А.С. 1 Соколова Н.С. 1 Алексюк М.С. 1 Анаркулова Э.И. 1 Богоявленский А.П. 1 Березин В.Э. 1
1 РГП на ПХВ «Институт микробиологии и вирусологии» КН МОН РК
В настоящее время для лечения инфекционных заболеваний все чаще используют биологически активные вещества растительного происхождения, обладающие меньшим побочным действием, чем синтетические препараты и сходные по структуре и действию с естественными компонентами организма человека. В настоящей работе проведено сравнительное изучение способности веществ полифенольной природы подавлять нейраминидазу вируса гриппа. Показано, что препарат дигидрокверцитин обладал одинаковой способностью эффективно снижать активность разных подтипов нейраминидазы вируса гриппа А. Отсутствие двойной связи между 2 и 3 атомами углерода в С кольце фенольного соединения, делало его наиболее активным против нейраминидазы подтипа N2, а наличие метильной группы значительно снижало антинейраминидазную активность вещества. Наличие гидроксильных групп в положении С-3, 5, 7 С и А колец фенолов способствует подавлению активности нейраминидазы подтипа N1 вируса гриппа А, а добавление углеводного компонента по 3-О положению С кольца значительно снижает антинейраминидазную активность вещества. Изученные вещества полифенольной природы одинаково эффективно снижали активность нейраминидазы вируса гриппа А подтипа N6. Подобные исследования позволят разработать экспериментально обоснованные рекомендации к применению медикаментозных средств направленного действия, как для профилактики, так и для лечения вируса гриппа.
вирус гриппа
полифенолы
нейраминидазная активность
1. Урбах В.Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских исследованиях. – М.: Медицина, 1975. – 296 с.
2. Aminoff D. Method for the quantitative estimation of N-acetylneuraminic acid and their application to hydrolysates of sialomucoids // Biochem. J. – 1961. – Vol. 81. – P. 384–392.
3. Barclay L. Amantadine and Rimantadine should not be used for influenza this season CME/CE // MMWR Dispatch. – 2006. – V. 55. – P. 1–2.
4. Ferraris O., Lina B. Mutations of neuraminidase implicated in neuraminidase inhibitors resistance // J. Clin. Virol. – 2008. – V. 41. – P. 9–13.
5. Hayden F.G. Antiviral resistance in influenza viruses – implications for management and pandemic response // NEJM. – 2006. – V. 354, № 8. – P. 785–788.
6. Meijer a A., Rebelo-de-Andrade H., Correia V., et.al. Global update on the susceptibility of human influenza viruses to neuraminidase inhibitors // Antiviral Research. – 2014. – Vol. 110. – P. 31–41.
7. Preziosi P. Influenza pharmacotherapy: present situation, strategies and hopes // Expert Opin. Pharmacotherapy. – 2011. – V. 12, № 8. – P. 1523–1549.
8. Shobugawa Y., Saito R., Sato I. et.al. Clinical effectiveness of neuraminidase inhibitors—oseltamivir, zanamivir, laninamivir, and peramivir – for treatment of influenza A(H3N2) and A(H1N1)pdm09 infection: an observational study in the 2010–2011 influenza season in Japan // J Infect Chemother. – 2012. – Vol. 18. – P. 858–864.
9. Thompson W.W., Shay D.K., Weintraub E. et al. Influenza associated hospitalizations in the United States // JAMA. – 2004. – V. 292. – P. 1333–1340.

Несмотря на предпринимаемые усилия, направленные на борьбу с инфекционными заболеваниями, их уровень распространения не только не сокращается, но даже возрастает. Ежегодно во всем мире заболевает около 2 млрд человек, из которых гибнет более 17 млн [9]. При этом начало третьего тысячелетия характеризуется ярко выраженной тенденцией к преобладанию заболеваний вирусной этиологии в общей структуре инфекционной патологии человека и животных, среди которых основными являются острые респираторные вирусные инфекции.

На сегодняшний день существует не менее 3 основных групп этиотропных противогриппозных лекарственных препаратов:

1. Блокаторы М2 ионных каналов вируса гриппа А (амантадин и ремантадин).

2. Ингибиторы функции нейраминидазы вируса гриппа А и В (осельтамивир и занамивир).

3. Другие препараты (рибавирин, интерферон, индукторы интерферонов и т.д.).

Большую проблему представляет появление новых вариантов вирусов, устойчивых к лекарственным противовирусным препаратам [8]. В 2006 г. Центр контроля заболеваний и профилактики США опубликовал материалы, согласно которым в последние годы отмечена необычайно высокая резистентность (более 90 %) вируса гриппа H3N2 к адамантанам [5]. По данным L. Barclay, резистентность вируса гриппа H3N2 к амантадину и римантадину в мире увеличилась с 1,8 % в 2001–2002 гг. до 12,3 % в 2003–2004 гг. [3].

Ранее считалось, что развитие резистентности вируса гриппа к ингибиторам нейраминидазы встречается редко и не является клинической проблемой. Частота резистентности клинических изолятов вируса гриппа А в 2001 году не превышала 1,5 % (резистентность к осельтамивиру составляла 0,32 % у взрослых и 4,1 % у детей), а среди штаммов гриппа В резистентных к препаратам не было обнаружено [7]. Однако по данным Ferraris O. и Lina B., развитие резистентности к ингибиторам нейраминидазы возрастает, и изучение появления резистентности является весьма актуальной проблемой [4]. Это, в первую очередь, обусловлено структурой активного центра нейраминидазы, которая консервативна не только между подтипами, но и типами фермента, что указывает не только на важность всех составляющих его компонентов, но и эволюционно-отлаженную систему его функционирования [6]. Механизм действия NА за счет формирования оксокарбониевого иона субстрата является ключевым моментом в поиске новых соединений, способных в той или иной степени подавлять активность вирусного фермента, т.к. из-за сильных ионных взаимодействий между карбоксилатом субстрата и гуанидиновыми группами аргининов 118, 292 и 371 остаток Neu5Ac переходит из конформации кресла в конформацию полукресла, т.е. образуется оксокарбониевый ион, что приводит к расщеплению гликозидной связи. Другими словами, ингибирующими свойствами может обладать большая группа полифенольных соединений, содержащих фенольную группу и боковые заместители углеродного скелета.

Целью настоящей работы являлось изучение влияния веществ полифенольной природы на активность различных подтипов нейраминидаз вируса гриппа А.

Материалы и методы исследования

В работе были использованы 5 веществ полифенольной природы (рис. 1).

Суспензии и растворы изучаемых препаратов готовили на фосфатно-солевом буфере, рН 7,2.

В качестве объектов исследования были использованы вирусы гриппа птиц и человека (ортомиксовирусы) трех штаммов с различными подтипами нейраминидазы (N1, N2, N6): A/FPV/Rostock/34 (H7N1), А/Алматы/8/98 (H3N2), А/Речная крачка/Коргалжын/847/04 (H3N6). Вирус выращивали в аллантоисной полости 10–11-дневных куриных эмбрионов в течение 24–36 ч. при 37 °С. Титр вируса в аллантоисной жидкости составлял 107–109 ИД50/мл.

В работе были использованы коммерческие лекарственные средства, содержащие полифенолы: «Капилар» (Дигидрокверцетин), «Аскорутин» (Витамин Р) и «Карсил» (Силибинин), а также флавоноидные препараты КВ8 (3-0-(2»-галлоил)-β-D-глюкопиранозид кверцетина) и RAM 3 (3-0-(2»,6»-дигаллоил)-β-D-глюкопиранозид кемпферола), выделенные из растений рода Polygonum, произрастающих на территории Казахстана.

Нейраминидазную активность определяли стандартным тиобарбитуровым методом по Aminoff с использованием в качестве субстрата фетуин [2]. Об активности фермента судили по оптической плотности при длине волны 549 нм.

Обработку данных производили в программе Microsoft Office Excel 2003. Для математической обработки результатов использовали стандартные методы нахождения средних значений и их средних ошибок [1].

Результаты исследования и их обсуждение

В работе изучена способность 5 препаратов полифенольной природы ингибировать нейраминидазную активность поверхностных антигенов ортомиксовирусов.

Исследования проводили на различных штаммах вируса гриппа человека и птиц с разными подтипами нейраминидаз: H7N1, H3N2 и Н3N6. Влияние препаратов на нейраминидазную активность изучали в диапазоне доз от 0,7 до 12,5 мг/мл.

По полученным данным была рассчитана доза вещества, способная подавлять 50 % активности фермента (IC50) (рис. 2). При изучении влияния полифенолов на нейраминидазу вируса гриппа А 2 подтипа (N2) показано, что дигидрокверцетин способен эффективно подавлять активность фермента уже в дозе 0,7 мг/кг, препарат КВ8 – в дозе 1,5 мг/кг. IC50 для препаратов рутина и RAM 3 наблюдалось в дозе 5,7 мг/кг. Силибинин во всем исследованном диапазоне доз не был способен подавить на 50 % активность нейраминидазы подтипа N2.

Далее изучалось влияние полифенольных препаратов на способность снижать активность нейраминидазы вируса гриппа А подтипа 1 (N1). Установлено, что препараты дигидрокверцетин и силибинин в дозе 0,7 мг/кг подавляли 50 % активности нейраминидазы подтипа N1. Препарат RAM 3 был способен подавить 50 % активности фермента подтипа N1 в дозе 3,0 мг/кг, а КВ8 – в дозе 6,2 мг/кг. Наименьшую способность влиять на активность нейраминидазы подтипа N1 показал препарат рутин (11,7 мг/кг).

tur1a.tif а) tur1b.tif б)

tur1c.tif в)  tur1d.wmfг)  tur1e.wmf д)

Рис. 1. Химическая структура Силибинина (а), Рутина (б), Дигидрокверцетина (в), RAM 3 (г), КВ8 (д)

tur2.tif

Рис. 2. Подавление активности нейраминидазы вируса гриппа веществами полифенольной природы

При изучении влияния веществ полифенольной природы на снижение активности нейраминидазы вируса гриппа А подтипа 6 (N6) показано, что все исследованные препараты уже в дозе 0,7 мг/кг подавляли более 95 % активности фермента.

Анализ действия исследуемых препаратов на нейраминидазную активность вируса гриппа А с разными подтипами нейраминидазы (H7N1, Н3N6, H3N2) показал, что дигидрокверцетин и КВ8 снижают активность нейраминидазы подтипа N2 наиболее эффективно, что по-видимому связано с отсутствием двойной связи между 2 и 3 атомами углерода в С кольце. Препараты RAM 3 и рутин проявляют сходную активность при воздействии на нейраминидазу подтипа N2, что, скорее всего, связано с наличием углеводного компонента в структуре этих соединений. Силибинин, единственный из изученных препаратов имеющий в своем составе метильную группу проявлял наименьшую способность снижать активность нейраминидазы подтипа N2.

Установлено, что наибольшей способностью подавлять активность нейраминидазы подтипа N1 вируса гриппа А, обладали препараты дигидрокверцетин и силибинин, что возможно связано с наличием у них гидроксильных групп в положении С-3, 5, 7 С и А колец. Нейраминидазная активность препаратов RAM 3 и КВ8 была ниже, что может быть связано с увеличением молекулы вещества и заменой гидроксильной группы по 3-О положению С кольца на углеводный компонент, содержащий остатки галловой кислоты. Наименьшую способность подавлять нейраминидазу подтипа N1 вируса гриппа А показал препарат рутин, сходный по химической структуре с препаратами RAM 3 и КВ8, но не содержащий остатков галловой кислоты.

Показано, что вещества полифенольной природы в изученном диапазоне доз обладали одинаково эффективной способностью снижать активность нейраминидазы вируса гриппа А подтипа N6, что скорее всего связано с менее специфичным активным центром данного фермента.

Заключение

Таким образом показано, что препарат дигидрокверцитин обладал одинаковой способностью эффективно снижать активность нейраминидазы вируса гриппа А подтипов N1, N2 и N6. В зависимости от изменения структуры веществ полифенольной природы изменялась и их способность подавлять ферментативную активность нейраминидазы вируса гриппа А подтипов N1, N2 и N6. Так, отсутствие двойной связи между 2 и 3 атомами углерода в С кольце фенольного соединения, делает его наиболее активным против нейраминидазы подтипа N2, а наличие метильной группы значительно снижает антинейраминидазную активность вещества. Наибольшую способность подавлять активность нейраминидазы подтипа N1 вируса гриппа А проявляли вещества, содержащие гидроксильные группы в положении С-3, 5, 7 С и А колец, а наименьшую показало вещество, содержащее по 3-О положению С кольца углеводный компонент, не содержащий остатки галловой кислоты.

Изученные вещества полифенольной природы обладали одинаково эффективной способностью снижать активность нейраминидазы вируса гриппа А подтипа N6, что скорее всего связано с менее специфичным активным центром данного фермента.

Подобные исследования позволят разработать экспериментально обоснованные рекомендации к применению медикаментозных средств направленного действия для лечения острых респираторных вирусных инфекций.

Работа выполнена благодаря наличию грантовых проектов 0113PK00473 и 0112РКО2471, финансируемых Министерством образования и науки Республики Казахстан.

Рецензенты:

Смирнова И.Э., д.б.н., главный научный сотрудник лаборатории экологии микроорганизмов, Институт микробиологии и вирусологии, г. Алматы;

Кыдырманов А.И., д.в.н., заведующий лабораторией экологии вирусов, Институт микробиологии и вирусологии, г. Алматы.


Библиографическая ссылка

Турмагамбетова А.С., Соколова Н.С., Алексюк М.С., Анаркулова Э.И., Богоявленский А.П., Березин В.Э. ВЛИЯНИЕ ПОЛИФЕНОЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ НА РАЗЛИЧНЫЕ ПОДТИПЫ НЕЙРАМИНИДАЗЫ ВИРУСА ГРИППА А // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 2-20. – С. 4430-4434;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=38088 (дата обращения: 14.08.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074