Полусинтетические соединения помогут бороться с грибковыми инфекциям

Ученые синтезировали новые вещества с противогрибковым действием, взяв за основу соединения растительного происхождения. Полученные молекулы оказались эффективны против патогенных грибов из рода Candida, которые вызывают у женщин молочницу, а также против бактерий Escherichia coli и Staphylococcus aureus — возбудителей опасных внутрибольничных инфекций. Новые соединения могут лечь в основу дешевых и экологичных лекарственных препаратов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Organic & Biomolecular Chemistry.

Микроскопические грибки вызывают у человека множество различных болезней, поражая кожу, ногти, слизистые оболочки рта и половых органов. Для их лечения чаще всего используют препараты на основе азолов — органических азотсодержащих молекул. Азоловые препараты нарушают синтез клеточных мембран у грибов, что приводит к гибели этих клеток. Однако со временем патогены приобретают устойчивость к таким лекарствам, подобно тому, как бактерии теряют чувствительность к антибиотикам. В результате терапия становится малоэффективной. Кроме того, большинство подобных препаратов из-за «боязни воды», связанной со структурой молекул, плохо растворяются в воде и медленно проникают через кожные покровы.

В качестве альтернативы ученые рассматривают терпеноиды — группу растительных кислородсодержащих соединений. Терпеноиды сочетают в себе два ценных свойства: они подавляют рост грибков (хотя и не убивают их, как препараты, содержащие азолы) и легко проникают через кожные покровы. Более того, они способны «протаскивать» вместе с собой другие молекулы. Одно из производных терпеноидов сейчас уже проходит клинические испытания и имеет шанс в ближайшем будущем войти в лечебную практику как препарат для лечения кандидоза (молочницы) и аспергиллеза (поражения легких и сердца).

Ученые из Казанского (Приволжского) федерального университета (Казань) и Федерального центра токсикологической, радиационной и биологической безопасности (Казань) синтезировали шесть новых соединений на основе терпеновых спиртов. К этим молекулам авторы химически присоединили азольную группу, чтобы добиться не просто подавления роста грибков, а полного уничтожения патогенов.

Исследователи экспериментально показали, что четыре из шести полученных соединений успешно встраиваются в искусственные липидные слои, напоминающие мембраны клеток грибов и бактерий, еще два вызывают разрушение модельных липидных мембран. Это подтверждает способность молекул проникать внутрь клеток патогенных микроорганизмов и уничтожать их.

Затем авторы проверили активность полученных соединений в отношении грибков из рода Candida, а также бактерий Escherichia coli и Staphylococcus aureus, которые часто вызывают такие внутрибольничные инфекции, как кишечные расстройства, поражения кожи и пневмония. Два из протестированных производных терпеноидов продемонстрировали высокую противогрибковую и антибактериальную активность. Интересно, что эксперимент с симбиотическими бактериями рода Bifidobacterium, входящими в состав естественной микрофлоры нашего кишечника, показал, что эти микроорганизмы не чувствительны к терпеноидам, а потому прием данных соединений в качестве лекарств не повлияет на пищеварение.

«Использование подобных полусинтетических соединений в дальнейшем позволит создать биосовместимые противогрибковые препараты на основе природного сырья и продуктов его переработки. Это поможет снизить стоимость лекарств и уменьшить экологические риски, связанные с накоплением в биосфере неразлагаемых синтетических аналогов. В дальнейшем мы планируем разработать полноценный лекарственный препарат, который будет наноситься на пораженные участки», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Алан Ахмедов, кандидат химических наук, младший научный сотрудник кафедры органической и медицинской химии КФУ.