Ученые выяснили, что растительные пигменты флавонолы примерно в семь раз повышают эффективность препарата амфотерицина В — антибиотика, который широко используется для лечения грибковых инфекций. Поэтому комплексы на основе амфотерицина В и флавонолов позволят снизить дозы лекарства, а значит, уменьшить побочные эффекты, в частности, токсическое действие препарата на почки. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Biomedicine & Pharmacotherapy.
Схема взаимодействия флавонолов с амфотецирином В и липидами. Источник: Светлана Ефимова
Аспергиллез — это заболевание, вызванное микроскопическими грибками рода Aspergillus, которые разрастаются в легких человека. Эти микроорганизмы всегда находятся в воздухе, и, когда иммунитет ослаблен — например, во время онкотерапии, хронического стресса, после тяжелого течения COVID-19 или длительного пребывания в стационаре, — человек может заболеть аспергиллезом. В основном для лечения этого заболевания используется препарат амфотерицин В, который разрушает клетки грибка, образуя в их оболочках поры (другими словами, дыры). Через эти поры клетка теряет жизненно важные питательные вещества, в результате чего микроорганизм погибает и развитие инфекции останавливается. Амфотерицин В также применяют для лечения других генерализованных грибковых инфекций, например, криптококкового менингита — самого частого грибкового поражения у ВИЧ-инфицированных пациентов.
Амфотерицин В распознает «цель» — мембраны патогена, которые затем атакует, — по эргостерину, близкому аналогу всем известного холестерина, который есть в мембранах клеток млекопитающих. Иногда амфотерицин В начинает «путать» эргостерин с холестерином в мембранах, из-за чего гибнут клетки не только патогенов, но и человека. Особенно страдают при этом почки. Поэтому ученые ищут способ повысить эффективность препарата, чтобы применять его в меньших концентрациях.
Ученые из Института цитологии РАН (Санкт-Петербург) выяснили, что повысить эффективность амфотерицина В можно с помощью флавонолов — растительных пигментов, придающих окраску цветам и плодам. Авторы решили использовать эти соединения благодаря их природному происхождению, антиоксидантной активности и малой токсичности для человека.
Исследователи поместили в камеру между двумя отсеками искусственную мембрану, имитирующую по структуре и химическому составу клеточные покровы грибка аспергилла (Aspergillus). Затем в один из отсеков внесли раствор амфотерицина В и с помощью электродов измерили ток, протекающий через искусственную мембрану. Чем выше был такой ток, тем больше пор образовывалось в мембране под действием антибиотика. Далее авторы провели аналогичный эксперимент, добавив в оба отсека камеры раствор флавонола. Всего ученые протестировали восемь разных флавонолов.
Эксперимент показал, что при добавлении двух флавонолов — морина и физетина — трансмембранный ток значительно возрастал. Эти соединения отличались от других протестированных тем, что содержали дополнительную гидроксильную группу в определенном положении, благодаря которой соединения становились реакционно более активными. Авторы сделали вывод, что морин и физетин в 6–8 раз повышают способность амфотерицина В «дырявить» мембраны. Это происходит потому, что такие флавонолы взаимодействуют с антибиотиком, помогая ему сформировать пору.
Автор исследования Светлана Ефимова за работой над проектом. Источник: Светлана Ефимова
Затем авторы проверили совместное действие амфотерицина В с флавонолами на искусственные мембраны, по составу аналогичные мембранам клеток человека, а не грибка. В этом случае морин и физетин не усиливали образование пор, а значит, комбинированный препарат амфотерицина В с флавонолами не будет иметь больший токсический эффект на человеческие клетки, чем амфотерицин В сам по себе.
«В дальнейшем мы планируем подтвердить эффективность предложенных соединений в экспериментах с патогенными грибками. Мы считаем, что использование обнаруженных нами уникальных комбинаций «антибиотик-флавонол» позволит создать усовершенствованный вариант лекарства, который сможет лечить грибковые инфекции эффективнее при меньших концентрация антибиотика, а значит, снизить риск развития побочных эффектов», — рассказала автор проекта, поддержанного грантом РНФ, Светлана Ефимова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Института цитологии РАН.
Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда