Фунгицид на основе амфотерицина B оказался нетоксичным для человека

Амфотерицин В (AmB) помогает бороться с грибковыми инфекциями за счет образования внемембранных губчатых агрегатов, экстрагирующих эргостерол из мембран грибов. В то же время AmB экстрагирует холестерин из мембран почечных клеток, что делает его токсичным для человека. Американские ученые нашли решение этой проблемы. Они модифицировали молекулу AmB таким образом, что он перестал связывать холестерин и потерял токсичность для человеческого организма. Однако это привело к потере эффективности при лечении грибковых инфекций. Замена одной карбоксильной группы в молекуле AmB позволила сохранить высокую эффективность препарата, а эпимеризация сделала его нетоксичным для человека. Полученное гибридное соединение назвали AM-2-19.

Сначала авторы получили комплексы AmB с холестерином (AmB-Chol) и эргостеролом (AmB-Erg). AmB одинаковым образом связывал как холестерин, так и эргостерол, но сродство к эргостеролу, по-видимому, было выше. В частности, в связывании эргостерола и холестерина участвовал микозамин, входящий в состав AmB.

Согласно предыдущим исследованиям этого научного коллектива, удаление C2′-OH группы повышает селективность AmB по отношению к эргостеролу. Однако полученное в результате соединение оказалось нестабильным. Поэтому ученые решили воздействовать на C2′-OH группу иным способом, путем эпимеризации стереогенного центра C2′. Такое производное было названо C2′epiAmB. Оно не связывало холестерин, но связывало эргостерол, хотя и в меньшей степени.

Испытание C2′epiAmB на первичных почечных клетках человека, эритроцитах человека, клетках линий K562 (миеломный лейкоз), HepG2 (гепатоциты), H9c2 (клетки миокарда) и SH-SY5Y (нервные клетки) показало его нетоксичность даже в максимальной концентрации 50 мкМ (500 мкМ для эритроцитов). По результатам исследования на мышах, это соединение также оказалось безопасным для почек. AmB в дозировке 4 мг/кг существенно повышал уровень биомаркеров повреждения почек, а при дозировке 2 мг/кг обнаруживались умеренные или тяжелые гистопатологические изменения, соответствующие повреждению почек. При этом C2′epiAmB не вызывал повышения уровня биомаркеров или появления гистопатологических признаков повреждения почек даже при дозировке 45 мг/кг и более.

Однако снижение токсичности C2′epiAmB оказалось сопряжено с более низкой эффективностью соединения, причем снижение эффективности было неодинаковым для разных штаммов грибов. Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) C2′epiAmB была в два раза выше, чем МИК AmB для Candida krusei, и более чем 32 раза выше, чем МИК AmB для Aspergillus fumigatus. Оказалось, что синтез эргостерола грибами происходит быстрее, чем его экстракция соединением C2′epiAmB, что снижает его эффективность.

Авторы обратили внимание на модифицированный AmB, в котором карбоновая кислота в положении С16 заменена на неионизируемую функциональную группу (амидную). Это соединение значительно эффективнее экстрагировало эргостерол, чем AmB, при более низких МИК.

Ученые пришли к идее совместить низкую токсичность C2′epiAmB за счет эпимеризации C2′ в молекуле AmB и более эффективную экстракцию эргостерола за счет амидирования С16. Полученное гибридное соединение было названо AM-2-19. Оно эффективно связывало эргостерол, но не холестерин, оставаясь при этом нетоксичным для клеток почек человека и других клеток млекопитающих. Противогрибковую активность соединения оценили на более 500 штаммах грибов, а также на мышиных моделях кандидоза, аспергиллеза и мукормикоза. Все модели показали дозозависимое снижение грибковой нагрузки на органы при введении разработанного препарата, а в некоторых случаях его эффективность была выше, чем у другого используемого препарата — AmBisome.

Таким образом, ученые повысили безопасность противогрибкового препарата амфотерицина В путем химических модификаций, сделав его нетоксичным для почек и сохранив его противогрибковую активность.

Макрофаги защищают патогенные дрожжи от противогрибковых средств