1。介绍
大约33%的人口感染
结核分枝杆菌,每一天,全世界4200人死于结核病。几个事实被视为主要因素流行进展(
1]。对公开的药物被发现40多年前,(
2,
3)耐药菌株出现由于漫长的治疗,和潜在的和持续的感染传播世界各地人口迁移也增加了。除了最近称,“艾滋病毒/艾滋病继续燃料结核病流行,尤其是在非洲”(
4]。在这种情况下,迫切需要寻找新的抗细菌药物开发的物质作为模板,这样可以解决疾病的现状。此外,研究新分子的作用机制可能是有用的设计更有效的抗化合物。
种
分枝杆菌和相关属合成霉菌酸(MAs),是重要的脂质成分的细胞壁(CW),相关的保护
结核分枝杆菌对脱水、化学伤、宿主免疫系统,进入亲水性抗生素(
5]。因此,MAs代谢是一个重要的目标
分枝杆菌生长抑制作用,例如,异烟肼是一线抗结核的药物,抑制MAs生物合成(
6]。
在本文中,我们报告三个木酚素和两个oxadiazoline衍生物的抗细菌活性
结核分枝杆菌H37Rv分析质谱分析和透射电子显微镜评估效果最活跃的分子MAs生物和病原体的超微结构变化。
2。材料和方法
2.1。植物材料和化合物
的叶子
Virola flexuosa收集在Puerto贝里奥(Antioquia-Colombia) 2007年2月;代金券是沉积在安蒂奥基亚省大学植物标本(华8967)。
2.2。提取制备和分离
干和地面植物原料提取(1.0千克)通过渗滤使用乙醇和正己烷(EtOH)。提取集中在真空下,产生粗提取物(CE)分馏在交联葡聚糖LH-20(σ)使用hexane-CH列2Cl2甲醇(2:1:1,v / v)来获得一些分数。随后,分析了分数1H和13C NMR光谱检测木酚素,最后木酚素
1 - 3(70年,40岁和20毫克),分别被使用硅胶柱层析过程获得60 H(默克公司)和hexane-EtOAc梯度。
合成化合物的< inline-formula > < mml:数学xmlns: mml = " http://www.w3.org/1998/Math/MathML " id = " 1 " > < mml: mrow > < mml: mn mathvariant =“粗斜体”> 4 < / mml: mn > < / mml: mrow > < / mml:数学> < / inline-formula >
1.2毫升乙酸酐加入吡哆醛isonicotinoyl腙(35毫克,0.122更易);解决方案被搅拌在105°C 2 h,然后激动和CH(提取2Cl2)。溶剂清除了固体材料,在硅胶柱层析法(hexanes-EtOAc, 3: 2)提供的化合物
4色谱分离后(12.14毫克,0.037更易,30.3%)。
合成化合物的< inline-formula > < mml:数学xmlns: mml = " http://www.w3.org/1998/Math/MathML " id =“平方米”> < mml: mrow > < mml: mn mathvariant =“粗斜体”> 5 < / mml: mn > < / mml: mrow > < / mml:数学> < / inline-formula >
1.5毫升乙酸酐加入hydroxycinnamaldehide benzhydrazone(50毫克,0.198更易);解决方案被搅拌在151°C 3 h,然后激动(提取与CH2Cl2)。溶剂清除了固体材料,在硅胶柱层析法(hexanes-EtOAc, 97: 3)提供色谱分离后的化合物5(14.08毫克(0.048更易,24%)。
1H和13C NMR光谱被记录在力量AMX 300光谱仪CDCl3(化合物
1,
2,
3)或DMSO d6(化合物
4和
5)。
复合< inline-formula > < mml:数学xmlns: mml = " http://www.w3.org/1998/Math/MathML " id =“M3”> < mml: mrow > < mml: mn mathvariant =“粗斜体”> 4 < / mml: mn > < / mml: mrow > < / mml:数学> < / inline-formula >: <斜体> <一口> 1 < /一口>氢谱:< /斜体>
H-5,
δ7.22 (
年代,1小时);H-10,
δ8.29,(
年代、1 h);H-13,
δ7.59,(
d,
J
=
5.4赫兹,2 h);H-14,
δ8.58,(
d5.4赫兹,2 h);犯,
δ2.07 (
年代,3 h);H-17,
δ5.13,(
d,12.9赫兹,1小时);H-17, 5.31, (
d,12.9赫兹,1小时);19-CH3,
δ1.85,(
年代,3 h)。
13理化性质:c - 5,
δ89.16;c - 2,
δ168.94;其他,
δ130.79;即
δ155.57;8,
δ145.94;C-10,
δ149.21;C-11,
δ135.87;技术,
δ132.97;c13、
δ121.46;碳14,
δ152.12;C-16,
δ19.27;18-C = O,
δ171.21;19-CH3,
δ19.99。
复合< inline-formula > < mml:数学xmlns: mml = " http://www.w3.org/1998/Math/MathML " id = " M5 " > < mml: mrow > < mml: mn mathvariant =“粗斜体”> 5 < / mml: mn > < / mml: mrow > < / mml:数学> < / inline-formula >: <斜体> <一口> 1 < /一口>氢谱:< /斜体>
H-6a,
δ2.20 (
米、1 h)、17-CH3
δ2.22 (
年代、3 h);H6b,
δ2.35 (
米、1 h);第7,
δ2.72 (
米,2 h);H-5,
δ6.25 (
d,
J
=
2.7和5.9赫兹,1小时);H-9 H-10,
δ7.15 (
米4 h);H - 13和H-14,
δ7.40 (
米4 h);H-11 H-15,
δ7.75 (
米2 h)。
13理化性质:17-CH3,
δ20.10;29岁的其他59;即
δ35岁,11 c - 5,
δ92.74;技术,
δ125年,08年;C-11 C-15,
δ126年,53个;c13和碳14,
δ127年,33;C-9 C-10,
δ128.84和
δ128.88;8,
δ140年,85年;c - 2,
δ156年,51;18-C = O,
δ171.21。
2.3。生物和生长条件
结核分枝杆菌H37Rv(写明ATCC 27294)第一次被种植在Lowestein詹森(LJ)中15天37°C。细菌悬液来自LJ文化是生长在Middlebrock 7 h9肉汤(Becton Dickinson)补充0.2%(卷)甘油(σ),10%(卷)OADC(油酸,白蛋白,葡萄糖,过氧化氢酶;Difco)和0.05%(卷。)二层80(σ)。文化孕育在200毫升瓶在100 rpm旋转瓶和37°C 12 d。
2.4。抗细菌的活动
抗敏进行反对
结核分枝杆菌5-dimethylthiazol-2-yl H37Rv 3 - (4) 2, 5-diphenyltetrazolium溴化(MTT)采用方法(特马分析)作为描述波勒斯et al。
7]。最低抑制浓度(MIC90年)被定义为最低浓度,抑制细菌生长的90%。三个不同的实验在不同天,每个化合物是评估一式三份。
储备溶液的化合物溶解在DMSO,储存在4°C到使用和实验的最后DMSO溶液的浓度小于或等于1%。
2.5。霉菌酸的分析
结核分枝杆菌H37Rv文化(50毫升,1:20稀释细菌悬液调整1麦克法兰)种植有或没有的化合物
3和
4在麦克风,24、48和72 h。细菌培养是离心5分钟在4°C和1048克,与甲次砷酸盐缓冲和球洗了5次(CB 0.1摩尔l - 1;pH值7.2)。霉菌酸的提取和重氮甲烷推导进行描述(
8]。甲基酯霉菌提取物(基因)被质谱(MS)分析。模因在CHCl resuspended3:ACN(卷1:1),通过气动辅助注射泵质谱仪APCI-IT(安捷伦6300系列)。质谱是在负模式下,从200年到2000 m / z扫描。每个提取进行了三种不同的注射和由此产生的数据规范化和先前文献中报道的数据进行比较。
2.6。透射电子显微镜(TEM)
治疗细菌培养、离心机和洗如上所述在MS分析。球固定2.5%戊二醛、1%钌红和100毫米赖氨酸甲次砷酸盐缓冲在4°C 2 h。洗后用同样的缓冲,他们后缀与1%锇tetraoxide和0.05%钌红2 h在4°C。细胞在一系列的乙醇脱水,嵌入在刺激树脂和环氧丙烷的混合物在不同比例(2:1:1、卷)和性欲树脂。最后,他们为2 d polymerizated 68°C。薄片与甲苯胺蓝染色,光学显微镜下观察到。超薄部分(60 - 90 nm)染色与醋酸双氧铀及柠檬酸铅。最后,他们分析了109年蔡司EM电子显微镜拍照。
2.7。细胞毒性试验
细胞毒性测定肝癌和根据协议分析描述(
9]。维罗和MDBK使用的细胞系。50%抑制浓度(IC50化验的化合物被对数回归分析计算。化合物进行评估一式三份。
3所示。结果与讨论
木酚素dihydrocubebin (
1),hinokinin (
2)和ethoxycubebin (
3)(图
1)之前由我们从孤立
Virola flexuosa(肉豆蔻科)和其他植物,及其结构作业是由核磁共振光谱和物理性质的比较(
8,
10]。
木酚素从
诉flexuosa(
1、2、和
3)和合成oxadiazolines (
4和
5)。
抗细菌和citotoxical活动的木酚素和oxadiazolines报道在表
1。化合物
3和
4显示最有效的抑制作用
结核分枝杆菌H37Rv(麦克风、24和2
μ克毫升−1、职责)。然而,模拟化合物
2和
5不太活跃。中等收入国家的参考药物是按照抗生素使用的菌株的敏感性。所有化合物表现出较低的细胞毒性效应与抗活动相比,除了化合物
5,他的麦克风90年类似于集成电路50。
抗细菌和细胞毒性的木酚素和oxadiazolines。
| 化合物 |
麦克风90年(
μ米) |
集成电路50(
μ米) |
| 维罗 |
MDBK |
|
|
1 |
159年 |
≥698 |
≥698 |
|
2 |
169年 |
≥706 |
≥706 |
|
3 |
62年,4 |
203年 |
≥
651年
|
|
4 |
6日,09年 |
- - - - - - |
367年 |
|
5 |
81.1 |
- - - - - - |
9日,34
×
102 |
|
异烟肼 |
0438年 |
- - - - - - |
- - - - - - |
|
利福平 |
0608年 |
- - - - - - |
- - - - - - |
由于有前途的抗细菌活性和低citotoxicity的化合物
3和
4影响霉菌酸生物合成和超微结构进行了分析。质谱的meme相似光谱数据之前报道了
结核分枝杆菌H37Rv。然而,是有区别的方法受雇于我们女士与其他作者所报道的是(
11,
12]。这种分析可以确定α、酮和甲氧基霉菌酸样品分析(表
2)。此外,[M的存在++ Na]加合物饱和的霉菌酸被确认通过模因与盐钾报道(
13]。
质谱数据的模因
结核分枝杆菌H37Rv。
| m / z高峰 |
类型的霉菌酸* |
碳数* |
| 1175年 |
α |
78年 |
| 1189年 |
α |
79年 |
| 1211年 |
- - - - - - |
- - - - - - |
| 1229年 |
α |
82年 |
| 1244年 |
酮 |
82年 |
| 1260年 |
甲氧基 |
83年 |
| 1276年 |
酮 |
84年 |
*类和碳数量的霉菌酸按照拉瓦尔et al。
12]。
模因细菌治疗化合物的光谱
424 h显示增加从180到480%α和含氧霉菌酸与m / z≥1225 (MA等于或大于82个碳链),它也显示出αmycolates减少接近50%,m / z≤1189(图
2)。与此同时,化合物
3在所有霉菌酸引起的显著减少。然而,霉菌酸概要文件在48和72 h-treatment类似于控制(数据未显示)。
质谱的模因
结核分枝杆菌H37Rv文化对待ethoxycubebin (
3)和AC451 (
4在24小时)。
细菌复合处理的超微结构的分析
3表现出异常的形态不规则的边缘不中断的细胞膜和细胞壁(图24 h - 72 h的治疗
3,图片在72 h的治疗没有显示)。然而,细菌的形态学处理化合物
4并没有受到影响。一些控制细菌表现出轻微的形态学改变可能由于离心分离过程。
透射电镜的图像
结核分枝杆菌H37Rv暴露于复合
3在麦克风24 h (b)和控制(a)。质膜(pm)。细胞壁(cw)。间体(m)。酒吧:13.5毫米。
然而,造成的形态学改变化合物显然是不同的。在正常和异常细胞,细胞壁(cw)是一个中等致密层。等离子体膜(pm)似乎是由一个双层隔开一个低密度空间。内层这里似乎接近细菌细胞质和质膜的外层粘细胞壁紧密。此外,TEM分析
M肺结核细菌显示类似的层状结构间体(m),在图
3(一个),质膜和一个黑色的箭头表示。除此之外,一些各种大小的小球在细胞质中,可能含有残留物质文化,被观察到。在图
3 (b),在该地区的小箭头,细胞质中很难改变了,它的形状很不规则,杂乱无章。
在目前的研究中,我们评估抗细菌活性3木酚素和2合成oxadiazolines反对
结核分枝杆菌H37Rv为了寻找新的活性物质霉菌酸生物合成。如表所示
1、复合
3是最活跃的木酚素测试。这种类型的化合物,存在一个乙氧基的取代基似乎至关重要的活动,活动之间的差异进一步证明了这一点
2和
3。尽管没有呋喃环的化合物
1两种化合物之间,没有显著差异
1和
2的重要性,这表明dibenzyl-methylene-dioxy丁烷一半为这些类型的化合物的活性。这些木酚素是有前途的,因为低水平的citotoxicity被观察到。此外,antigenotoxic hinokinin效果报道之前(
14]。
Oxadiazoline
4最活跃的化合物对吗
结核分枝杆菌和细胞毒性最低,因为麦克风90年60倍低于集成电路吗50。其他研究报告与吡啶oxadiazolines系统类似
4有前途的抗细菌活动
在体外(
15,
16]。治疗
结核分枝杆菌H37Rv与
4MAs的24小时表现出变更资料,特别是增强酮和甲氧基MAs的水平。然而,TEM分析细菌处理
4显示正常的形态。似乎可能在生产一些马斯是一种机制来克服这种化合物对MAs代谢造成的影响,并且可以与维护正常的细菌形态尽管治疗化合物
4所示。有证据表明,一些突变和重组菌株
结核分枝杆菌生产更高比例的一些含氧MAs不存在异常的形态,它发生在细菌处理
4(
17]。
另一方面,降低了MAs中观察到的水平
结核分枝杆菌木酚素处理
324小时可以与异常相关的细胞壁的成分,和,因此,造成异常的细菌形态体现在相同的治疗24 h - 72 h。类似对霉菌酸生物合成和超微结构改变的影响已报告
结核分枝杆菌和
m·兰姆文化与异烟肼治疗,抗结核的药物前体,抑制霉菌酸生物合成(
18]。到目前为止,还没有报道monofuranic木酚素对霉菌酸生物合成与作用。
正如我们上面提到的,改变MAs资料证明在治疗化合物的24小时
3和
4。然而,质谱的模因在48和72 h的治疗显示MAs概要文件类似于控制。这可能意味着,细菌是MAs的恢复正常水平。然而,在治疗的情况下
3,异常形态也证明在72 h(治疗尽管MAs恢复配置文件。这是由于细胞壁缺陷形式的回归,这是一个复杂的过程,在大多数情况下不能完成甚至在理想条件下(
19]。
总结,我们发现木酚素ethoxycubebin和oxadiazoline AC451有前途的抗霉菌酸代谢化合物都有影响
结核分枝杆菌H37Rv。这些化合物可以是有用的模板的发展更有效的抗细菌衍生品可用于未来抗结核的药物。也研究了这些化合物的作用机制可能是有用的了解MAs生物合成代谢过程相关。