Протимікробна дія α-арбутину, β-арбутину та гідрохінону: правда і вигадка

Автор(и)

  • Олександр Маслов Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна, Україна
  • Микола Комісаренко Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна, Україна
  • Світлана Пономаренко Інститут мікробіології і імунології імені І. І. Мечникова НАМН України, Україна
  • Тетяна Осолодченко Інститут мікробіології і імунології імені І. І. Мечникова НАМН України, Україна
  • Артем Марченко Національний фармацевтичний університет, Україна
  • Дмитро Пліс Фармацевтична компанія "Здравофарм", Україна
  • Андрій Комісаренко Фармацевтична компанія "Здравофарм", Україна

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.13820076

Ключові слова:

гідрохінон, гідрохінонові глікозиди, зв'язок структура-дія, порівняльний аналіз, молекулярний докінг

Анотація

Вступ. Листя брусниці і мучниці використовуються в медицині для лікування і профілактики урологічних інфекційних захворювань завдяки наявності сечогінної та уросептичної дії. Ця фармакологічна активність пов'язана з дією β-арбутину та гідрохінону. Однак досі не було вивчено зв'язок між структурою та антимікробною дією β-арбутину та гідрохінону. Метою дослідження було оцінити антимікробну дію in vitro, in silico α- і β-арбутину, гідрохінону, а також провести порівняльний аналіз антимікробних властивостей цих сполук і спростувати теорію про наявність антимікробної дії. дія арбутину тільки за рахунок дії гідрохінону.Матеріали і методи. Молекулярний докінг проводили за допомогою AutoDockTools 1.5.6, антимікробну активність оцінювали методами «лунки» та «розведення». Результати та обговорення. Теоретичні дослідження показали, що α- та β-арбутин є високоселективними інгібіторами проти грамнегативних мішеней, таких як гіраза дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), дигідрофолатредуктаза (DHFR), деацетилаза та грибкові мішені, такі як 14α-деметилаза, бета-1, 3-глюканаза, тимідилаткіназа, тоді як гідрохінон мали низьку селективність проти всіх мішеней. Тест «лунка» показав, що гідрохінон пригнічує грампозитивні бактерії більш активно, ніж β- і α-арбутин, а у випадку грамнегативних бактерій α-арбутин має більш високий інгібуючий ефект, ніж β-арбутин і гідрохінон, тоді як β-арбутин і гідрохінон. -арбутин пригнічує ріст грибів активніше, ніж α-арбутин і гідрохінон. Значення мінімальної інгібуючої концентрації (МІК) гідрохінону для грампозитивних, грамнегативних і грибкових мікроорганізмів майже в 2-3 рази перевищували МІК β- і α-арбутину. Між тим, MIC α-арбутину була нижчою для E. coli, P. vulgaris, ніж для β-арбутину, а в інших випадках результати були такими ж. Висновки. Вивчено антимікробну дію α- та β-арбутину, гідрохінону проти штамів S. aureus, B. subtilis, E. coli, P. vulgaris, P. aeruginosa та C. albicans in vitro та in silico. Теоретичні результати показали, що з однієї сполуки неможливо створити «панацею», яка б пригнічувала ріст бактерій і грибків. Згідно з теоретичними і практичними результатами, антимікробна дія α- і β-арбутину в 2-3 рази перевищує таку гідрохінону. Експериментально підтверджено, що α-арбутин значно сильніше пригнічує ріст грамнегативних штамів, ніж β-арбутин. Теорія про те, що арбутин має протимікробну дію тільки завдяки дії гідрохінону, теоретично і практично спростована.

Біографії авторів

Олександр Маслов, Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна

кафедра загальної хімії

 

Микола Комісаренко , Національний фармацевтичний університет, Харків, Україна

кафедра фармакогнозії та нутриціології

Світлана Пономаренко, Інститут мікробіології і імунології імені І. І. Мечникова НАМН України

cтарший науковий співробітник лабораторії біохімії та біотехнології

Тетяна Осолодченко, Інститут мікробіології і імунології імені І. І. Мечникова НАМН України

завідувач лабораторії біохімії та біотехнології

Артем Марченко, Національний фармацевтичний університет

кафедра фармакогнозії та нутриціології

Посилання

Xu KX, Xue MG, Li Z, Ye BC, Zhang B. Recent Progress on Feasible Strategies for Arbutin Production. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:1-10. DOI: https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.914280

Asensio E, Vitales D, Pérez I, Peralba L, Viruel J, Montaner C, Vallès J, Garnatje T, Sales E. Phenolic Compounds Content and Genetic Diversity at Population Level across the Natural Distribution Range of Bearberry (Arctostaphylos uva-ursi, Ericaceae) in the Iberian Peninsula. Plants. 2020;9(9):1250. DOI: https://doi.org/10.3390/plants9091250

Zhou H, Zhao J, Li A, Reetz MT. Chemical and Biocatalytic Routes to Arbutin †. Molecules. 2019;24(18):3303. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24183303

Lee HJ, Kim KW. Anti-inflammatory effects of arbutin in lipopolysaccharide-stimulated BV2 microglial cells. Inflamm Res. 2012;61(8):817-25. DOI: https://doi.org/10.1007/s00011-012-0474-2

Yu X, Jin H, Liu W, Wang Q, Qi Q. Engineering Corynebacterium glutamicum to produce 5-aminolevulinic acid from glucose. Microb Cell Fact. 2015;14(1):1-23. DOI: https://doi.org/10.1186/s12934-015-0364-8

Su Y, Sun X, Wu R, Zhang X, Tu Y. Molecular spectroscopic behaviors of beta-arbutin in anti-skin cancer. Spectrosc Lett. 2020;53(3):172-83. DOI: https://doi.org/10.1080/00387010.2020.1715441

Liu L, Duan X, Wu J. Modulating the direction of carbon flow in Escherichia coli to improve l -tryptophan production by inactivating the global regulator FruR. J Biotechnol. 2016;231:141-8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2016.06.008

Funayama M, Arakawa H, Yamamoto R, Nishino T, Shin T, Murao S. Effects ofα- andβ-Arbutin on Activity of Tyrosinases from Mushroom and Mouse Melanoma. Biosci Biotechnol Biochem. 1995;59(1):143-4. DOI: https://doi.org/10.1271/bbb.59.143

Ryyti R, Hämäläinen M, Peltola R, Moilanen E. Beneficial effects of lingonberry (Vaccinium vitis-idaea L.) supplementation on metabolic and inflammatory adverse effects induced by high-fat diet in a mouse model of obesity. PLOS ONE. 2020;15(5):e0232605. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0232605

Ștefănescu BE, Szabo K, Mocan A, Crişan G. Phenolic Compounds from Five Ericaceae Species Leaves and Their Related Bioavailability and Health Benefits. Molecules. 2019;24(11):2046. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24112046

Golikova S, editor. First Aid for Acute Poisoning. Handbook of Toxicology [Neotlozhnaya pomoshch' pri ostrykh otravleniyakh. Spravochnik po toksikologii]. Moscow: Medicines; 1977.

Mashkovsky М. Medicines [Lekarstvennyye sredstva]. 16th ed. Mashkovsky S, editor. Moscow: New Wave; 2012. 1216 p.

Maslov O, Komisarenko M, Ponomarenko S, Horopashna D, Osolodchenko T, Kolisnyk S, Derymedvid L, Shovkova Z, Akhmedov E. Investigation the influence of biologically active compounds on the antioxidant, antibacterial and anti-inflammatory activities of red raspberry (Rubus idaeous l.) leaf extract. Curr Issues Pharm Med Sci. 2022;35(4):229-35. DOI: https://doi.org/10.2478/cipms-2022-0040

Volyanskiy Y, Gritsenko I, Shyrokobokov V. The study of the specific activity of antimicrobial drugs: a method recommendation. Kiev: StEntScPhC Ministry of Helthcare of Ukraine; 2004. 38 p.

Mbarga MJ, Podoprigora IV, Volina EG, Ermolaev AV, Smolyakova LA. Evaluation of Changes Induced in the Probiotic Escherichia coli M17 Following Recurrent Exposure to Antimicrobials. J Pharm Res Int. 2021:158-67. DOI: https://doi.org/10.9734/jpri/2021/v33i29b31601

Morris GM, Huey R, Olson AJ. Using AutoDock for Ligand‐Receptor Docking. Curr Protoc Bioinform. 2008;24(1):1-10. DOI: https://doi.org/10.1002/0471250953.bi0814s24

RCSB PDB: Homepage. RCSB PDB: Homepage. Available from: https://www.rcsb.org/.

PubChem. PubChem;. Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/.

CASTp 3.0: Computed Atlas of Surface Topography of proteins;. Available from: http://sts.bioe.uic.edu/castp/index.html?201l

Kondža M, Brizić I, Jokić S. Flavonoids as CYP3A4 Inhibitors In Vitro. Biomedicines. 2024;12(3):644. DOI: https://doi.org/10.3390/biomedicines12030644

Jadhav AK, Karuppayil SM. Molecular docking studies on thirteen fluoroquinolines with human topoisomerase II a and b. Silico Pharmacol. 2017;5(1):22-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s40203-017-0024-2

Mbarga MJ, Podoprigora IV, Volina EG, Ermolaev AV, Smolyakova LA. Evaluation of Changes Induced in the Probiotic Escherichia coli M17 Following Recurrent Exposure to Antimicrobials. J Pharm Res Int. 2021:158-67. DOI: https://doi.org/10.9734/jpri/2021/v33i29b31601

Rahman M, Browne JJ, Van Crugten J, Hasan MF, Liu L, Barkla BJ. In Silico, Molecular Docking and In Vitro Antimicrobial Activity of the Major Rapeseed Seed Storage Proteins. Front Pharmacol. 2020;11:22-40. DOI: https://doi.org/10.3389/fphar.2020.01340

Zuo K, Liang L, Du W, Sun X, Liu W, Gou X, Wan H, Hu J. 3D-QSAR, Molecular Docking and Molecular Dynamics Simulation of Pseudomonas aeruginosa LpxC Inhibitors. Int J Mol Sci. 2017;18(5):761. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms18050761

Bertonha AF, Silva CC, Shirakawa KT, Trindade DM, Dessen A. Penicillin-binding protein (PBP) inhibitor development: A 10-year chemical perspective. Exp Biol Med. 2023. DOI: https://doi.org/10.1177/15353702231208407

Prajapati J, Goswami D, Dabhi M, Acharya D, Rawal RM. Potential dual inhibition of SE and CYP51 by eugenol conferring inhibition of Candida albicans: Computationally curated study with experimental validation. Comput Biol Med. 2022:106237. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compbiomed.2022.106237

Ruiz-Herrera J, Ortiz-Castellanos L. Cell wall glucans of fungi. A review. Cell Surf. 2019;5:100022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tcsw.2019.100022

da Nóbrega Alves D, Monteiro AF, Andrade PN, Lazarini JG, Abílio GM, Guerra FQ, Scotti MT, Scotti L, Rosalen PL, Castro RD. Docking Prediction, Antifungal Activity, Anti-Biofilm Effects on Candida spp., and Toxicity against Human Cells of Cinnamaldehyde. Molecules. 2020;25(24):5969. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules25245969

Gritsenko IS, Bolotov VV, Klimenko LY, Kostina TA, Mykytenko OY, Kolisnyk SV. Analytical chemistry: textbook [the textbook for students of higher school]. Gritsenko IS, editor. Kharkiv: NUPh: Golden Pages; 2019. 600 p.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-09-21

Як цитувати

Маслов, О., Комісаренко , М., Пономаренко, С., Осолодченко, Т. ., Марченко, А., Пліс, Д., & Комісаренко , А. (2024). Протимікробна дія α-арбутину, β-арбутину та гідрохінону: правда і вигадка. Анали Мечниковського Інституту, (3), 10–19. https://doi.org/10.5281/zenodo.13820076

Номер

Розділ

Дослідні статті