НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ БИОПРОДУКЦИИ МОРСКИХ ГУБОК
Губки являются наиболее низкоорганизованными многоклеточными животными. Они встречаются на всех широтах и на разной глубине. Однако излюбленное местообитание губок — глубины, не превышающие 500 м. Наибольшим видовым многообразием характеризуются губки тропического пояса, хотя они встречаются и в арктических (десятки видов), и в антарктических морях (около 350 видов). Губки ведут неподвижный образ жизни. Пищей им служат части разложившихся растений и животйых, а также одноклеточные организмы. Все тело губок пронизано порами, обеспечивающими циркуляцию воды. Губки обычно окрашены, в зависимости от природы пигментов, в желтые, оранжевые, зеленые, красные и другие цвета. В случае отсутствия пигментов они имеют светло-белый или серый цвет. Продолжительность их жизни от нескольких месяцев до нескольких лет.
Губки являются продуцентами БАВ, принадлежащих к различным химическим группам и характеризующихся самыми различными фармакологическими свойствами. Наиболее постоянно в губках идентифицируют вещества, обладающие антибиотической активностью, среди которых абсолютное большинство из уже известных составляют галогенсодержащие, в частности бромсодержащие БАВ. В химическом отношении БАВ, изолированные из морских губок, являются преимущественно галогенсодержащими производными гетероциклических соединений, соединений ряда бензола и алифатического ряда. Обилие в морских губках БАВ, обладающих антибиотической активностью (противомикробной, фунгицидной, противоводорослевой и т. д.), объясняется образом жизни губок — неподвижных животных, добывающих пищу из циркулирующей воды и лишенных иных средств защиты от многочисленных гидробионтов, кроме скелета и специальных химических соединений. В связи с особой опасностью для губок микроорганизмов, очевидно, в процессе эволюции у них сформировалась специфическая защитная система, включающая выработку антимикробных и фунгицидных веществ. БАВ противомикробного действия губок легко экстрагируются из высушенных или замороженных губок с помощью различных растворителей: воды, метанола, ацетона, этанола и
других экстрагентов. Так, посредством метанольной экстракции из губок рода Verongia (Verongia fistularis и Verongia cauli- formis) легко изолируются два бромсодержащих БАВ антимикробного действия (Sharma, Burkholder, 1967), являющиеся ди- бромпроизводными тирозина — 2,6-дибром-4-гидрокси-4-ацета- мидоциклогекса-2,5-диенон и его диметилкетальное производное.
14з других видов губок рода Verongia (Verongia thiona) с помощью экстракции этанолом были получены как вышеназванные, так и другие бромсодержащие БАВ, обладающие про- тивомикробным действием,— аэротионин, активный бромсодержащий лактон, смешанный метил-этилкеталь.
Все указанные соединения можно рассматривать как бромдериваты тирозина. Брутто-формула аэротионина (C24H26Br4N408) была установлена на основании данных элементарного анализа и определения осмометрическим способом молекулярного веса.
Бромсодержащие БАВ, характеризующиеся выраженным антимикробным действием, были идентифицированы также в экстракте губки Aplysina aerophoba. Одним из этих антибиотических веществ оказалось уже описанное выше 2,6-дибром-4- гидрокси-4-ацетамидоциклогекса-2,5-диеноном, другое — антибиотическое БАВ аэроплизинин. Аэроплизинин-1, выделенный из губки Aplysina aerophoba, является правовращающим энантиомером. Левовращающийся аэроплизинин-1 выделен из экстрактов губки другого вида — Janthella ardis. Оба энантиомера оказывают in vitro противомикробное действие, ингибируя как грамотрицательные, так и грамположительные штаммы (Ful- mor et al., 1970).
Аэроплизинин-1, полученный из губки Aplysina aerophoba,— правовращающийся изомер, [a]D+186°, t пп. 120°С. На основании данных масс-спектроскопии и элементарного анализа была установлена его общая формула СдНдЬЮзВгг.
Таким же широким спектром антимикробной активности обладают две бромсодержащие субстанции, сепарированные из губки Dysidea herbacea, общей формулы Ci2H502Br5 и С1гН802Вг2. Эти субстанции выделяют из измельченной гомогенизированной ткани губок с помощью экстракции бензолом и последующей хроматографической очистки. Из губки Verongia lacumosa удалось изолировать бромсодержащее БАВ, также обладающее свойствами антибиотика, условно обозначенное LL PAA216, брутто-формулой Ci3H12N20sBr2 (Borders et ah, 1974). Четыре весьма близких по строению и свойствам бромсодержащих БАВ идентифицировали в метанольной вытяжке из тканей губки Agelas oroides (Forenza et ah, 1971). Все эти БАВ являются производными бромпиррола. Их получают, экстрагируя свежесобранные губки метиловым спиртом.
Бромсодержащие БАВ губок, как правило, обладают широким спектром противомикробного действия, особенно характер-
ПРОТИВОМИКРОБНАЯ АКТИВНОСТЬ ВЫТЯЖЕК ИЗ ГУБОК VERONGIA (ЧИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА)
ного для соединений ряда бензола и пиррола. В частности, бромсодержащие БАВ губок пиррольной природы оказывают губительное действие уже в значительных разведениях на Escherichia coli (Chib et ah, 1977). Существенный противомик- робный эффект свойствен и бронированным фенольным соединениям, выделенным в прошлом десятилетии из губок рода Ve- rongia (Verongia fistularis, Verongia cauliformis и другие). В качестве иллюстрации противомикробной активности БАВ губок приводим данные, содержащиеся в работах Sharma и Burkholder (1967) (табл. 16).
Губки Dysidea herbacea, обитающие на Тихоокеанском побережье, содержат эфиры полибромдифенила; обитающие в районе Австралии — значительные количества БАВ, отличающихся значительной концентрацией другого галогена—хлора. В частности, из Dysidea herbacea выделено БАВ, названное диси- денином общей формулы C17H23CI6N3O2 (Kazlauskas et al„ 1977). Дисиденин экстрагируют из свежезамороженных губок с применением в качестве экстрагента дихлорметана.
Губки являются продуцентами БАВ, принадлежащих к различным химическим группам и характеризующихся самыми различными фармакологическими свойствами. Наиболее постоянно в губках идентифицируют вещества, обладающие антибиотической активностью, среди которых абсолютное большинство из уже известных составляют галогенсодержащие, в частности бромсодержащие БАВ. В химическом отношении БАВ, изолированные из морских губок, являются преимущественно галогенсодержащими производными гетероциклических соединений, соединений ряда бензола и алифатического ряда. Обилие в морских губках БАВ, обладающих антибиотической активностью (противомикробной, фунгицидной, противоводорослевой и т. д.), объясняется образом жизни губок — неподвижных животных, добывающих пищу из циркулирующей воды и лишенных иных средств защиты от многочисленных гидробионтов, кроме скелета и специальных химических соединений. В связи с особой опасностью для губок микроорганизмов, очевидно, в процессе эволюции у них сформировалась специфическая защитная система, включающая выработку антимикробных и фунгицидных веществ. БАВ противомикробного действия губок легко экстрагируются из высушенных или замороженных губок с помощью различных растворителей: воды, метанола, ацетона, этанола и
других экстрагентов. Так, посредством метанольной экстракции из губок рода Verongia (Verongia fistularis и Verongia cauli- formis) легко изолируются два бромсодержащих БАВ антимикробного действия (Sharma, Burkholder, 1967), являющиеся ди- бромпроизводными тирозина — 2,6-дибром-4-гидрокси-4-ацета- мидоциклогекса-2,5-диенон и его диметилкетальное производное.
14з других видов губок рода Verongia (Verongia thiona) с помощью экстракции этанолом были получены как вышеназванные, так и другие бромсодержащие БАВ, обладающие про- тивомикробным действием,— аэротионин, активный бромсодержащий лактон, смешанный метил-этилкеталь.
Все указанные соединения можно рассматривать как бромдериваты тирозина. Брутто-формула аэротионина (C24H26Br4N408) была установлена на основании данных элементарного анализа и определения осмометрическим способом молекулярного веса.
Бромсодержащие БАВ, характеризующиеся выраженным антимикробным действием, были идентифицированы также в экстракте губки Aplysina aerophoba. Одним из этих антибиотических веществ оказалось уже описанное выше 2,6-дибром-4- гидрокси-4-ацетамидоциклогекса-2,5-диеноном, другое — антибиотическое БАВ аэроплизинин. Аэроплизинин-1, выделенный из губки Aplysina aerophoba, является правовращающим энантиомером. Левовращающийся аэроплизинин-1 выделен из экстрактов губки другого вида — Janthella ardis. Оба энантиомера оказывают in vitro противомикробное действие, ингибируя как грамотрицательные, так и грамположительные штаммы (Ful- mor et al., 1970).
Аэроплизинин-1, полученный из губки Aplysina aerophoba,— правовращающийся изомер, [a]D+186°, t пп. 120°С. На основании данных масс-спектроскопии и элементарного анализа была установлена его общая формула СдНдЬЮзВгг.
Таким же широким спектром антимикробной активности обладают две бромсодержащие субстанции, сепарированные из губки Dysidea herbacea, общей формулы Ci2H502Br5 и С1гН802Вг2. Эти субстанции выделяют из измельченной гомогенизированной ткани губок с помощью экстракции бензолом и последующей хроматографической очистки. Из губки Verongia lacumosa удалось изолировать бромсодержащее БАВ, также обладающее свойствами антибиотика, условно обозначенное LL PAA216, брутто-формулой Ci3H12N20sBr2 (Borders et ah, 1974). Четыре весьма близких по строению и свойствам бромсодержащих БАВ идентифицировали в метанольной вытяжке из тканей губки Agelas oroides (Forenza et ah, 1971). Все эти БАВ являются производными бромпиррола. Их получают, экстрагируя свежесобранные губки метиловым спиртом.
Бромсодержащие БАВ губок, как правило, обладают широким спектром противомикробного действия, особенно характер-
ПРОТИВОМИКРОБНАЯ АКТИВНОСТЬ ВЫТЯЖЕК ИЗ ГУБОК VERONGIA (ЧИСТЫЕ ВЕЩЕСТВА)
|
Концентрация, mzJma |
|||
| Тест-микроб | 1.0 | 0,2 | 0,04 |
|
Зоны угнетения роста микробов, мм |
|||
| Bacillus subtilis | 6,5 | 3,0 | 0,5 |
| Sarcina lutea | 7,0 | 3,0 | 0,5 |
| Staphylococcus aureus | 4,0 | 1,0 | 0 |
| Aerobacter aerogenes | 3,0 | 1,0 | 0 |
| Escherichia coli | 6,0 | 2,0 | 0,5 |
| Klebsiella pneumoniae | 5,0 | 2,5 | 1,0 |
| Proteus vulgaris | 6,0 | 3,0 | 1,0 |
| Pseudomonas aeruginosa | 10,0 | 5,5 | 2,5 |
| Salmonella typhosa | 5,0 | 3,0 | 1,0 |
| Mycobacterium smepmatis | 3,0 | 0 | 0 |
ного для соединений ряда бензола и пиррола. В частности, бромсодержащие БАВ губок пиррольной природы оказывают губительное действие уже в значительных разведениях на Escherichia coli (Chib et ah, 1977). Существенный противомик- робный эффект свойствен и бронированным фенольным соединениям, выделенным в прошлом десятилетии из губок рода Ve- rongia (Verongia fistularis, Verongia cauliformis и другие). В качестве иллюстрации противомикробной активности БАВ губок приводим данные, содержащиеся в работах Sharma и Burkholder (1967) (табл. 16).
Губки Dysidea herbacea, обитающие на Тихоокеанском побережье, содержат эфиры полибромдифенила; обитающие в районе Австралии — значительные количества БАВ, отличающихся значительной концентрацией другого галогена—хлора. В частности, из Dysidea herbacea выделено БАВ, названное диси- денином общей формулы C17H23CI6N3O2 (Kazlauskas et al„ 1977). Дисиденин экстрагируют из свежезамороженных губок с применением в качестве экстрагента дихлорметана.