Вопросы вирусологии. 2020; 65: 276-283
Противовирусная активность экстрактов базидиомицетов и гуминовых соединений в отношении вируса иммунодефицита человека (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus 1) и вируса простого герпеса (Herpesviridae: Simplexvirus: Human alphaherpesvirus 1)
https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-5-4Аннотация
Введение. Актуальнейшей проблемой современной медицины является борьба с заболеванием, вызываемым вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), – ВИЧ-инфекцией. Применяемые химические соединения улучшили ситуацию для инфицированных, однако они токсичны, нарушают обмен веществ и не могут избавить организм от интегрированного вируса. Появление резистентных штаммов ВИЧ делает эти лечебные средства неэффективными. Часто смерть ВИЧ-инфицированных наступает в результате развития оппортунистических инфекций, вызванных вирусами семейства Herpesviridae. Поэтому актуален поиск новых лечебных и профилактических препаратов, менее токсичных, активных в отношении нескольких вирусов одновременно. Базидиомицеты, высшие грибы, являются источником лекарственных соединений, обладающих антимикробными и противовирусными свойствами. Гуминовые соединения (ГС) различной природы также обладают противовирусной активностью.
Цель исследования – получение и испытание нетоксичных препаратов из базидиомицета Inonotus obliquus и ГС из бурых углей в отношении вирусов, патогенных для человека: ВИЧ и вируса простого герпеса (ВПГ).
Материал и методы. На модели лимфобластоидных клеток MT-4, инфицированных штаммами ВИЧ, тип 1 (ВИЧ-1), и монослойной культуры клеток Vero, инфицированной ВПГ, тип 1 (ВПГ-1), изучена противовирусная активность экстрактов меланина, полученных из культивируемой культуры гриба чага Inonotus obliquus, и ГС – из бурого угля Канско-Ачинского месторождения с использованием вирусологических и статистических методов исследования.
Результаты и обсуждение. Установлено, что все исследованные соединения не обладали цитотоксическим действием на клетки при концентрации 100 мкг/мл. Показано, что экстракты базидиомицетов и ГС обладают противовирусной активностью в отношении ВИЧ-1 и ВПГ-1. ЭК50 (50% эффективная концентрация) в отношении ВИЧ-1 составила 3,7–5,0 мкг/мл, индекс селективности – 28–35. Противогерпетическая активность обнаружена при дозе 50–100 мкг/мл. Противовирусная эффективность меланиновых соединений установлена как при «профилактической» (за 2 ч до инфицирования клеток), так и при «лечебной» схеме введения препаратов как в отношении ВИЧ-1, так и ВПГ-1. Наличие противовирусной активности меланина и ГС в отношении РНК-содержащего вируса ВИЧ-1 и ДНК-содержащего вируса ВПГ-1 в нашем исследовании совпадает с результатами ряда авторов в отношении вирусов гриппа, герпеса, ВИЧ, гепатита В, Коксаки, осповакцины, что позволяет высказать предположение о том, что тип нуклеиновой кислоты вируса не играет принципиальной роли в антивирусном действия этих препаратов. Очевидно также, что ГС эффективны как в отношении вирусов с оболочкой, так и безоболочечных вирусов.
Заключение. В целом можно заключить, что для меланиновых и гуминовых соединений характерна низкая токсичность при наличии и вирулицидной, и противовирусной активности. Это позволяет рассматривать исследованные соединения как основу для создания безопасных лекарственных средств, эффективных в отношении возбудителей различных вирусных инфекций.
Список литературы
1. Руководство по применению антиретровирусных препаратов у взрослых и подростков, инфицированных ВИЧ-1. М.: Р.Валент; 2011. 2. Носик Д.Н., Носик Н.Н. ВИЧ-инфекция: профессиональный риск и экстренная профилактика. М.; 2004.
2. Смирнов Ю.А., Носик Н.Н., Носик Д.Н. Подходы к фитотерапии ВИЧ-инфекции. Традиционная медицина. 2017; 4(51): 26–34.
3. Теплякова Т.В. Высшие грибы Западной Сибири – перспективные объекты для биотехнологии лекарственных препаратов. Новосибирск; 2014.
4. Lopusiewicz L. Isolation, characterisation and biological activity of melanin from Exidia nigricans. World Sci. News. 2018; 91: 111–29.
5. Попов А.И., Зеленков В.Н., Теплякова Т.В. Биологическая активность и биохимия гуминовых веществ. Часть 1. Биохимический аспект (обзор литературы). Вестник Российской Академии естественных наук. 2016; 16(1): 11–8.
6. Ананько Г.Г., Казачинская Е.И., Косогова Т.А., Теплякова Т.В. Механизмы антигерпетической активности меланина чаги (Inonotus obliquus). В кн.: Дьяков Ю.Т., Сергеев Ю.В., ред. Современная микология в России. Материалы четвертого съезда микологов России. Том 7. М.; 2017: 395–7.
7. Pan H.H., Yu X.T., Li T., Wu H.L., Jiao C.W., Cai M.H., et al. Aqueous extract from a Chaga medicinal mushroom, Inonotus obliquus (higher Basidiomycetes), prevents Herpes Simplex Virus entry through inhibition of viral-induced membrane fusion. Int. J. Med. Mushrooms. 2013; 15(1): 29–38. https://doi.org/10.1615/intjmedmushr.v15.i1.40
8. Попов А.И., Зеленков В.Н., Теплякова Т.В. Биологическая активность и биохимия гуминовых веществ. Часть 2. Медико-биологический аспект. Обзор литературы. Вестник Российской Академии естественных наук. 2016; 16(5): 9–15.
9. Jacob K.K., Prashob P.K.J., Chandramohanakumar N. Humic substances as a potent biomaterials for therapeutic and drug delivery system – a review. Int. J. App. Pharm. 2019; 11(3): 1–4. https://doi.org/10.22159/ijap.2019v11i3.31421
10. Kornilaeva G.V., Siniavin A.E., Schultz A., Germann A., Moog C., Von Briesen H., et al. The differential Anti-HIV effect of a new humic substance-derived preparation in diverse cells of the immune system. Acta Naturae. 2019; 11(2): 68–76. https://doi.org/10.32607/20758251-2019-11-2-68-76
11. Теплякова Т.В., Ананько Г.Г., Ильичева Т.Н., Казачинская Е.И., Носик Н.Н., Носик Д.Н. и др. Противовирусное средство на основе гуминовых кислот. Патент РФ №2678986; 2019.
12. Рытик П.Г., Горовой Л.Ф., Кучеров И.И., Сенюк О.Ф. Антиретровирусная активность некоторых видов базидиальных грибов. СПИД, рак и общественное здоровье. 2007; 11(1): 59–61.
13. Brandt C.R., Pirano F. Mushroom antiviral. Recent Res. Dev. Antimicrob. Agent Chemother. 2000; 4(1): 11–26.
14. Теплякова Т.В., Булычев Л.Е., Косогова Т.А., Ибрагимова Ж.Б., Юрганова И.А., Кабанов А.С. и др. Противовирусная активность экстрактов из базидиальных грибов в отношении ортопоксвирусов. Проблемы особо опасных инфекций. 2012; (3): 99–101.
15. Gao Y., Zhou Sh., Huang M., Xu A. Antibacterial and antiviral value of the genus Ganoderma P.Karst. Species (Aphyllophoromycetideae): a review. Int. J. Med. Mushroom. 2003; 5(3): 235–46. https://doi.org/10.1615/InterJMedicMush.v5.i3.20
16. Теплякова Т.В., Гашникова Н.М., Балахнин С.М., Косогова Т.А. Антиретровирусная активность экстрактов из чаги, меланина и гуминовых соединений. В кн.: Современная микология в России. Материалы 3- го съезда микологов России. Том 3. М.; 2012: 419–20.
17. Разумов И.А., Казачинская Е.А., Пучкова Л.И., Косогова Т.А., Горбунова И.А., Локтев В.Б. и др. Протективная активность водных экстрактов из высших грибов при экспериментальной герпесвирусной инфекции у белых мышей. Антибиотики и химиотерапия. 2013; 58(9-10): 8–12.
18. Полковникова М.В., Носик Н.Н., Гараев Т.М., Кондрашина Н.Г., Финогенова М.П., Шибнев В.А. Изучение противогерпетических свойств экстрактов из березового гриба Inonotus obliquus. Вопросы вирусологии. 2014; 59(2): 45–8.
19. Шибнев В.А., Гараев Т.М., Финогенова М.П., Калнина Л.Б., Носик Д.Н. Противовирусное действие водных экстрактов березового гриба Inonotus obliquus на вирус иммунодефицита человека. Вопросы вирусологии. 2015; 60(2): 35–8.
20. Разумов И.А., Косогова Т.А., Казачинская Е.А., Пучкова Л., Щербакова Н.С., Горбунова И.А. и др. Противовирусная активность водных экстрактов и полисахаридных фракций, полученных из мицелия и плодовых тел высших грибов. Антибиотики и химиотерапия. 2010; 55(9-10): 14–8.
21. Ilycheva T.N., Balakhnin S.M., Gashnikova N.M., Durymanov A.G., Anan’ko G.G., Kosogova T.A., et al. Antiviral Activity of Humic Substances. In: Third International Conference of CIS IHSS on Humic Innovative Technologies Tenth International Conference daRostim «Humic Substances and Other Biologically Active Compounds in Agriculture» HIT-daRostim-2014. Moscow; 2014.
22. Schneider J., Weis R., Maenner C., Kary B., Werner A., Stubert B.J., et al. Inhibition of HIV-1 in cell culture by synthetic humate analogues derived from hydroquinone: mechanism of inhibition. Virology. 1996; 218(2): 389–95. https://doi.org/10.1006/viro.1996.0208
23. Zhernov Y., Karamov E., Perminova I., Khaitov M.R., Khaitov R.M. Humic substance-based antivirals: antiretroviral activity, mechanisms of action, and impact on mucosal immunity. Allergy. 2017; 72(S103): 164–5.
24. Neyts J., Snoeck R., Wutzler P., Cushman M., Klöcking R., Helbig B., et al. Poly (hydroxy) carboxylates as selective inhibitors of Cytomegalovirus and Herpes simplex virus replication. Antivir. Chem. Chemother. 1992; 3(4): 215–22.
25. Корнилаева Г.В., Перминова И.В., Гилязова А.В., Хаметова К.М., Каратов Э.В. Гуминовые вещества как перспективные соединения для создания микробицидных препаратов. Российский иммунологический журнал. 2010; 4(3): 255–60.
Problems of Virology. 2020; 65: 276-283
Antiviral activity of extracts of basidiomycetes and humic compounds substances against Human Immunodeficiency Virus (Retroviridae: Orthoretrovirinae: Lentivirus: Human immunodeficiency virus 1) and Herpes Simplex Virus (Herpesviridae: Simplexvirus: Human alphaherpesvirus 1)
https://doi.org/10.36233/0507-4088-2020-65-5-4Abstract
Introduction. One of the most urgent problem of modern medicine is the fight against the disease caused by the Human Immunodeficiency Virus (HIV) – HIV infection. The chemical compounds have improved the situation for infected people, but they are toxic, disrupt the metabolism and cannot eliminate the integrated virus from the body. The emergence of resistant HIV strains makes these treatments ineffective. Often, the death of HIV-infected people occurs as a result of the development of opportunistic infections caused by viruses of the Herpesviridae family. Therefore, the search for new therapeutic and preventive drugs that are less toxic and active against several viruses at the same time is relevant. Basidiomycetes, higher fungi, are a source of medicinal compounds that have antimicrobial properties, as well as antiviral ones. Humic compounds (HS) of various nature also have antiviral activity.
The aim of the study was to obtain nontoxic compounds from the basidiomycete Inonotus obliquus and humic compounds from brown coals and to test their activity against viruses that are pathogenic to humans: HIV and Herpes Simplex Virus (HSV).
Material and methods. The antiviral activity of melanin extracts obtained from the culture of the chaga fungus Inonotus obliquus and HS from the brown coal of the Kansko-Achinsk Deposit was studied using a model of MT-4 lymphoblastoid cells infected with HIV type 1 (HIV–1) strains and a monolayer culture of Vero cells infected with HSV type 1 (HSV-1) using virological and statistical research methods.
Results and discussion. It was found that all the studied compounds did not have a cytotoxic effect on cells at a concentration of 100 mcg/ml. It was shown that extracts of basidiomycetes and HS have antiviral activity against HIV-1 and HSV-1. EC 50 (50%-effective concentration) for HIV-1 was 3.7–5.0 mcg/ml, selectivity index 28–35. Antiherpetic activity was detected at a dose of 50–100 mcg/ml. The antiviral effectiveness of melanin compounds was established both in the «preventive» (2 hours before cell infection) and in the «therapeutic» regimen of drug administration, both for HIV-1 and HSV-1. The presence of antiviral activity of melanin and HS in relation to the RNA-containing HIV-1 virus and DNA-containing HSV-1 virus in our study coincides with the results of a number of authors in relation to influenza viruses, herpes virus, HIV, hepatitis B virus, Coxsackievirus, smallpox vaccine virus, which suggests that the type of nucleic acid in the virus does not play a fundamental role in the antiviral action of these drugs. It is also clear that HS is effective against both enveloped and non-enveloped viruses.
Conclusion. In general, it can be concluded that melanin and humic compounds are characterized by low toxicity in the presence of both virucidal and antiviral activity. This allows us to consider the studied compounds as the basis for creating safe medicines that are effective against pathogens of various viral infections.
References
1. Rukovodstvo po primeneniyu antiretrovirusnykh preparatov u vzroslykh i podrostkov, infitsirovannykh VICh-1. M.: R.Valent; 2011. 2. Nosik D.N., Nosik N.N. VICh-infektsiya: professional'nyi risk i ekstrennaya profilaktika. M.; 2004.
2. Smirnov Yu.A., Nosik N.N., Nosik D.N. Podkhody k fitoterapii VICh-infektsii. Traditsionnaya meditsina. 2017; 4(51): 26–34.
3. Teplyakova T.V. Vysshie griby Zapadnoi Sibiri – perspektivnye ob\"ekty dlya biotekhnologii lekarstvennykh preparatov. Novosibirsk; 2014.
4. Lopusiewicz L. Isolation, characterisation and biological activity of melanin from Exidia nigricans. World Sci. News. 2018; 91: 111–29.
5. Popov A.I., Zelenkov V.N., Teplyakova T.V. Biologicheskaya aktivnost' i biokhimiya guminovykh veshchestv. Chast' 1. Biokhimicheskii aspekt (obzor literatury). Vestnik Rossiiskoi Akademii estestvennykh nauk. 2016; 16(1): 11–8.
6. Anan'ko G.G., Kazachinskaya E.I., Kosogova T.A., Teplyakova T.V. Mekhanizmy antigerpeticheskoi aktivnosti melanina chagi (Inonotus obliquus). V kn.: D'yakov Yu.T., Sergeev Yu.V., red. Sovremennaya mikologiya v Rossii. Materialy chetvertogo s\"ezda mikologov Rossii. Tom 7. M.; 2017: 395–7.
7. Pan H.H., Yu X.T., Li T., Wu H.L., Jiao C.W., Cai M.H., et al. Aqueous extract from a Chaga medicinal mushroom, Inonotus obliquus (higher Basidiomycetes), prevents Herpes Simplex Virus entry through inhibition of viral-induced membrane fusion. Int. J. Med. Mushrooms. 2013; 15(1): 29–38. https://doi.org/10.1615/intjmedmushr.v15.i1.40
8. Popov A.I., Zelenkov V.N., Teplyakova T.V. Biologicheskaya aktivnost' i biokhimiya guminovykh veshchestv. Chast' 2. Mediko-biologicheskii aspekt. Obzor literatury. Vestnik Rossiiskoi Akademii estestvennykh nauk. 2016; 16(5): 9–15.
9. Jacob K.K., Prashob P.K.J., Chandramohanakumar N. Humic substances as a potent biomaterials for therapeutic and drug delivery system – a review. Int. J. App. Pharm. 2019; 11(3): 1–4. https://doi.org/10.22159/ijap.2019v11i3.31421
10. Kornilaeva G.V., Siniavin A.E., Schultz A., Germann A., Moog C., Von Briesen H., et al. The differential Anti-HIV effect of a new humic substance-derived preparation in diverse cells of the immune system. Acta Naturae. 2019; 11(2): 68–76. https://doi.org/10.32607/20758251-2019-11-2-68-76
11. Teplyakova T.V., Anan'ko G.G., Il'icheva T.N., Kazachinskaya E.I., Nosik N.N., Nosik D.N. i dr. Protivovirusnoe sredstvo na osnove guminovykh kislot. Patent RF №2678986; 2019.
12. Rytik P.G., Gorovoi L.F., Kucherov I.I., Senyuk O.F. Antiretrovirusnaya aktivnost' nekotorykh vidov bazidial'nykh gribov. SPID, rak i obshchestvennoe zdorov'e. 2007; 11(1): 59–61.
13. Brandt C.R., Pirano F. Mushroom antiviral. Recent Res. Dev. Antimicrob. Agent Chemother. 2000; 4(1): 11–26.
14. Teplyakova T.V., Bulychev L.E., Kosogova T.A., Ibragimova Zh.B., Yurganova I.A., Kabanov A.S. i dr. Protivovirusnaya aktivnost' ekstraktov iz bazidial'nykh gribov v otnoshenii ortopoksvirusov. Problemy osobo opasnykh infektsii. 2012; (3): 99–101.
15. Gao Y., Zhou Sh., Huang M., Xu A. Antibacterial and antiviral value of the genus Ganoderma P.Karst. Species (Aphyllophoromycetideae): a review. Int. J. Med. Mushroom. 2003; 5(3): 235–46. https://doi.org/10.1615/InterJMedicMush.v5.i3.20
16. Teplyakova T.V., Gashnikova N.M., Balakhnin S.M., Kosogova T.A. Antiretrovirusnaya aktivnost' ekstraktov iz chagi, melanina i guminovykh soedinenii. V kn.: Sovremennaya mikologiya v Rossii. Materialy 3- go s\"ezda mikologov Rossii. Tom 3. M.; 2012: 419–20.
17. Razumov I.A., Kazachinskaya E.A., Puchkova L.I., Kosogova T.A., Gorbunova I.A., Loktev V.B. i dr. Protektivnaya aktivnost' vodnykh ekstraktov iz vysshikh gribov pri eksperimental'noi gerpesvirusnoi infektsii u belykh myshei. Antibiotiki i khimioterapiya. 2013; 58(9-10): 8–12.
18. Polkovnikova M.V., Nosik N.N., Garaev T.M., Kondrashina N.G., Finogenova M.P., Shibnev V.A. Izuchenie protivogerpeticheskikh svoistv ekstraktov iz berezovogo griba Inonotus obliquus. Voprosy virusologii. 2014; 59(2): 45–8.
19. Shibnev V.A., Garaev T.M., Finogenova M.P., Kalnina L.B., Nosik D.N. Protivovirusnoe deistvie vodnykh ekstraktov berezovogo griba Inonotus obliquus na virus immunodefitsita cheloveka. Voprosy virusologii. 2015; 60(2): 35–8.
20. Razumov I.A., Kosogova T.A., Kazachinskaya E.A., Puchkova L., Shcherbakova N.S., Gorbunova I.A. i dr. Protivovirusnaya aktivnost' vodnykh ekstraktov i polisakharidnykh fraktsii, poluchennykh iz mitseliya i plodovykh tel vysshikh gribov. Antibiotiki i khimioterapiya. 2010; 55(9-10): 14–8.
21. Ilycheva T.N., Balakhnin S.M., Gashnikova N.M., Durymanov A.G., Anan’ko G.G., Kosogova T.A., et al. Antiviral Activity of Humic Substances. In: Third International Conference of CIS IHSS on Humic Innovative Technologies Tenth International Conference daRostim «Humic Substances and Other Biologically Active Compounds in Agriculture» HIT-daRostim-2014. Moscow; 2014.
22. Schneider J., Weis R., Maenner C., Kary B., Werner A., Stubert B.J., et al. Inhibition of HIV-1 in cell culture by synthetic humate analogues derived from hydroquinone: mechanism of inhibition. Virology. 1996; 218(2): 389–95. https://doi.org/10.1006/viro.1996.0208
23. Zhernov Y., Karamov E., Perminova I., Khaitov M.R., Khaitov R.M. Humic substance-based antivirals: antiretroviral activity, mechanisms of action, and impact on mucosal immunity. Allergy. 2017; 72(S103): 164–5.
24. Neyts J., Snoeck R., Wutzler P., Cushman M., Klöcking R., Helbig B., et al. Poly (hydroxy) carboxylates as selective inhibitors of Cytomegalovirus and Herpes simplex virus replication. Antivir. Chem. Chemother. 1992; 3(4): 215–22.
25. Kornilaeva G.V., Perminova I.V., Gilyazova A.V., Khametova K.M., Karatov E.V. Guminovye veshchestva kak perspektivnye soedineniya dlya sozdaniya mikrobitsidnykh preparatov. Rossiiskii immunologicheskii zhurnal. 2010; 4(3): 255–60.
