Аминоолигосахарид ск-4416, способ его получения, ингибитор сахаридгидролазы и антибактериальный агент
Изобретение касается нового аминоолигосахарида СК-4416 формулы I, где m - целое число, 0 или 1; n = 1-4, m+n - целое число от 1 до 5; R1 - низший алкилгидроксид и R2 - водород или низший алкил, и его фармацевтически пригодных нетоксичных солей, которые обладают сильной способностью ингибирования сахаридгидролазы и антибактериальной активностью. Изобретение касается также способа получения данного соединения и фармацевтических композиций, содержащих его в качестве активного ингредиента. В соответствии с изобретением авторы выделили новое аминоолигосахаридное производное из почвенного микроорганизма, классифицированного как Streptomyces вид, и обнаружили, что его можно применять в качестве сильнодействующего ингибитора сахаридгидролазы, а также в качестве антибактериальных агентов. 4 с.п. ф-лы, 4 ил., 6 табл.
Настоящее изобретение касается нового аминоолигосахаридного производного и его фармацевтически пригодных нетоксичных солей, которые обладают сильной способностью ингибирования сахаридгидролазы и антибактериальной активностью. Изобретение касается также способа получения данного продукта и фармацевтических композиций, содержащих его в качестве активного ингредиента.
Описание уровня техники Хорошо известно, что при лечении или профилактике диабета, гиперлипопротеинемии, гиперлипидемии, ожирения или других связанных с ними вторичных симптомов можно применять такие ингибиторы сахаридгидролазы, как амилазу и сахаразу. С этой точки зрения сообщается о некоторых аминоолигосахаридных производных как о сильнодействующих ингибиторах сахаридгидролазы, таких как, например, А-2396, который производит Streptomyces вид А2396 (смотри: выложенный патент Японии (Sho) 54-92909), Oligostatin, который производит Streptomyces myxogenes (смотри: J. Antibiotics, 34:1424-1433 (1981)), Adiposin (смотри: J. Antibiotics, 35: 1234-1236 (1982), и NS комплекс, который производит Streptomyces флавохромоген (смотри: выложенный открытый Патент Японии (Hei) 3-19239). С другой стороны, NS комплекс, химическая структура которого совершенно эквивалентна структуре аминоолигосахаридного производного данного изобретения, описывается представленной ниже формулой:

R2 - водород или низший алкил. Другим объектом настоящего изобретения является применение аминоолигосахаридного производного в качестве ингибиторов сахаридгидролазы и антибактериальных агентов. Следующим объектом настоящего изобретения является способ получения аминоолигосахаридного производного из Streptomyces вида СК-4416. Краткое описание рисунков
Указанные выше и другие объекты и отличительные признаки настоящего изобретения будут ясны из следующего описания, данного в связи с чертежами, в которых:
на фиг. 1 приведен ИК спектр вещества СК-4416 по данному изобретению;
на фиг. 2 приведен спектр ЯМР 1H СК-4416;
на фиг. 3 приведен спектр ЯМР 13C СК-4416; и
на фиг. 4 приведен спектр FAB-MS/MS (масс-спектрометрия с бомбардировкой быстрыми электронами) СК-4416. Подробное описание изобретения
Заявители настоящего изобретения провели скрининговые исследования почвенных микроорганизмов с целью выделения микроба, производящего аминоолигосахаридное производное по настоящему изобретению. Выделенный таким образом микроб идентифицировали как вид Streptomyces рода и назвали Streptomyces вид СК-4416. Кроме того, было установлено, что полученное из него аминоолигосахаридное производное является новым и его обозначили как СК-4416. СК-4416 получают посредством культивирования Streptomyces вида СК-4416 на среде, содержащей источники углерода и азота, в аэробных условиях, применяя культуру со встряхиванием или культуру с постоянным аэробным перемешиванием. В качестве источника углерода можно использовать коммерчески доступные глюкозу, глицерин, мальтозу, крахмал, сахарозу, мелассу и декстрин; в качестве источника азота можно использовать коммерчески доступные соевую муку, жидкость для замачивания зерна, мясной экстракт, муку из семян хлопка, пептон, семя пшеницы, рыбную муку, неорганические соли аммония и NaNO3; в качестве неорганических солей можно использовать CaCO3, NaCl, KCl, MgSO4 и фосфаты. Кроме того, среда для культивирования Streptomyces вида СК-4416, при необходимости, может содержать некоторые ионы металлов, такие как Fe, Mn и Zn, в следовых количествах и противовспенивающий агент, такой как растительные масла, - высшие спирты, включая октадеканол, и соединения кремния. Среда может также содержать любые соединения, облегчающие культуре Streptomyces вида СК-4416 вырабатывать вещество СК-4416 с высоким выходом. Streptomyces вид СК-4416 культивируют согласно общепринятым в практике способам, с использованием твердых и жидких культур. Культивирование жидкости обычно осуществляют, применяя стационарную культуру, культуру с постоянным перемешиванием, культуру со встряхиванием и культуру с аэрацией, более предпочтительны культура со встряхиванием и погруженная культура с аэрацией. Инкубацию проводят при температуре в диапазоне от 20 до 37oC, более предпочтительно от 25 до 30oC, при нейтральном pH от 6 до 8 в течение периода от 24 до 192 часов, более предпочтительно от 48 до 120 часов. СК-4416 получают из культуры Streptomyces вида СК-4416 в соответствии с общеизвестными в практике способами очистки, применяя ионообменную, адсорбционную, разделительную и гельфильтрационную хроматографию. СК-4416 можно также выделить способом высокоэффективной жидкостной хроматографии ВЭЖХ или тонкослойной хроматографии (ТСХ). CK-4416 можно применять при лечении или профилактике инсулин-независимого диабета, гиперлипопротеинемии и ожирения, вызванного гиперлипидемией, или в качестве восстановительного агента при иммунологической недостаточности, а также можно использовать в качестве антибактериального агента. Кроме того, настоящее изобретение проиллюстрировано следующими далее примерами, которые не ограничивают область изобретения. Пример 1: Выделение и идентификация Streptomyces вида CK-4416. Проводят отбор почвенных микроорганизмов с целью выделения микроорганизма, указанного в названии, и выделяют его из лесной почвы, собранной в районе Chochun-Eup, Buk-Kun, Cheju-Do, Korea. Выделенный микроорганизм характеризуют следующим образом. 1. Характеристики роста
Характеристики роста выделенного микроорганизма на разнообразных питательных средах суммированы в приведенной в конце описания табл. 1. 2. Морфологические характеристики
Микроскопическое исследование Streptomyces вида СК-4416 выявило, что наблюдают одну или три спирали из более чем 20 спор на цепь, которые растут из концов воздушного мицелия, при этом мутовчатого мицелия и фрагментации не наблюдают. Наблюдают овальные споры, которые имеют гладкие поверхности и размеры (0,6 - 0,7) х (0,5 - 1,0) мкм, при этом не наблюдают специфических органелл, таких как склероций и спорангий. 3. Влияние температуры роста (инкубация на агаре с отваром из овса в течение 14 дней)
4oC: нет роста
15oC: слабый рост, воздушного мицелия нет
20oC: слабый рост, скудный воздушный мицелий
28oC: умеренный рост, хороший воздушный мицелий
37oC: умеренный рост, хороший воздушный мицелий
45oC: умеренный рост, умеренный воздушный мицелий
55oC: нет роста
4. Физиологические характеристики
1) Гидролиз крахмала (Агар с крахмалом-неорганической солью): (+)
2) Производство меланинового пигмента: (-)
5. Способность усваивания углеродного источника. Streptomyces вид СК-4416 культивируют при температуре 28oC в течение 14 дней на питательной среде Pridham-Gottlieb gar medium (ISN N 9), включающей соответствующие сахара, представленные в Таблице 2 (см. в конце описания) и определяют способность усваивания для этих сахаров. 6. Состав стенок клеток Streptomyces вида СК-4416. Определяют LL-диаминопимелловую кислоту и глицин во фракции стенок клеток. Из исследования роста, морфологии, физиологии и способности усваивания углеродных источников для микроорганизма, выделенного в настоящем изобретении, в заключение идентифицируют микроорганизм как род Streptomyces, который не описан. В связи с этим новый микроорганизм назван Streptomyces вид СК-4416 и занесен в Коллекцию Типов Культур Кореи (КСТС) и размещен в KRIBB, KIST, PO Box 115, Yusong-Ku, Taejon, 305-600, Korea, an international depository authority (IDA) с входящим номером N КСТС 0131 ВР. Пример 2: Культура Streptomyces вида СК-4416. В четыре колбы Эрленмейера на 500 мл добавляют по 100 мл среды для посевной культуры (pH 6,5), содержащей глюкозу 1% (масса/объем), декстрин 1% (масса/объем), NZ -амин (типа А) 0,5% (масса/объем), дрожжевой экстракт 0,5% (масса/объем) и карбонат кальция 0,1% (масса/объем), и стерилизуют при 120oC в течение 15 минут. В каждую из четырех колб вносят 1 платиновую петлю культуры Streptomyces вида СК-4416 на скошенном агаре, полученной из субкультуры, и инкубируют при встряхивании при 27oC в течение 3 дней. Затем к 200 мл материала в 500 мл колбе Эрленмейера добавляют 100 мл культуральной среды (pH 6,5), содержащей растворимый крахмал в количестве 3% (масса/объем), порошок из соевых бобов 1,5% (масса/объем), жидкость для замачивания кукурузы 1,5% (масса/объем), полипептон 0,2% (масса/объем), Na2S2O3 0,1% (масса/объем), карбонат кальция 0,5% (масса/объем), хлорид кобальта 0,0001% (масса/объем), и стерилизуют при 120oC в течение 30 минут. 2% (объем/объем) посевной культуры добавляют к среде и инкубируют при встряхивании со скоростью 240 об/мин при 27oC в течение 3 дней. Количественно определяют СК-4416 путем определения антимикробной активности, используя тестовый организм Comamonas terrigena (АТСС 8461) в соответствии с общеизвестным способом с применением бумажных дисков. Через 3 дня культивирования определяют pH и выход, которые составляют 7,2 и 0,06 мг/мл, соответственно. Пример 3. Выделение вещества СК-4416 (1). 18 л культуры, полученной в Примере 2, центрифугируют для удаления осадка клеток и собирают 14 л супернатанта. Доводят кислотность супернатанта до величины pH 3,1, вносят в колонку 6 см х 30 см со скоростью потока 50 мл/мин, заполненную активированным углем (Wako Junyaku, Japan), который является адсорбционной смолой, промывают 5 л дистиллированной воды, и элюируют 50% (объем/объем) метанолом. Так как элюат фракционируют по 400 мл, СК-4416 извлекают из фракций NN 3-6. Эти фракции собирают и концентрируют при пониженном давлении, получая 14 г желтого маслянистого вещества. Это вещество растворяют в 50 мл дистиллированной воды и регулируют кислотность раствора до pH 3,1. Полученный раствор вносят в колонку 6 см х 30 см, заполненную Sp-Sephadex(H+) от Sigma Chemical Co., США, при скорости потока 20 мл/минуту, промывают 5 л дистиллированной воды и элюируют 1 N водным раствором аммиака. Так как элюат фракционируют по 400 мл, фракции, содержащие вещество СК-4416, элюируются под NN 3-4. Эти фракции собирают, концентрируют при пониженном давлении и сушат, получая 1 г желтого порошка. Затем этот порошок растворяют в 30 мл дистиллированной воды. Кислотность полученного раствора доводят по pH 3,1, раствор вносят в колонку (3 см х 40 см), заполненную Dawex 50 W-8X (соль пиридина) от Sigma Chemical Co., США, при скорости потока 5 мл/минуту, промывают 2 л дистиллированной воды и элюируют 3 л буферного раствора пиридина-муравьиной кислоты (pH 3,1) с градиентом от О до 0,2М. Так как элюат фракционируют по 15 мл, вещество А извлекают из фракций NN 79-120, а вещество В из фракций NN 129-159, соответственно. Каждый элюат концентрируют при пониженном давлении, получая, соответственно, 500 мг вещества A и 90 мг вещества B в виде светло-желтого порошка. Пример 4: Выделение вещества СК-4416 (II). Вещество А, полученное в Примере 3, растворяют в 4 мл дистиллированной воды, вносят в колонку 3 см х 50 см, заполненную Sephadex. Q-10 от Sigma Chemical Co. , США, и элюируют водой. Так как элюат фракционируют по 5 мл, активное вещество выделяют из фракций NN 39-45. Эти фракции концентрируют и сушат, получая 390 мг белого порошка. Аналогично обрабатывают вещество B из Примера 3, получая 50 мг белого порошка. Пример 5: Выделение вещества СК-4416 (III). 60 мг вещества A, полученного в Примере 4, вносят в колонку для препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии (колонка: Tosoh Amid - 80, растворитель: 60% (объем/объем) ацетонитрил) от Shimadzu, Япония. Среди соединений, представленных общей формулой (I), последовательно элюируются соединение формулы (I), в котором m = 1, n = 2, R1 = метилгидроксид и R2 = водород; соединение формулы (I), в котором m = 0; n = 4, R1 = метилгидроксид и R2 = водород; и соединение формулы (I), в котором m = 1, n = 3, R1 = метилгидроксид и R2 = водород. Три эти элюата концентрируют при пониженном давлении и сушат при замораживании, получая, соответственно, 5 мг, 45 мг и 3 мг белого порошка. Берут 30 мг вещества B, полученного в Примере 4, и обрабатывают аналогичным образом при аналогичных условиях. Среди соединений, представленных формулой (I), получают, соответственно, 10 мг соединения формулы (I), в котором m = 0, n = 2, R1 = метилгидроксид и R2 = водород; 7 мг соединения формулы (I), в котором m = 1, n = 1, R1 = метилгидроксид и R1 = водород; и 8 мг соединения формулы (I), в котором m = 0, n = 3, R1 = метилгидроксид и R2 = водород. Пример 6: Идентификация соединения СК-4416. Соединение СК-4416 идентифицируют посредством определения физико-химических характеристик олигосахаридного производного формулы (I) для соединения, в котором m = 0, n = 4, R1 = метилгидроксид и R2 = водород, применяя физические и химические способы анализа. 1. Цвет и тип: белый порошок
Элементный анализ (см. в Таблице 2а)
3. Молекулярная формула: C37H63NO30
4. Молекулярный вес: 1001, 9
FAB-MS/MS(M+H)+ 1002 (см. Рис. 4)
5. Точка плавления: 162oC
6. Удельное вращение: [

7. Спектр УФ поглощения (растворитель: вода, конц.= 0,1 мг/мл): наблюдают конечную абсорбцию
8. ИК спектр: ИК спектр измеряют способом с KBr (см. фиг. 1)
Основные длины волн (см-1): 3400; 2900; 1630; 1410; 1390 и 1050. 9. Спектр ЯМР 1H: Спектр ЯМР 1H измеряют в D2O (см. фиг. 2)
10. Спектр ЯМР 13C: Спектр ЯМР 13C измеряют в D2O (см. фиг. 3)
11. Растворимость: Растворим в воде и этаноле, нерастворим в бензоле и нормальном гексане
12. Цветная реакция: положительная в реакции с нитратом серебра-гидроксидом натрия, в реакции Somoginelson и реакции с перманганатом; отрицательная в реакции с нингидрином и реакции Sakaguchi
13. Кислотные, нейтральный и основные свойства: слабоосновные
14. Тонкослойная хроматография (TLC). R1:O.14 [Tokyo Kasei К. К., силикагель f(S201), Япония] ; растворитель: этилацетат-метанол-вода = 5:3:2 (объем/объем/объем). Кроме того, установлено также, что соединение формулы (I), в котором m = 0, n = 2, R1 = метилгидроксид и R2 = водород, имеет молекулярную формулу C25H43NO20 и молекулярный вес 677,6111; соединение формулы (I), в котором m = 1, n = 1, R1 = метилгидроксид и R2 = водород, имеет молекулярную формулу C25H43NO20 и молекулярный вес 677,6111; соединение формулы (I), в котором m = 0, n = 3, R1 = метилгидроксид и R2 = водород, имеет молекулярную формулу C31H53NO25 и молекулярный вес 839,7514; соединение формулы (I), в котором m = 1, n = 2, R1 = метилгидроксид и R2 = водород, имеет молекулярную формулу C31H53NO25 и молекулярный вес 839,7514; и соединение формулы (I), в котором m = 1, n = 3, R1 = метилгидроксид и R2 = водород, имеет молекулярную формулу C37H63NO30 и молекулярный вес 1001, 8934. Из анализа приведенных выше результатов установили, что аминоолигосахаридное производное данного изобретения является новым соединением. Пример 7: Биологическая активность СК-4416. Определяют биологическую активность СК-4416 для соединения аминоолигосахарида, представленного формулой (I), в котором m = 0, n = 4, R1 = метилгидроксид и R2 = водород. Пример 7-1: Антибактериальная активность. Антибактериальную активность для грам-положительных и отрицательных бактериальных штаммов определяют на образце 1 мг/мл СК-4416, применяя способ с использованием бумажных дисков. Судя по результатам, не наблюдают активности для грам-положительного бактериального штамма, в то время как для грам-отрицательного бактериального штамма, а именно, Comamonas terrigena (АТСС 8461), получена 24,8 мм зона ингибирования. Пример 7-2: Ингибирование активности амилазы. Готовят раствор фермента (здесь далее обозначен как "раствор А"), содержащий амилазу, растворенную в 0,25 М фосфатном буфере (pH 7,0), 0,25 М раствор фосфатного буфера (pH 7,0) (здесь далее обозначен как "раствор В") и 0,04% (вес/объем) раствор крахмала (здесь далее обозначен как "раствор C"), соответственно. Затем объединяют 0,05 мл раствора B, содержащего растворенный СК-4416, 0,1 мл раствора B и 0,05 мл раствора B, инкубируют раствор при 37oC в течение 5 минут и затем инкубируют в течение 30 минут после добавления 0,5 мл раствора C. После инкубации определяют поглощение, при 660 нм для образца СК-4416 (T) и контроля (C), не содержащего образца. В завершение определяют коэффициент полуингибирования (50%) для активности амилазы (IC50), который рассчитывают по приведенному ниже уравнению и который составляет 1,6


Формула изобретения

отличающийся тем, что:
m равно целому числу 0 или 1;
n равно целому числу от 1 до 4;
m + n равно целому числу от 1 до 5;
R1 обозначает низший алкилгидроксид;
R2 обозначает водород или низший алкил. 2. Ингибитор сахаридгидролазы, содержащий в качестве активных ингредиентов аминоолигосахарид СК-4416 или его фармацевтически пригодные соли по п. 1 и фармацевтически приемлемый носитель. 3. Антибактериальный агент, содержащий в качестве активных ингредиентов аминоолигосахарид СК-4416 или его фармацевтически пригодные соли по п.1 и фармацевтически приемлемый носитель. 4. Способ получения аминоолигосахарида СК-4416 или его фармацевтически приемлемых солей по п.1, включающий стадии культивирования Streptomyces sp. СК-4416 (КСТС 0131ВР) на среде, содержащей источники углерода и азота, в аэробных условиях и выделения СК-4416 хроматографически.
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11