оксазиновим фрагментом активного центру ензиму MurB синтезу пептидоглікану (рис.1).
Рис.1. Біохімічна роль ензиму MurB та імітування похідними 4-тіазолідонів фосфатної групи його природного ліганду.
Задовільні значення скорінгових функцій, що оцінюють якість та енергію звязування докованих лігандів (досліджуваних сполук) з молекулою мішені отримано лише для структури 1HSK ферменту MurB S. aureus. Гіпотеза про можливість імітування взаємодії фрагменту фосфатної групи уридиндифосфат-N-ацетилглюкозаміну енолпірувату (Andres C. J. etc., 2000) підтвердилася тільки для активних щодо стафілококів сполук L115 та L103. Cаме 2-оксо-група при тіазолідиновому циклі в цих сполуках відтворює водневі звязки атома оксигену фосфату (природнього ліганду UDP-Glc-NAc-EP) з атомами водню амінокислотних залишків Gly-67 та Gly-65 ензиму MurB. У результаті аналізу докованих позицій визначено можливі шляхи модифікації структури для сполук-лідерів з метою покращення афінітету до MurB та протимікробної активності.
На основі виконаних досліджень запропоновано стратегію пошуку нових протимікробних сполук серед 4-азолідонів та споріднених гетероциклічних систем, яка включає комбінаторний підхід до синтезу з компютерною систематизацією даних, поєднання традиційного та віртуального скринінгу і дизайну, QSAR-аналіз. Визначено структурні вимоги для молекулярного дизайну антимікробних 4-азолідонів та споріднених гетероциклічних систем.
Із врахуванням прогностичних даних 2D-QSAR аналізу шляхом цілеспрямованого синтезу отримано похідні 6-оксо-5,6-дигідро [1,3] тіазоло [2,3-b] [1,2,4] тріазол-6-ону (сполуки L-1558 і L-1369), активність яких поширюється на MS - і MR-стафілококи (для MRSA МБсК 18,57-27,60 мкг/мл, МБцК 41,02-74,30 мкг/мл). Співвідношення МБцК/МБсК (2,00-3,17) і характер кривих, що характеризують динаміку росту культур MSSA і MSRA, вказують на не різко виражену бактерицидну активність сполук L-1558 і L-1369. За здатністю викликати двократне продовження тривалості періоду генерації (Ki) в культурах MecA- і MecA+ S. aureus сполуки L-1558 і L-1369 практично не відрізняються (65,0-65,4 мкг/мл для MecA- S. aureus 209-Р і 63,8-75,0 мкг/мл для MecA+ S. aureus "Кунда").
В ході досліджень встановлено, що 55,0% сполук із випадково сформованої вибірки похідних 4-азолідонів істотно підвищували чутливість до оксациліну MecA+ S. aureus "Кунда". Найбільш активними у цьому відношенні виявилися похідні 5- [2-(R-бензилокси) - 5-нітрофенілметиліден] -2-тіоксотіазолідин-4-онів (сполуки L-127 і L-1985). Виражений синергізм з оксациліном спостерігався при концентраціях вказаних сполук 12,5 мкг/мл (1/8-1/16 їх МПК для тест-штаму). Дещо слабшу, але стабільно постійну здатність потенціювати протимікробну дію оксациліну відносно MRSA проявили похідні 2-оксо-норборнено [2,3; 5,6] тіопірано [2,3-d] [1,3] тіазолу (2 сполуки із 2 тестованих: L149 і L1445), 4-ізонікотиноїлгідразонові похідні 2-оксотіазолідину (4 сполуки із 4 тестованих: Ш-17, Ш-20, Ш-21 і Ш-22), а також отримані шляхом цілеспрямованого синтезу на основі прогностичних даних 2D-QSAR аналізу N-(R-феніл) - тіазол-5-іл-ацетаміди (сполуки L-1558 і L-1995).
Невисока токсичність (V клас безпеки), властива похідним 4-азолідонів, в поєднанні з виразною специфічною фармакологічною активністю (пряма протимікробна дія та здатність до синергічної взаємодії з -лактамними антибіотиками) є вагомими аргументами для поглибленого вивчення цих сполук як нових потенційних препаратів для боротьби з антибіотикорезистентними штамами мікроорганізмів, передусім MRS. Одержані результати свідчать, що ферменти ранніх етапів біосинтезу пептидоглікану (MurB, MurC, MurG) можуть розглядатися в якості важливих нових мішеней для дії протимікробних засобів у клітинах MRSA.
Дослідження протимікробної активності похідних фурану і тіазолу відносно MRS. Найперспективнішим класом сполук, які проявляють стабільно високу активність відносно стафілококів, у тому числі їх клінічних поліантибіотикорезистентних штамів, визначено похідні 2-(5-арил-2-фурил) - 4-хінолінкарбонових кислот (Патент України UA №23769). На основі аналізу "структура - активність" встановлено роль заміщуючих радикалів у різних позиціях базисних каркасів для вияву молекулами протимікробних властивостей, накреслено шляхи для подальшої оптимізації вказаних структур. Відносно MSSA найбільш активними є похідні з двома атомами галогену (Cl, Br) в різних позиціях бензольного кільця 5-R-феніл-2-фурильного фрагмента молекули (сполуки V042, V043, V044, V045). Відносно MRSA і MR-CNS високу активність проявляють похідні з галогеновими замісниками (Cl, Br) в позиції С6 хінолінового ядра і аліфатичними замісниками (ізо-пропіл, втор-бутил, метил) в пара-положенні бензольного кільця 5-R-феніл-2-фурильного фрагмента (сполуки V051, V052, V053). Вказані сполуки можна рекомендувати для поглиблених мікробіологічних досліджень в якості потенційних кандидатів у лікувальні засоби.
Протистафілококова активність похідних оксополігідроакридинів. Встановлено високий рівень бактерицидної активності відносно сучасних клінічних штамів S. aureus і CNS (незалежно від їх метіцилінрезистентності та рівнів асоційованої резистентності до фторхінолонів, тетрациклінів та макролідів) похідних 1-оксо-3,3-диметил-10-R-феніл-1,2,3,4-тетрагідробензо [j] акридинію та 1,8-діоксо-3,3,6,6-тетраметил-1,2,3,4,5,6,7,8,9,10-декагідроакридину. Сполука М116 - 1-фенілгідразил-3,3-диметил-10-(4-метил) феніл-1,2,3,4-тетрагідробензо [j] акридинію бромід (для MRSA МБсК 3,98 мкг/мл, МБцК 7,04 мкг/мл), яка характеризується значним хіміотерапевтичним індексом (61-163 при пероральному і 15-80 при парентеральному введенні), може розглядатися в якості перспективного кандидата у лікувальні засоби.
Дослідження протистафілококової активності четвертинних солей циклопента [с] хінолінію. Новим класом сполук з вираженою бактерицидною активністю (0,8-1,56 мкг/мл) відносно стафілококів, включаючи штами MRSA і MR-CNS, є четвертинні солі N-феніл-6-(4-диметиламінобензиліден) циклопента [с] хінолінію, проте вони характеризуються високим рівнем гострої токсичності (LD50 25,6? 56,0 мг/кг).
Дослідження протимікробної активності рослин флори України відносно поліантибіотикорезистентних клінічних штамів стафілококів. На основі цілеспрямованого тестування 203 водно-етанольних екстрактів різних органів 155 лікарських рослин флори України виявлено природні джерела сполук з високим рівнем протимікробної активності відносно MRS, придатних для створення нових лікувальних засобів (слань цетрарії ісландської Cetraria islandica (L) Ach. та евернії сливової Evernia prunastri (L) Ach., бруньки берези бородавчастої Betula verrucosa Ehrh. та тополі чорної Populus nigra L., трава і суцвіття гринделії розчепіреної Grindelia squarrosa (Pursh) Dun., кореневища гірчака зміїного Polygonum bistorta L., кермеку Мейєра Limonium meyeri (Boiss) O. Kuntze і кермеку південнобузького Limonium hypanicum Klok., листя мучниці звичайної Arctostaphylos uva-ursi (L) Spreng. та ін). Розроблено оптимальні способи екстрагування, які дозволяють одержати з рослинної сировини комплекси сполук, що володіють не тільки прямою протимікробною активністю відносно MRS, але й антиадгезивними, протизапальними та імуномодулюючими властивостями (табл.1). Виявлено нові природні джерела індукторів ендогенного IFN і TNF-. Водно-етанольні екстракти коренів живокосту лікарського Symphytum officinalis L. і пагонів омели білої Viscum album L. проявляють імуномодулюючі властивості також в умовах дослідів in vivo.
Таблиця 1
Спектр біологічних властивностей 90% водно-етанольних екстрактів лікарських рослин
|
№
п/п
|
Рослинні екстракти
|
Частини рослин
|
Протимікробна
дія
|
Пригнічення
адгезії
|
Протизапальна
дія
|
Індукція ендогенного
|
Антибіотикопотенціююча активність
|
|
|
|
|
|
|
|
IFN
|
TNF
|
OXA
|
CIP
|
TET
|
ERY
|
|
1.
|
2.
|
3.
|
4.
|
5.
|
6.
|
7.
|
8.
|
9.
|
10.
|
11.
|
12.
|
|
1.
|
Arctostaphylos uva-ursi (L) Spreng.
Мучниця звичайна
|
лис.
|
++
|
++
|
ND
|
-
|
ND
|
+++
|
+/-
|
+
|
+
|
|
2.
|
Betula verrucosa L.
Береза бородавчаста
|
бр.
|
+++
|
++
|
+++
|
++
|
-
|
++++
|
++++
|
++++
|
++++
|
|
3.
|
Biota orientalis (L) Endl.
Біота східна (Широкогілочник східний)
|
хвоя, пл.
|
+++
|
+/-
|
+
|
-
|
++
|
++
|
+
|
ND
|
+++
|
|
4.
|
Calendula officinalis L.
Нагідки лікарські
|
суцв.
|
+
|
+++
|
ND
|
+++
|
-
|
-
|
++
|
-
|
+/-
|
|
5.
|
Cetraria islandica (L) Ach.
Цетрарія ісландська ("Ісландський мох")
|
слань
|
+++
|
+++
|
++
|
++
|
-
|
++
|
+/-
|
+++
|
+/-
|
|
6.
|
Cotinus coggygria Scop.
Скумпія звичайна
|
лис.
|
++
|
-
|
ND
|
+
|
ND
|
+++
|
+
|
+++
|
+
|
|
7.
|
Evernia prunastri (L) Ach.
Евернія сливова ("Дубовий мох")
|
слань
|
+
|
+++
|
+/-
|
++
|
-
|
++
|
-
|
+++
|
-
|
|
8.
|
Geranium pratense L.
Герань лучна
|
корен.
|
++
|
+/-
|
ND
|
+/-
|
ND
|
++
|
+
|
+
|
+/-
|
|
9.
|
Ginkgo biloba L.
Гінкго дволопатеве
|
лис.
|
+/-
|
+++
|
+
|
++
|
-
|
++
|
+/-
|
ND
|
+
|
|
10.
|
Grindelia squarrosa (Pursh) Dun.
Гринделія розчепірена
|
н/ч
|
++
|
+++
|
+++
|
+
|
+
|
++
|
+
|
++
|
-
|
|
11.
|
Hypogymnia physodes (L) Nyl.
Гіпогімнія здута
|
слань
|
+++
|
ND
|
ND
|
+++
|
-
|
++++
|
-
|
ND
|
++
|
|
12.
|
Juniperus communis L.
Ялівець звичайний
|
хвоя
|
+++
|
+++
|
ND
|
-
|
ND
|
+
|
+
|
ND
|
+/-
|
|
13.
|
Limonium hypanicum Klok.
Кермек південнобузький
|
кор.
|
++
|
ND
|
ND
|
+++
|
-
|
+++
|
-
|
+/-
|
-
|
|
14.
|
Limonium meyeri (Boiss) O. Kuntze
Кермек Мейєра
|
кор.
|
++
|
++
|
ND
|
+
|
-
|
++
|
-
|
+/-
|
-
|
|
15.
|
Populus nigra L.
Тополя чорна (Осокір)
|
бр.
|
++
|
++
|
ND
|
+/-
|
-
|
+++
|
+++
|
++++
|
+++
|
|
16.
|
Potentilla erecta (L) Rausch.
Перстач прямостоячий (Калган)
|
корен.
|
++
|
ND
|
ND
|
+
|
ND
|
+++
|
++
|
++
|
+
|
|
17.
|
Rhododendron kotschyi Simonk.
Рододендрон східнокарпатський
|
лис.
|
++
|
ND
|
ND
|
++
|
-
|
+/-
|
+/-
|
-
|
+/-
|
|
18.
|
Rhus coriaria L.
Сумах дубильний
|
лис.
|
+/-
|
ND
|
ND
|
+
|
-
|
++
|
++
|
+/-
|
-
|
|
19.
|
Polygonum aviculare L.
Спориш звичайний
|
н/ч
|
-
|
ND
|
ND
|
++
|
+++
|
-
|
+/-
|
+
|
-
|
|
20.
|
Polygonum bistorta L.
Гірчак зміїний
|
корен.
|
++
|
-
|
+++
|
+++
|
-
|
+++
|
++
|
++
|
+
|
|
21.
|
Salix aurita L.
Верба вушката
|
кора
|
+
|
+
|
ND
|
ND
|
ND
|
+++
|
-
|
++
|
-
|
|
22.
|
Sanguisorba officinalis L.
Родовик лікарський
|
кор.
|
++
|
+
|
ND
|
+
|
-
|
++
|
-
|
ND
|
-
|
|
23.
|
Sieversia montana (L) R. Br.
Сіверсія гірська
|
корен.
|
++
|
+
|
ND
|
++
|
-
|
+++
|
-
|
ND
|
-
|
|
24.
|
Thea sinensis L.
Чай китайський
|
лис.
|
+++
|
++
|
ND
|
+/-
|
ND
|
+++
|
-
|
++++
|
++
|
|
25.
|
Vaccinium myrtillus L.
Чорниця
|
н/ч
|
+
|
ND
|
ND
|
+++
|
-
|
+
|
-
|
+/-
|
+/-
|
|
26.
|
Vaccinium vitis-idaea L.
Брусниця
|
н/ч
|
+
|
ND
|
ND
|
+++
|
-
|
++
|
-
|
-
|
+/-
|
|
27.
|
Viscum album L.
Омела біла
|
н/ч
|
+/-
|
-
|
ND
|
+++
|
++
|
+/-
|
-
|
ND
|
+/-
|
|
|
Примітки: 1. ND - показник не вивчали; OXA -, CIP -, ERY -, TET -
2. Градація ступеня зниження МПК антибіотиків у присутності екстрактів: +/- - в 2-4 рази, + - у 4-8 разів, ++ - у 16-32 рази, +++ - у 64-128 разів, ++++ - > 128 раз.
3. Частини рослин: бр. - бруньки, лис. - листки, суцв. - суцвіття, пл. - плоди, н/ч - надземна частина, кор. - корені, корен. - кореневища.
Доведено їх стимулюючий вплив на інтерфероновий статус піддослідних тварин (підвищення титрів сироваткового IFN, продукції спонтанного IFN та стимульованого ФГА IFN- спленоцитами), поглинальну здатність макрофагів перитонеального ексудату при фагоцитозі S. aureus 209-P, киснево-залежну бактерицидну активність у спонтанному НСТ-тесті та функціональний резерв фагоцитів
Антибіотикопотенціюючі властивості рослин флори України. Розроблено оригінальну просту і достатньо чутливу методику для скринінгової оцінки синергізму дії біологічно активних сполук рослинних екстрактів з антибіотиками відносно стафілококів (Патент України UA №27939). Рослинні екстракти наносяться у вигляді плям діаметром до 1,0 см на на пластинки із силікагелем для тонкошарової хроматографії "Sorbfil", після чого їх заливають розплавленим і остудженим поживним агаром з антибіотиком в концентрації 1/2-1/4 МПК, попередньо свіжо засіяним тест-культурою в кінцевій концентрації 107 КУО/мл. Контрольні дослідження виконуються з використанням поживного середовища без антибіотиків. Для виявлення життєздатних бактерій і контрастування зон відсутності або пригнічення росту піcля інкубації в термостаті впродовж доби агар обробляють 1% водним розчином 1,3,5-трифенілтетразолію хлориду. Посіви повторно інкубують в термостаті впродовж 2 год. При цьому ділянки інтенсивного росту культури добре контрастуються формазаном (рис.2). Метричний аналіз цифрових зображень здійснюється за допомогою спеціалізованої компютерної програми UTHSCSA ImageTool 2.0 (http: // ddsdx. uthscsa. edu). Застосування в якості тест культури штаму MRSA "Кунда" з детально охарактеризованими детермінантами резистентності дозволило виявити присутність у рослинній сировині інгібіторів класичного механізму метіцилінрезистентності стафілококів (повязаного з продукцією PBP2), а також ефлюксних механізмів резистентності NorA, MsrA, TetK.
Валідність запропонованої скринінгової методики підтверджено співставленням результатів тестування 36 рослинних екстрактів з відповідними даними, отриманими за допомогою традиційного методу "титрувальної тест-панелі" ("сheckerboard titration"), що звичайно використовується для вивчення синергізму протимікробної дії. Принципового розходження результатів при цьому не спостерігалося. Не було зафіксовано жодного хибно позитивного результату скринінгового тестування. Рівень чутливості запропонованого скринінгового методу знаходиться в межах 97,222,74%.
На основі тестування 203 водно-етанольних екстрактів встановлено, що найбільш перспективними представниками флори України для пошуку модифікаторів антибіотикорезистентності бактерій є лишайники родин пармелієві (Parmeliaceae) і уснеєві (Usneaceae); папороті родини щитникові (Aspidaceae) та покритонасіні родин сумахові (Anacardiaceae), селерові (Apiaceae), айстрові (Asteraceae), шорстколисті (Boraginaceae), вересові (Ericaceae), букові (Fagaceae), геранієві (Geraniaceae), лілійні (Liliaceae), кермекові (Limoniaceae), розові (Rosaceae), вербові (Salicaceae).
Синергічна взаємодія рослинних екстрактів із терапевтичними концентраціями класичних антибіотиків відносно полірезистентних стафілококів проявляється в діапазоні концентрацій екстрагованих речовин 5-200 мкг/мл, що відповідає рівням розведень екстрактів (1: 160 1: 5210), які не володіють цитотоксичними властивостями.
Виконано поглиблене дослідження антибіотикопотенціюючих властивостей бруньок берези бородавчастої Betula verrucosa Ehrh. (Gemmae Betulae), які є фармакопейною лікарською сировиною. Водно-етанольний екстракт бруньок берези володіє вираженою дозозалежною здатністю відновлювати чутливість поліантибіотикорезистентних штамів стафілококів до -лактамних антибіотиків, макролідів, лінкозамідів, тетрациклінів та фторхінолонів in vit-ro (табл.2). Водночас синергізм його взаємодії з аміноглікозидами (гентаміцином) виражений значно слабше. Здатність відновлювати чутливість поліантибіотикорезистентних MRSA і
Таблиця 2
Відновлення чутливості до антибіотиків клінічних штамів стафілококів під впливом 90% водно-етанольного екстракту бруньок берези бородавчастої
|
|
Кратність зниження протимікробних концентрацій антибіотиків
|
|
Штами стафілококів
|
1: 640 (46,88 мкг/мл†)
|
1: 1280 (23,44 мкг/мл)
|
1: 2560 (11,72 мкг/мл)
|
|
|
МБсК
|
МБцК
|
МБсК
|
МБцК
|
МБсК
|
МБцК
|
|
Оксацилін
|
|
S. aureus ICA-5
|
|
|
32
|
128
|
8
|
8
|
|
S. aureus "Кунда"
|
|
|
>256
|
128
|
16
|
8
|
|
S. auricularis 5-03
|
8
|
8
|
16
|
8
|
4
|
2
|
|
S. haemolyticus "Сопуляк"
|
16
|
8
|
16
|
32
|
8
|
2
|
|
S. haemolyticus "Бабяк"
|
32
|
8
|
32
|
16
|
16
|
4
|
|
Ципрофлоксацин
|
|
S. aureus ICA-5
|
|
|
4
|
4
|
2
|
1
|
|
S. aureus "Кунда"
|
|
|
8
|
8
|
4
|
4
|
|
S. auricularis 5-03
|
256
|
8
|
2
|
1
|
1
|
0,5
|
|
S. haemolyticus "Сопуляк"
|
256
|
128
|
2
|
4
|
0,5
|
1
|
|
S. haemolyticus "Бабяк"
|
256
|
4
|
1
|
2
|
0,5
|
1
|
|
Еритроміцин
|
|
S. aureus ICA-5
|
|
|
1024
|
64
|
32
|
8
|
|
S. aureus "Кунда"
|
|
|
1024
|
32
|
64
|
8
|
|
S. auricularis 5-03
|
32
|
64
|
4
|
8
|
1
|
0,5
|
|
S. haemolyticus "Сопуляк"
|
32
|
1024
|
4
|
64
|
0,5
|
4
|
|
S. haemolyticus "Бабяк"
|
2
|
64
|
>16
|
512
|
8
|
32
|
|
Кліндаміцин *
|
|
S. aureus ICA-5
|
|
|
>512
|
>16
|
4
|
>2
|
|
S. aureus "Кунда"
|
|
|
>32
|
>16
|
>2
|
>2
|
|
Тетрациклін
|
|
S. aureus ICA-5
|
|
|
1
|
0,5
|
1
|
1
|
|
S. aureus "Кунда"
|
|
|
4
|
4
|
2
|
4
|
|
S. auricularis 5-03
|
>256
|
>1024
|
>256
|
2
|
64
|
8
|
|
S. haemolyticus "Сопуляк"
|
>8
|
4
|
>8
|
>8
|
4
|
2
|
|
S. haemolyticus "Бабяк"
|
0,5
|
8
|
>4
|
64
|
1
|
4
|
|
Гентаміцин
|
|
S. aureus ICA-5
|
|
|
1
|
1
|
1
|
2
|
|
S. aureus "Кунда"
|
|
|
32
|
1
|
4
|
2
|
|
S. auricularis 5-03
|
>64
|
128
|
0,25
|
0,25
|
0,5
|
0,5
|
|
S. haemolyticus "Сопуляк"
|
>32
|
32
|
0,5
|
0,25
|
0,5
|
0,5
|
|
S. haemolyticus "Бабяк"
|
4
|
0,5
|
1
|
0,5
|
0,5
|
0,5
|
|
|
Примітки: 1. † концентрація нелетких екстрагованих сполук.
* чутливі до кліндаміцину штами S. haemolyticus і S. auricularis не тестувались.
MR-CNS до оксациліну і еритроміцину проявляється при розведеннях екстракту 1: 2560 - 1: 5120 (що відповідає концентрації нелетких екстрагованих сполук 5,86-11,72 мкг/мл).
Після 10 пасажів на середовищах із суббактеріостатичними концентраціями 90% водно-етанольного екстракту бруньок у штамів MecA+ стафілококів зареєстровано зниження рівня продукції пеніцилінзвязуючого білка PBP2. Біоавтографічні дослідження тонкошарових хроматограм сумарного 90% водно-етанольного екстракту бруньок берези, а також хлороформного і етилацетатного екстрактів у різних системах розчинників (хлороформ - метанол - вода 80: 18: 2, н-бутанол - оцтова кислота - вода 40: 12: 28 і етилацетат - метанол - вода 100: 13: 17) дозволяють повязати оксацилінпотенціюючу дію екстракту бруньок берези з присутністю в них танінів (катехінів), а їх пряму протимікробну активність - із терпеновими сполуками.
При послідовній вичерпній екстракції бруньок берези органічними розчинниками із зростаючою полярністю максимальне нагромадження сполук з ципрофлоксацинпотенціюючою активністю відносно NorA+ штамів S. aureus спостерігається у хлороформній витяжці. При цьому виразний синергічний ефект з ципрофлоксацином проявляється в концентраціях екстракту, рівних 1/41/8 МБцК (31,25-62,5 мкг/мл). Менш виражений синергічний ефект з ципрофлоксацином проявляють гексановий і етилацетатний екстракти (в концентраціях 1/21/4 МБцК), але активність останніх поширюється і на штами CNS. Компоненти хлороформного екстракту також знижують рівень асоційованої резистентності MRSA до тетрацикліну.
В ході виконаної роботи розроблено і оптимізовано технологію одержання екстрактів, яка дозволяє забезпечити максимальний вихід сполук із прямою протимікробною активністю відносно стафілококів (включаючи MR-ізоляти) та компонентів з властивостями модифікаторів антибіотикорезистентності бактерій (Патент України UA № 27940). Одержаний комплекс екстрагованих біологічно активних сполук бруньок берези характеризується низькою гострою токсичністю, не володіє подразнюючими і алергізуючими властивостями.
Аналіз і узагальнення одержаних результатів викладено в наступному розділі дисертації. В ньому у стислій формі наведено підсумки виконаної роботи, обговорено основні результати експериментів, які дозволили реалізувати мету і завдання дослідження, обгрунтувати висновки.
Результати виконаної роботи дозволили сформулювати основні стратегічні напрямки створення нових ефективних протистафілококових препаратів, попередження виникнення та подолання резистентності госпітальних штамів стафілококів:
Раціональний підхід до молекулярного дизайну нових синтетичних сполук із протимікробними властивостями на основі застосування сучасних компютерних технологій моделювання ліганд-рецепторної взаємодії та прогностичних можливостей QSAR-аналізу.
Ідентифікація нових бактеріальних мішеней для потенційних протимікробних засобів (ензими ранніх етапів біосинтезу пептидоглікану MurB, MurC).
Пошук ефективних інгібіторів ефлюксних помп резистентності (NorA, MsrA, TetK та ін) серед синтетичних і природних сполук.
Подальша розробка і впровадження у клінічну практику засобів для комбінованої протимікробної хіміотерапії.
Висновки
В дисертаційній роботі на основі даних експериментальних досліджень та їх теоретичних узагальнень обгрунтовано стратегію пошуку нових ефективних засобів для лікування та профілактики сучасних стафілококових інфекцій, подолання медикаментозної стійкості стафілококів. На основі встановлених взаємозвязків "структура - активність" визначено напрямки синтезу гетероциклічних сполук з протимікробною активністю відносно поліантибіотикорезистентних стафілококів в рядах похідних тіазолідину, тріазолу, хіноліну, акридину. Обгрунтовано і експериментально доведено синергізм протимікробної дії відносно MRS синтетичних сполук і біологічно активних сполук рослинного походження з класичними антибіотиками (-лактамами, фторхінолонами, макролідами, тетрациклінами). Запропоновано комплексну лікувальну композицію. Завершено доклінічне дослідження нового протимікробного засобу - настоянки бруньок берези бородавчастої.
У загальній структурі ізолятів стафілококів, визнаних етіологічними чинниками опортуністичних і госпітальних інфекцій, частка метіцилінрезистентних штамів S. aureus становить 27,0%, MR-CNS - 22,7%. Клінічні штами MRSA виділяються переважно з гною, раневого ексудату та носоглотки, а MR-CNS, крім того, із сечостатевого тракту.
У великих багатопрофільних лікувальних закладах Прикарпаття існують внутрішньолікарняні осередки інфекції MRS. За схильністю до внутрішньогоспітального епідемічного поширення вони розташовуються в наступному порядку: MRSA > MR-CNS >> BSSA > BS-CNS. Впровадження у регіоні постійно діючої динамічної багаторівневої системи епідеміологічного моніторингу (з елементами зворотного звязку) дозволило в 2003-2006 рр. обмежити поширення MRS в лікувальних закладах, досягнути зниження частоти та інтенсивності спричинюваних ними епідемічних спалахів.
Крім значної резистентності до цефалоспоринів, регіональні штами MRS характеризуються високою частотою асоційованої резистентності до аміноглікозидів, макролідів, лінкозамідів, тетрациклінів, нітрофуранів. Лише 33,3-57,2% ізолятів MRSA проявляють задовільну чутливість до рифампіцину і фузидину. Впродовж 16-річного періоду спостереження (1990-2006 рр) у Прикарпатському регіоні спостерігається стабільна тенденція до прогресуючого набування клінічними штамами стафілококів резистентності до фторхінолонів. Знижену чутливість або резистентність до ванкоміцину виявлено у 1,93% штамів MRSA, серед MR-CNS вона сягає 18,0% і властива переважно штамам S. haemolyticus.
На основі цілеспрямованого пошуку і відбору сформовано репрезентативні панелі сучасних клінічних штамів стафілококів з фенотипічно ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності: пеніцилінзвязуючим білком PBP2, ефлюксними помпами резистентності до фторхінолонів (NorA), макролідів (MsrA), тетрациклінів (TetK).
Запропонована стратегія пошуку нових протимікробних сполук серед похідних 4-азолідонів, яка включає комбінаторний підхід до синтезу з компютерною систематизацією даних, поєднання традиційного та віртуального скринінгу і дизайну, QSAR-аналіз, забезпечує істотну оптимізацію процесу фармакологічних досліджень та ідентифікації "структур-лідерів", що відображено у високому відсотку активних сполук (22,1%) серед структур-кандидатів для мікробіологічних досліджень.
Застосована процедура тотального високоефективного скринінгу і QSAR-аналізу дозволяє визначити структурні вимоги для молекулярного дизайну антимікробних 4-азолідонів та споріднених гетероциклічних систем. Ідентифіковано нові класи сполук із значною протимікробною активністю відносно метіцилінрезистентних стафілококів - 5- [2-(арилметилокси) - 5-нітрофеніл] метиліден-2-тіоксотіазолідин-4-они та 2,4,5-тризаміщені 4-спіранові похідні тіазолідин-2-ону з піразолобензоксазиновим фрагментом, активність яких очевидно повязана з блокуванням ферментів біосинтезу пептидоглікану MurC і MurB. Оптимальною структурою з протистафілококовою активністю є 5- [2-бензилокси-5-нітрофеніл] метиліден-2-тіоксотіазолідин-4-он (сполука L131). Похідні 4-азолідонів і оксацилін проявляють синергізм протимікробної дії по відношенню до MRSA.
Використання прогнозуючої здатності 2D-QSAR аналізу результатів фармакологічного скринінгу значно підвищує ефективність молекулярного дизайну структур, активних відносно поліантибіотикорезистентних штамів мікроорганізмів. Достовірність методу доведено синтезом теоретично змодельованих структур - похідних 6-оксо-5,6-дигідро [1,3] тіазоло [2,3-b] [1,2,4] тріазол-6-ону (сполук L-1558 і L-1369), високоактивних відносно MS - і MR-стафілококів.
Стабільно високу протистафілококову активність виявляють 2-(5-арил-2-фурил) - 4-хінолінкарбонові кислоти, похідні 1-оксо-3,3-диметил-10-R-феніл-1,2,3,4-тетрагідробензо [j] акридинію, 1,8-діоксо-3,3,6,6-тетраметил-1,2,3,4,5,6,7,8,9,10-декагідроакридину, четвертинні солі N-бензил-6-(4-R-бензиліден) циклопента [с] хінолінію.
Серед лікарських рослин флори України виявлено природні джерела сполук з високим рівнем протимікробної активності відносно MRS, придатних для створення нових лікувальних засобів (слань цетрарії ісландської Cetraria islandica (L) Ach. та евернії сливової Evernia prunastri (L) Ach., бруньки берези бородавчастої Betula verrucosa Ehrh. та тополі чорної Populus nigra L., трава і суцвіття гринделії розчепіреної Grindelia squarrosa (Pursh) Dun., листя мучниці звичайної Arctostaphylos uva-ursi (L) Spreng., кореневища гірчака зміїного Polygonum bistorta L., кермеку Мейєра Limonium meyeri (Boiss) O. Kuntze і кермеку південнобузького Limonium hypanicum Klok. та ін). Біологічно активні сполуки вказаних рослинних екстрактів, поряд із прямою протимікробною активністю відносно MRS, володіють антиадгезивними, протизапальними та імуномодулюючими властивостями.
Оптимізовано методологічні підходи до стратегії цілеспрямованого пошуку модифікаторів антибіотикорезистентності бактерій в рослинній сировині. Розроблено оригінальну просту і достатньо чутливу методику для скринінгового дослідження сполук (як природного, так і синтетичного походження) на предмет виявлення у них здатності відновлювати чутливість резистентних штамів мікроорганізмів до класичних антибіотиків. Рівень чутливості запропонованого скринінгового методу знаходиться в межах 97,222,74%.
Модифікатори антибіотикорезистентності бактерій достатньо широко розповсюджені в рослинній сировині. Здатністю відновлювати чутливість MRSA до оксациліну володіє 33,99% досліджених екстрактів. Лікарські рослини є джерелом сполук, здатних блокувати ефлюксні механізми асоційованої резистентності MRSA до фторхінолонів (ципрофлоксацину) - 24,63% досліджених екстрактів, макролідів (еритроміцину) - 24,14% екстрактів, тетрацикліну - 38,89% екстрактів. У рослин різних таксономічних груп існують закономірності продукції метаболітів, здатних модифікувати антибіотикорезистентність стафілококів.
Водно-етанольний, хлороформний і етилацетатний екстракти бруньок берези бородавчастої володіють вираженою дозозалежною здатністю відновлювати чутливість поліантибіотикорезистентних штамів стафілококів до -лактамних антибіотиків, макролідів, лінкозамідів, тетрациклінів і фторхінолонів in vitro.
Практичні рекомендації
З метою вдосконалення системи епідеміологічного моніторингу за поширенням MRS в лікувальних закладах рекомендовано застосування спеціалізованого компютерного програмного забезпечення (програма WHONET 5.1, WHO Collaborating Centre for the Surveillance of Antibiotic Resistance).
Для проведення ретроспективного епідеміологічного аналізу поширення метіцилінрезистентних стафілококів (MRSA, MR-CNS) та стафілококів з пограничною метіцилінрезистентністю (BSSA, BS-CNS) доцільно використовувати матеріали досліджень чутливості штамів одночасно до оксациліну і цефазоліну: метіцилінрезистентні стафілококи характеризуються фенотипом резистентності OxarCzor, штами з фенотипом OxarCzos належать до ізолятів з пограничною резистентністю.
Встановлені регіональні особливості чутливості до антибіотиків MS - і MR-штамів S. aureus та CNS, а також штамів з пограничною метіцилінрезистентністю, що доцільно використовувати при виборі антимікробних препаратів з лікувальною метою.
Для попередження внутрішньолікарняного поширення MRS рекомендувати використовувати бацилоцид, хлоргексидин, етоній і хлорофіліпт.
Розроблено комплексну лікувальну композицію етонію, амізону і силларду-П з протимікробними, протизапальними та імуностимулюючими властивостями для місцевого застосування при хронічному генералізованому пародонтиті та інших гнійно-запальних процесах (Патент України UA №19175).
Створено колекцію 36 авторських штамів стафілококів клінічного походження з ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності (продукція пеніцилінзвязуючого білка PBP2, функціонування ефлюксних механізмів резистентності до фторхінолонів NorA, макролідів MsrA, тетрациклінів TetK) для використання в якості обєктів у різноманітних фундаментальних та прикладних дослідженнях. Штами знаходяться на зберіганні в колекціях музею мікроорганізмів ДП "Інститут мікробіології та імунології ім. І.І. Мечникова АМНУ" (м. Харків), в музеї патогенних для людини мікроорганізмів Інституту епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського АМНУ (м. Київ).
Рекомендовано методику дослідження синергізму протимікробної дії лікувальних антимікробних препаратів (Патент UA №27939).
Для поглибленого фармакологічного дослідження рекомендувати синтетичні препарати (L-131, M-116) в якості потенційних кандидатів для створення нових антимікробних засобів з високою активністю відносно метіцилінрезистентних стафілококів.
Завершено доклінічне дослідження настоянки бруньок берези бородавчастої Betula verrucosa Ehrh. (Gemmae Betulae) в якості фармацевтичного протимікробного засобу (Патент України UA №27940).
Список робіт, опублікованих за темою дисертації< ...........
Страницы: 1 | [2] | 3 |
|