Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

THE BIOLOGICAL ACTIVITY OF THE ENAMINE COMPOUNDS AND THEIR MODIFIED ANALOGUES IN RESPECT OF THE REFERENCE STRAINS AND CLINICAL ISOLATES OF BACTERIA TO

Nechaeva O.V. 1 Shurshalova N.F. 2 Zayarskiy D.A. 2 Tikhomirova E.I. 3 Sorokin V.V. 2 Vakaraeva M.M. 3 Vedeneeva N.V. 3
1 Saratov State Medical University n.a. V.I. Razumovsky
2 Saratov State University n.a. N.G. Chernyshevsky
3 Yuri Gagarin State Technical University of Saratov
Исследовали антимикробную активность пяти гетероциклических соединений ряда енаминов. Выбран адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилат с выраженной антибактериальной активностью в отношении референс-штаммов и клинических изолятов грамположительных и грамотрицательных бактерий. Это соединение было использовано в качестве «ядра» при конструировании инновационного препарата по технологии «ядро-оболочка». «Оболочка» создавалась путем последовательной адсорбции на поверхности «ядра» биосовместимого полимера – полиазолидинаммония, модифицированного гидрат ионами йода. Созданный препарат обладал более высокой антимикробной активностью в отношении всех исследуемых микроорганизмов по сравнению с исходным гетероциклическим соединением, особенно в отношении синегнойной палочки. Создание структур «ядро-оболочка» на основе соединений ряда енаминов, обладающих антимикробными свойствами, и биосовместимых полимеров, является перспективным направлением повышения эффективности синтетических препаратов, обладающих антимикробной активностью, за счет эффекта синергидного действия.
Research of antimicrobic activity of five heterocyclic enamine compounds of was conducted. From those we selected adamanthylmetilene- cyclohexene-dicarboxylate with high antibacterial properties towards reference-strains and clinical isolates of Gram-positive and Gram-negative bacteria. We created the in which «core-shell» structure adamanthylmetilene- cyclohexene -dicarboxylate acted as a core. The cover was created by consecutive adsorption of biocompatible polymer on «core-shell» surfaces. That polymer was poly azolidine ammonium the hydrate ions of halogens. Increase of antimicrobic activity of the «core-shell» structure towards all studied microorganisms (compared with initial heterocyclic compound) was established. The synergic effect of enamines and polymeric was found. Therefore, creation «core-shell» structure on the basis of heterocyclic compounds with antimicrobic properties and biocompatible polymers is the perspective direction of efficiency increase of the synthetic preparations possessing biological activity.
reference strains
enamines
«core-shell» structure
antimicrobial activity
poly azolidine ammonium
1. Babenysheva A.V., Lisovskaya N.A., Sintez i antimikrobnaya aktivnost zameschennyh benzoksazinov i hinoksalinov., Himiko-farmacevticheskii znurnal 2006, 34–36 p.
2. Botaeva A.A., Krasnyh O.P., Dubrovina S.S., Sintez i protivomikrobnaya aktivnost metilovyh efirov 2-aril-amino-4-okso-Z-2-butenovyh kislot i produktov ih modifikacii., Himiko-farmacevticheskii znurnal, 2008, 12–15 p.
3. Boyle-Vavraa S., Careyb R.B., Dauma R.S., Development of vancomycin and lysostaphin resistance in a methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates S. Boyle-Vavraa, J. Antimicrob. Chemother. 2001, 617–625 p.
4. Kozlov R.S., Klinicheskoe znachenie rezistentnosti grampoloznitelnyh bakteriy Infekcii v hirurgii., 2009, 3–10 p.
5. Konkov S.A., Moiseev I.K., Sintez pirazolov i pirazolonov na osnove 1,3- I 1,4-diketonov adamantanovogo ryada. Zhurnal organicheskoy himii, 2009, 1828–1831 p.
6. Sidorenko S.V., Agapova E.D., Aleksandrova I.A., Perekrestnaya i associirovannaya antibiotikorezistentnost gramotricatelnyh bakteriiy semeystva Enterobacteriaceae,ustoychivyh k cefalosporinam 3 pokoleniya. Antibiotiki i himioterapiya, 2008, 3–10 p.
7. Cui L., Ma X., Sato K. et al. Cell wall thikening is a common feature of vancomycin resistance in Staphylococcus aureus J. Clin. Microbiol, 2003, Vol. 41, 5–14 p.

В настоящее время одной из основных проблем практической медицины и ветеринарии является преодоление приобретенной лекарственной устойчивости, которая возникает в процессе использования химиотерапевтических препаратов. Одним из перспективных направлений решения данной проблемы является внедрение новых антимикробных средств, полученных путем направленного синтеза химических соединений с заданными биологическими свойствами, поскольку установлена зависимость противомикробной активности препаратов от их химической структуры. Необходимость в новых препаратах также связана с расширением их антимикробного спектра, повышением активности в отношении полирезистентных возбудителей, снижением токсических свойств.

Поскольку поиск химических соединений, обладающих выраженной антимикробной активностью и низкой токсичностью для макроорганизма, является актуальным, представляло интерес изучить антимикробные свойства гетероциклических соединений ряда енаминов, а также их модифицированных аналогов в отношении референс-штаммов и клинических изолятов грамположительных и грамотрицательных бактерий. Выбор соединений ряда енаминов связан с тем, что они являются структурными аналогами противовирусных препаратов. Перечень исследуемых соединений представлен в табл. 1.

На первом этапе работы была изучена антимикробная активность исследуемых соединений. Рабочее разведение препаратов готовили в 0,1 % ДМСО. Соединения А-1, А-3, Т-1 и Т-2 плохо растворялись даже при высокой концентрации ДМСО, и их рабочие разведения представляли собой суспензии, в которых через некоторое время выпадал осадок.

Из всех исследованных соединений наилучшей растворимостью характеризовалось соединений А-2. Антимикробная активность соединения А-2 представлена в табл. 2.

Таблица 1

Перечень гетероциклических соединений ряда енаминов

№ п/п

Лабораторный шифр соединения

Сокращенное название

1.

А1

Адамантилметилен-аминоциклогексен-дикарбоксилат

2.

А2

Адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилат

3.

А3

Адамантилметилен-енамин

4.

Т1

Тетрагидро[1,2,4]-триазоло[3.4-b]хиназолин

5.

Т2

Триазолохиназолин

Таблица 2

Антимикробная активность адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилата

 

Концентрация соединения, мкг/мл

К

100

50

25

12,5

6,4

3,2

1,6

0,8

0,4

0,2

S. aureus 209 P

+

+

+

+

+

+

+

+

S. aureus № 2

+

+

+

+

+

+

+

+

+

S. aureus № 6

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

S. aureus № 21

+

+

+

+

+

+

+

+

S. aureus № 23

+

+

+

+

+

+

+

+

+

S. aureus № 92

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

S. aureus № 430

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

B. cereus 8035

+

+

+

+

+

+

+

+

+

E. coli 113-13

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

P. aeruginosa АТСС 27853

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

В ходе проведенных исследований было установлено, что МПК соединения А-2 для стандартного штамма S. aureus 209 P и клинического штамма S. aureus № 21 составила 25 мкг/мл, для клинических штаммов S. aureus № 2, S. aureus № 23 – 50 мкг/мл, S. aureus № 92, S. aureus № 430 – 100 мкг/мл. МПК А-2 для B. cereus 8035 – 50 мкг/мл, а для E. coli 113-13 – 100 мкг/мл. Для P. aeruginosa АТСС 27853 не удалось определить МПК А-2, т.к. во всех пробирках наблюдался рост в виде равномерного помутнения со слизистой пленкой на поверхности. При концентрации соединения А-2 100 мкг/мл наблюдалось нарушение пигментации у P. aeruginosa АТСС 27853.

Поскольку ранее нами было установлено, что ПААГ обладает выраженной антимикробной активностью в отношении референс-штаммов и клинических изолятов грамположительных и грамотрицательных бактерий (Вакараева, Нечаева, 2013), представляло интерес изучить биологическую активность структуры «ядро-оболочка», в которой в качестве ядра выступало соединение А-2, вокруг которого путем последовательной адсорбции создавалась полиэлектролитная оболочка 1 % ПААГ. Биологическую активность структур «ядро-оболочка» оценивали с использованием метода серийных разведений. Полученные результаты представлены в табл. 3.

В ходе проведенных исследований установлено повышение биологической активности соединения А-2 после его модификации полимером ПААГ. На рис. 1 представлены диаграммы МПК соединения А-2, а также его модификации ПААГ в виде структуры «ядро-оболочка» в отношении стандартных штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий. Наблюдалось повышение антимикробной активности структуры «ядро-оболочка» в отношении стандартных штаммов S. aureus 209 P в 62 раза, B. cereus 8035 – в 16 раз, E. coli 113-13 – в 2 раза. МПК модифицированного соединения А-2 для P. aeruginosa АТСС 27853 составила 25 мкг/мл, хотя при использовании соединения А-2 в исследуемых концентрациях МПК для синегнойной палочки установить не удалось.

pic_52.wmf

Рис. 1. МПК А-2 и структуры «ядро-оболочка» ПААГ+А-2 в отношении референс-штаммов грамположительных и грамотрицательных бактерий: 1 – S. aureus 209 P; 2 – B. cereus 8035; 3 – E. coli 113-13; 4 – P. aeruginosa АТСС 27853

Таблица 3

Биологическая активность структуры «ядро-оболочка» адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилата, модифицированного ПААГ

 

Концентрация соединения А-2, мкг/мл

100

50

25

12,5

6,4

3,2

1,6

0,8

0,4

0,2

К

S. aureus 209 P

+

+

S. aureus № 2

+

+

+

+

S. aureus № 6

+

+

+

+

S. aureus № 21

+

+

+

S. aureus № 23

+

+

+

S. aureus № 92

+

+

+

+

+

S. aureus № 430

+

+

+

+

+

+

B. cereus 8035

+

+

+

+

+

E. coli 113-13

+

+

+

+

+

+

+

+

+

P. aeruginosa АТСС 27853

+

+

+

+

+

+

+

+

На рис. 2 представлены диаграммы МПК соединения А-2, а также его модификации ПААГ в виде структуры «ядро-оболочка» в отношении референс-штамма и клинических изолятов золотистого стафилококка. Отмечено повышение антимикробной активности структуры «ядро-оболочка» по сравнению с исходным соединением А-2 в отношении референс-штамма S. aureus 209 P и клинических изолятов S. aureus № 6 и № 23 в 62 раза, S. aureus № 2, № 21 и № 92 – в 32 раза, S. aureus № 430 – в 16 раз.

Помимо этого во всех случаях наблюдался синергидный эффект взаимодействия гетероциклического соединения с полимером, который в итоге приводил к повышению антимикробных свойств ПААГ. Особенно ярко это проявлялось в отношении P. aeruginosa АТСС 27853: происходило увеличение антимикробной активности структуры «ядро-оболочка» по сравнению с ПААГ в 2,5 раза.

В ходе проведенных исследований нами было установлено, что повышение биологической активности структуры «ядро-оболочка» соединения А-2 и ПААГ в большей степени выражено в отношении референс-штаммов и клинических изолятов грамположительных бактерий. Более высокие значения МПК в отношении стандартных штаммов грамотрицательных бактерий, вероятно, связаны с особенностями строения их клеточной стенки.

Таким образом, полученные результаты позволяют нам рассматривать соединение ряда енаминов адамантилметилен-циклогексен-дикарбоксилат в комплексе с ПААГ как перспективный антимикробный препарат, а создание комплексов «ядро-оболочка» на основе гетероциклических соединений и биосовместимых полимеров – эффективными для повышения биологической активности синтетических препаратов.

pic_53.wmf

Рис. 2. МПК А-2 и структуры «ядро-оболочка» ПААГ+А-2 в отношении референс-штаммов и клинических изолятов коагулазоположительных стафилококков: 1 – S. aureus 209 P; 2 – S. aureus № 2; 3 – S. aureus № 6; 4 – S. aureus № 21; 5 – S. aureus № 23; 6 – S. aureus № 92; 7 – S. aureus № 430

Рецензенты:

Карпунина Л.В., д.б.н., профессор, зав. кафедрой «Микробиология, вирусология и биотехнология» Саратовского государственного аграрного университета имени Н.И. Вавилова, г. Саратов;

Луцевич И.Н., д.м.н., профессор, заведующий кафедрой гигиены медико-профилактического факультета СГМУ им. В.И. Разумовского, г. Саратов.

Работа поступила в редакцию 30.11.2013.