СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ АНТИМИКРОБНОЙ АКТИВНОСТИ НОВЫХ СИНТЕЗИРОВАННЫХ ХИМИЧЕСКИХ СУБСТАНЦИИ В ОТНОШЕНИИ УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ
|
Список сокращений и условных обозначений 4
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. Методы определения чувствительности к антимикробным препаратам 8
1.1.1. Методы серийных разведений 9
1.1.2. Метод серийных разведений в бульоне 11
1.1.3. Метод серийных разведений в агаре 16
1.1.4. Диско-диффузионный метод (ДДМ) 19
1.1.5. Е-тест (эпсилометрический метод) 23
1.1.6. Метод пограничных концентраций 24
1.1.7. ДНК-ДНК гибридизация 24
1.1.8. Референтный метод количественного определения
минимальных подавляющих концентраций антимикробных препаратов 27
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 29
2.1. Объекты исследования 29
2.2. Приготовление селективных и дифференциально
диагностических питательных сред 29
2.3. Условия культивирования микроорганизмов 37
2.4. Метод длительного хранения коллекционных культур микроорганизмов 37
2.5. Определение антимикробной активности химических соединений 38
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 40
3.1. Определение антимикробной активности химических соединений на основе дитерпиноидов диско-диффузионным методом 40
3.2. Определение величины минимальной ингибирующей концентрации (МИК) новых химических соединений 48
ВЫВОДЫ 56
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 8
1.1. Методы определения чувствительности к антимикробным препаратам 8
1.1.1. Методы серийных разведений 9
1.1.2. Метод серийных разведений в бульоне 11
1.1.3. Метод серийных разведений в агаре 16
1.1.4. Диско-диффузионный метод (ДДМ) 19
1.1.5. Е-тест (эпсилометрический метод) 23
1.1.6. Метод пограничных концентраций 24
1.1.7. ДНК-ДНК гибридизация 24
1.1.8. Референтный метод количественного определения
минимальных подавляющих концентраций антимикробных препаратов 27
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 29
2.1. Объекты исследования 29
2.2. Приготовление селективных и дифференциально
диагностических питательных сред 29
2.3. Условия культивирования микроорганизмов 37
2.4. Метод длительного хранения коллекционных культур микроорганизмов 37
2.5. Определение антимикробной активности химических соединений 38
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 40
3.1. Определение антимикробной активности химических соединений на основе дитерпиноидов диско-диффузионным методом 40
3.2. Определение величины минимальной ингибирующей концентрации (МИК) новых химических соединений 48
ВЫВОДЫ 56
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 57
ПРИЛОЖЕНИЕ
Актуальность. Несмотря на эпидемиологический переход, который состоялся в конце XX века в структуре заболеваемости населения мира в пользу хронических неинфекционных заболеваний, проблемы
инфекционной патологии и сегодня не потеряли своей актуальности. Инфекционные болезни, в том числе и новые, составляют угрозу развития человечества, поскольку являются причиной трети общего ежегодного количества смертей в мире. По данным Всемирного банка (2008) 50% случаев смерти детей в возрасте до 5 лет в мире вызваны инфекционными заболеваниями (патология органов
дыхания, кишечные инфекции, корь, малярия, СПИД и другие), а в структуре заболеваемости в данной возрастной группе инфекционные болезни составляют 80% (Turcutyuicov, Martynova, 2003; Куракин, 2011).
В последние годы получила широкое распространение устойчивость возбудителей инфекционных заболеваний к существующим лекарственным препаратам, что повлекло за собой высокую потребность в производстве новых антибиотиков. В большинстве регионов мира, в том числе и в России, получили широкое распространение нозокомиальные штаммы микроорганизмов, характеризующиеся
полирезистентностью - устойчивостью сразу к нескольким антибактериальным препаратам и даже панрезистентностью - устойчивостью «супербактерий» практически ко всем антибиотикам вследствие продукции металло-бета-лактамазы NDM (Zn2+) (Freire-Moran et al., 2011).
Современный фармацевтический рынок предлагает широкий спектр противомикробных, антисептических, дезинфицирующих средств и препаратов как синтетического, так и природного происхождения. В настоящее время создаются методологические подходы к созданию антибиотиков — возможностью их получения химическим синтезом или
6 путём поиска биологически активных природных соединений, главным образом среди продуктов микробного вторичного метаболизма (Ланчини, 2012).
Важным направлением в создании новых антимикробных препаратов является тестирование новых синтетических препаратов, относящихся к ранее изученным классам химических веществ, а также производные, получаемые в ряду уже зарекомендовавших себя классов химических соединений. Для возможности получения объективных и воспроизводимых результатов в течение многих лет проводится работа по стандартизации методов и средств определения антимикробной активности антибактериальных препаратов. Значимость этой работы трудно переоценить, поскольку клиническая эффективность антибиотиков будет зависеть не только от правильно определенной in vitro чувствительности, но и от ряда других, иногда трудно прогнозируемых факторов: фенотипической и генотипической изменчивости возбудителя, особенностей фармакокинетики и фармакодинамики препарата, а также состояния антиинфекционной защиты больного.
В качестве перспективных источников получения соединений с антимикробной активностью рассматриваются природные соединения, в частности, природные дитерпеноиды, синтезируемые различными растениями (Старцева и др., 2009), бактериями и грибами (Reynolds, 1996). Лечебные свойства природных дитерпеноидов чаще всего связывают со способностью ингибировать синтез бактериальных белков посредством взаимодействия с жизненно важным для бактериальной клетки белком, участвующим в процессе транслокации на рибосоме при образовании пептидной связи - фактором элонгации G (Cundliffe, 1972). Однако стоит отметить, что выделение природных дитерпеноидов в настоящее время затруднено в связи со сложностью идентификации новых классов антибиотиков на фоне известных веществ, поэтому все более актуальным представляется осуществление химических модификаций существующих
7
антибактериальных препаратов, позволяющих усилить или изменить их
нативную активность (Страчунский, 2014).
Цель исследования. Поиск новых высокоэффективных соединений с противомикробной активностью среди продуктов органического синтеза и изучение биологической активности перспективных соединений.
Задачи исследования
1. Подбор питательных сред и условий для выделения и культивирования тестируемых микроорганизмов: Escherichia coli,
Staphylococcus aureus, Streptococcus mitis, Streptococcus oralis, Streptococcus sobrinus и Candida albicans.
2. Приготовление рабочих растворов с одинаковой концентрацией для 20 тестируемых веществ дитерпеноидной природы.
3. Приготовление дисков, пропитанных химическими
соединениями, для экспериментального определения
антибиотикочувствительности микроорганизмов диско¬
диффузионным методом.
4. Определение степени чувствительности исследуемых микроорганизмов к тестируемым химическим соединениям диско-диффузионным методом.
Практическая значимость.
Протестировано 20 химических соединений, представляющих собой модификации дитерпеноидов, которые могут быть использованы для создания антибактериальных препаратов, эффективных в лечении заболеваний бактериальной этиологии.
Область применения результатов исследования.
Новые химические соединения, синтезированные на основе дитерпеноидов в перспективе могут быть использованы как в лечении системных и местных стафилококковых инфекций, так и в лечении ряда инфекций нестафилококковой этиологии.
инфекционной патологии и сегодня не потеряли своей актуальности. Инфекционные болезни, в том числе и новые, составляют угрозу развития человечества, поскольку являются причиной трети общего ежегодного количества смертей в мире. По данным Всемирного банка (2008) 50% случаев смерти детей в возрасте до 5 лет в мире вызваны инфекционными заболеваниями (патология органов
дыхания, кишечные инфекции, корь, малярия, СПИД и другие), а в структуре заболеваемости в данной возрастной группе инфекционные болезни составляют 80% (Turcutyuicov, Martynova, 2003; Куракин, 2011).
В последние годы получила широкое распространение устойчивость возбудителей инфекционных заболеваний к существующим лекарственным препаратам, что повлекло за собой высокую потребность в производстве новых антибиотиков. В большинстве регионов мира, в том числе и в России, получили широкое распространение нозокомиальные штаммы микроорганизмов, характеризующиеся
полирезистентностью - устойчивостью сразу к нескольким антибактериальным препаратам и даже панрезистентностью - устойчивостью «супербактерий» практически ко всем антибиотикам вследствие продукции металло-бета-лактамазы NDM (Zn2+) (Freire-Moran et al., 2011).
Современный фармацевтический рынок предлагает широкий спектр противомикробных, антисептических, дезинфицирующих средств и препаратов как синтетического, так и природного происхождения. В настоящее время создаются методологические подходы к созданию антибиотиков — возможностью их получения химическим синтезом или
6 путём поиска биологически активных природных соединений, главным образом среди продуктов микробного вторичного метаболизма (Ланчини, 2012).
Важным направлением в создании новых антимикробных препаратов является тестирование новых синтетических препаратов, относящихся к ранее изученным классам химических веществ, а также производные, получаемые в ряду уже зарекомендовавших себя классов химических соединений. Для возможности получения объективных и воспроизводимых результатов в течение многих лет проводится работа по стандартизации методов и средств определения антимикробной активности антибактериальных препаратов. Значимость этой работы трудно переоценить, поскольку клиническая эффективность антибиотиков будет зависеть не только от правильно определенной in vitro чувствительности, но и от ряда других, иногда трудно прогнозируемых факторов: фенотипической и генотипической изменчивости возбудителя, особенностей фармакокинетики и фармакодинамики препарата, а также состояния антиинфекционной защиты больного.
В качестве перспективных источников получения соединений с антимикробной активностью рассматриваются природные соединения, в частности, природные дитерпеноиды, синтезируемые различными растениями (Старцева и др., 2009), бактериями и грибами (Reynolds, 1996). Лечебные свойства природных дитерпеноидов чаще всего связывают со способностью ингибировать синтез бактериальных белков посредством взаимодействия с жизненно важным для бактериальной клетки белком, участвующим в процессе транслокации на рибосоме при образовании пептидной связи - фактором элонгации G (Cundliffe, 1972). Однако стоит отметить, что выделение природных дитерпеноидов в настоящее время затруднено в связи со сложностью идентификации новых классов антибиотиков на фоне известных веществ, поэтому все более актуальным представляется осуществление химических модификаций существующих
7
антибактериальных препаратов, позволяющих усилить или изменить их
нативную активность (Страчунский, 2014).
Цель исследования. Поиск новых высокоэффективных соединений с противомикробной активностью среди продуктов органического синтеза и изучение биологической активности перспективных соединений.
Задачи исследования
1. Подбор питательных сред и условий для выделения и культивирования тестируемых микроорганизмов: Escherichia coli,
Staphylococcus aureus, Streptococcus mitis, Streptococcus oralis, Streptococcus sobrinus и Candida albicans.
2. Приготовление рабочих растворов с одинаковой концентрацией для 20 тестируемых веществ дитерпеноидной природы.
3. Приготовление дисков, пропитанных химическими
соединениями, для экспериментального определения
антибиотикочувствительности микроорганизмов диско¬
диффузионным методом.
4. Определение степени чувствительности исследуемых микроорганизмов к тестируемым химическим соединениям диско-диффузионным методом.
Практическая значимость.
Протестировано 20 химических соединений, представляющих собой модификации дитерпеноидов, которые могут быть использованы для создания антибактериальных препаратов, эффективных в лечении заболеваний бактериальной этиологии.
Область применения результатов исследования.
Новые химические соединения, синтезированные на основе дитерпеноидов в перспективе могут быть использованы как в лечении системных и местных стафилококковых инфекций, так и в лечении ряда инфекций нестафилококковой этиологии.
1. С использованием диско-диффузионного метода на музейных культурах микроорганизмов Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Streptococcus oralis, Streptococcus sobrinus и Candida albicans было протестировано 20 новых химических соединений, полученных путем органического синтеза на основе дитерпеноидов.
2. Анализ антибактериальной активности тестируемых химических
соединений позволил выделить группу веществ с наибольшей
антимикробной активностью - TEV-001, TEV-006, TEV-102, TEV-3096, TEV-3099. Данные соединения проявляют активность в отношении сразу нескольких видов микроорганизмов.
3. При проведении экспериментов с использованием референтного
метода микроразведений в бульоне были получены минимальные ингибирующие концентрации (МИК, мкг/мл) для всех тестируемых химических соединений дитерпеноидной природы в отношении культур микроорганизмов Escherichia coli, Staphylococcus aureus,
Streptococcus oralis, Streptococcus sobrinus и Candida albicans.
4. Протестированные химические соединения дитерпеноидной природы, обладающие антимикробной активностью, в перспективе могут быть использованы при создании антибактериальных препаратов, эффективных в лечении заболеваний бактериальной этиологии.
2. Анализ антибактериальной активности тестируемых химических
соединений позволил выделить группу веществ с наибольшей
антимикробной активностью - TEV-001, TEV-006, TEV-102, TEV-3096, TEV-3099. Данные соединения проявляют активность в отношении сразу нескольких видов микроорганизмов.
3. При проведении экспериментов с использованием референтного
метода микроразведений в бульоне были получены минимальные ингибирующие концентрации (МИК, мкг/мл) для всех тестируемых химических соединений дитерпеноидной природы в отношении культур микроорганизмов Escherichia coli, Staphylococcus aureus,
Streptococcus oralis, Streptococcus sobrinus и Candida albicans.
4. Протестированные химические соединения дитерпеноидной природы, обладающие антимикробной активностью, в перспективе могут быть использованы при создании антибактериальных препаратов, эффективных в лечении заболеваний бактериальной этиологии.





