Мікробіологічне обгрунтування нових підходів до лікування та профілактики стафілококових інфекцій на основі дослідження протимікробних властивостей похідних тіазолідину, фурану, хіноліну, акридину і біологічно активних речовин природного походження

Куцик Р.В., Гаморак Г.П., Куровець Л.М. Пошук природних джерел сполук, що потенціюють протимікробну активність антибіотиків, серед лікарських рослин флори України // Науково-технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів: Матер.1-ї Міжнар. науково-практ. конференції. -Тернопіль: Укрмедкнига, 2006. -С.41-42. Особистий внесок автора: ідея, постановка завдання, логіка і тактика досліджень, формування нової концепції комбінованої хіміотерапії, оформлення публікації.

Мікробіологічний паспорт відділу інтенсивної терапії багатопрофільної лікарні / І.І. Тітов, О.В. Волошинський, Р.Б. Костирко, Р.В. Куцик, А.І. Гринюк, Н.О. Гоцуляк // Антибіотикотерапія у внутрішній медицині і хірургії: Матер. регіональної науково-практ. конф. -Івано-Франківськ, 2006. -С.17. Особистий внесок автора: дослідження антибіотикорезистентності виділених штамів, аналіз і узагальнення результатів.

Куцик Р.В., Куровець Л.М., Луцак Л.В. Комбінована хіміотерапія новий перспективний підхід до подолання проблеми антибіотикорезистентності збудників локальних хірургічних інфекцій // Антибіотикотерапія у внутрішній медицині і хірургії: Матер. регіональної науково-практ. конф. -Івано-Франківськ, 2006. -С.11. Особистий внесок автора: ідея, постановка завдання, логіка і тактика досліджень, формування нової концепції комбінованої хіміотерапії, оформлення публікації.

Синтез і дослідження протимікробної активності похідних діоксодекагідроакридину / М.В. Мельник, Т.І. Калин, Р.В. Куцик, Б.М. Гуцуляк // XXІ Українська конференція з органічної хімії. -Чернігів, 2007. -С.231. Особистий внесок автора: дослідження антимікробної активності сполук, аналіз результатів.

Анотація

Куцик Р.В. Мікробіологічне обгрунтування нових підходів до лікування та профілактики стафілококових інфекцій на основі дослідження протимікробних властивостей похідних тіазолідину, фурану, хіноліну, акридину і біологічно активних речовин природного походження. - Рукопис.

Дисертацiя на здобуття наукового ступеню доктора медичних наук за спеціальністю 03.00.07 - мікробіологія. - ДУ "Інститут мікробіології та імунології ім. І.І. Мечникова АМН України", Харків, 2008.

Дисертація є експериментальним дослiдженням, яке охоплює епідеміологічний аналіз поширення метіцилінрезистентних стафілококів у Прикарпатському регіоні в 1990-2006 рр., докладну мікробіологічну характеристику виділених штамів із визначенням їх профілів та детермінант антибіотикорезистентності і присвячене пошуку нових ефективних засобів для боротьби із сучасними поліантибіотикорезистентними стафілококами серед синтетичних гетероциклічних сполук - похідних тіазолідину, тіазолу, фурану, хіноліну і акридину та біологічно активних речовин природного походження.

Запропоновано стратегію пошуку нових протимікробних сполук серед 4-азолідонів та споріднених гетероциклічних систем, яка включає комбінаторний підхід до синтезу з комп'ютерною систематизацією даних, поєднання традиційного та віртуального скринінгу і дизайну, QSAR-аналіз. 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 пов'язана з блокуванням ферментів біосинтезу пептидоглікану MurC і MurB.

Експериментально обгрунтовано концепцію комбінованої хіміотерапії інфекцій, спричинених поліантибіотикорезистентними штамами стафілококів, з використанням модифікаторів антибіотикорезистентності бактерій синтетичного і природного походження, здатних відновлювати чутливість метіцилінрезистентних стафілококів до -лактамних антибіотиків, нейтралізувати ефлюксні механізми їх асоційованої резистентності до фторхінолонів (NorA), макролідів (MsrA) і тетрациклінів (TetK). Розроблено технологію одержання екстракту з фармакопейної лікарської сировини - бруньок берези бородавчастої Betula verrucosa Ehrh. (Gemmae Betulae), яка дозволяє забезпечити максимальний вихід сполук із прямою протимікробною активністю відносно стафілококів (включаючи метіцилінрезистентні ізоляти) та компонентів з властивостями модифікаторів антибіотикорезистентності бактерій.

Ключові слова: стафілококи, антибіотикорезистентність, антимікробна активність, гетероциклічні сполуки, лікарські рослини, модифікатори антибіотикорезистентності бактерій, інгібітори ефлюксних помп.

Аннотация

Куцык Р.В. Микробиологическое обоснование новых подходов к лечению и профилактике стафилококковых инфекций на основе исследования противомикробных свойств производных тиазолидина, фурана, хинолина, акридина и биологически активных веществ природного происхождения. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора медицинских наук по специальности 03.00.07 - микробиология. - ГУ "Институт микробиологии и иммунологии им.И. И. Мечникова АМН Украины", Харьков, 2008.

Диссертация представляет собой экспериментальное исследование, которое охватывает эпидемиологический анализ распространения метициллинрезистентных стафилококков (MRS) в Ивано-Франковском регионе в 1990-2006 гг. (в лечебных учреждениях и среди нестационарных пациентов), подробную микробиологическую характеристику выделенных штаммов с определением их профилей и детерминант антибиотикорезистентности и посвящено поиску новых эффективных средств для борьбы с современными полиантибиотикорезистентными стафилококками среди синтетических гетероциклических соединений - производных тиазолидина, тиазола, фурана, хинолина и акридина, а также биологически активных веществ природного происхождения.

Установлено, что в общей структуре изолятов стафилококков - возбудителей оппортунистических и госпитальных инфекций, доля метициллинрезистентных штаммов S. aureus (MRSA) составляет 27,0%, метициллинрезистентных коагулазо-отрицательных стафилококков (MR-CNS) - 22,7%. Частота выделения MRS от нестационарных пациентов значительно ниже - 4,9-8,8%. Кроме значительной резистентности к цефалоспоринам, региональные штаммы MRS характеризуются високой частотой ассоциированной резистентности к аминогликозидам, макролидам, линкозамидам, тетрациклинам, нитрофуранам. Лишь 33,3-57,2% изолятов MRS сохраняют чувствительность к рифампицину и фузидину. За 16-летний период наблюдения (1990-2006 гг.) обнаружена стабильная тенденция к прогрессирующему приобретению клиническими штаммами стафилококков резистентности к фторхинолонам. Сниженной чувствительностью и резистентностью к ванкомицину характеризуются 1,93% штаммов MRSA и 18,0% штаммов MR-CNS.

Изучена чувствительность клинических штаммов стафилококков к современным антисептическим и дезинфицирующим средствам. Раработана новая лекарственная композиция этония и амизона, иммобилизированная на силларде-П с противомикробными, противовоспалительными и иммуномодулирующими свойствами (Патент Украины UA №19175) для местного лечения при хроническом генерализованном пародонтите и других гнойно-воспалительных процессах.

На основе целенаправленного поиска и отбора сформированы репрезентативные панели современных клинических штаммов стафилококков с фенотипически идентифицированными детерминантами антибиотикорезистентности: пенициллинсвязывающим белком PBP2, еффлюксными насосами резистентности к фторхинолонам (NorA), макролидам (MsrA), тетрациклинам (TetK). Эти штаммы депонированы в Национальных коллекциях микроорганизмов и могут использоваться при разработке новых противомикробных препаратов.

Предложена стратегия поиска новых противомикробных соединений среди 4-азолидонов и родственных гетероциклических систем, которая включает комбинаторный подход к синтезу с компьютерной систематизацией данных, сочетание традиционного и виртуального скрининга и дизайна, QSAR-анализ. Определены структурные требования к молекулярному дизайну антимикробных 4-азолидонов. Идентифицированы новые классы соединений со значительной противомикробной активностью относительно метициллинрезистентных стафилококков - 5- [2-(арилметилокси) - 5-нитрофенил] метилиден-2-тиоксотиазолидин-4-оны и 2,4,5-тризамещенные 4-спирановые производные тиазолидин-2-она с пиразолобензоксазиновым фрагментом, активность которых очевидно связана с блокированием ферментов биосинтеза пептидогликана MurC и MurB. Эффективность метода 2D-QSAR прогнозирования противомикробной активности подтверждена экспериментальными исследованиями теоретически смоделированных структур - производных 6-оксо-5,6-дигидро [1,3] тиазоло [2,3-b] [1,2,4] триазол-6-она. Впервые обнаружен синергизм противомикробного действия производных 4-азолидонов и оксациллина относительно MRSA.

Установлена также высокая противомикробная активность относительно MRS 2-(5-арил-2-фурил) - 4-хинолинкарбоновых кислот (Патент Украины UA №23769), производных 1-оксо-3,3-диметил-10-R-фенил-1,2,3,4-тетрагидробензо [j] акридиния, 1,8-диоксо-3,3,6,6-тетраметил-1,2,3,4,5,6,7,8,9,10-декагидроакридина и четвертичных солей N-бензил-6-(4-R-бензилиден) циклопента [с] хинолиния.

Среди лекарственных растений флоры Украины выполнен поиск природных источников соединений с противомикробной активностью относительно MRS для создания новых лекарственных средств (слоевище цетрари исландской Cetraria islandica (L) Ach. и эвернии сливовой Evernia prunastri (L) Ach., почки березы бородавчатой Betula verrucosa Ehrh. и тополя черного Populus nigra L., травы и соцветий гринделии растопыренной Grindelia squarrosa (Pursh) Dun., листья толокнянки обыкновенной Arctostaphylos uva-ursi (L) Spreng., корневища горца змеиного Polygonum bistorta L., кермека Мейера Limonium meyeri (Boiss) O. Kuntze и кермека южнобугского Limonium hypanicum Klok. и др.). Биологически активные соединения этих растительных экстрактов проявляют также антиадгезивные, противовоспалительные и иммуномодулирующие свойства.

В работе экспериментально обоснована концепция комбинированной химиотерапии инфекций, вызываемых полиантибиотикорезистентными штаммами стафилококков, с использованием модификаторов антибиотикорезистентности бактерий синтетического и природного происхождения. Оптимизированы методологические подходы к стратегии целенаправленного поиска в растительном сырье соединений, способных восстанавливать чувствительность метициллинрезистентных стафилококков к -лактамным антибиотикам, нейтрализовать эффлюксные механизмы их ассоциированной резистентности к фторхинолонам (NorA), макролидам (MsrA) и тетрациклинам (TetK). Разработана методика скринингового исследования синергизма противомикробной активности противомикробных препаратов (Патент Украины UA №27939). Разработана технология получения экстракта из фармакопейного лекарственного сырья - почек березы бородавчатой Betula verrucosa Ehrh. (Gemmae Betulae), которая позволяет обеспечить максимальный выход соединений с прямой противомикробной активностью относительно стафилококков (включая метициллинрезистентные изоляты) и компонентов со свойствами модификаторов антибиотикорезистентности бактерий (Патент Украины UA №27940).

Ключевые слова: стафилококки, антибиотикорезистентность, антимикробная активность, гетероциклические соединения, лекарственные растения, модификаторы антибиотикорезистентности бактерий, ингибиторы эффлюксных насосов.

Summary