Реферат: 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

Іншим важливим джерелом сполук з протимікробними властивостями відносно поліантибіотикорезистентних мікроорганізмів, в тому числі стафілококів, є рослинна сировина (Смирнов В.В. і Бондаренко А.С., 1999; Gibbons S., 2004; Silver L. і Bostian K., 1990). Природні багатства екологічно чистих Карпатського і Передкарпатського регіонів України можуть забезпечити потреби фармацевтичної промисловості у рослинній сировині. Проте цілеспрямованого пошуку у флорі України сполук з активністю відносно MRS не виконувалося.

Водночас не можна не відзначити, що природні еволюційні процеси в мікробних популяціях неминуче призводять до неухильного зниження терапевтичного потенціалу будь-якого нового препарату. Тому при створенні нових протистафілококових засобів, поряд із дослідженнями в області класичної хіміотерапії, постає також необхідність пошуку якісно нових альтернативних підходів. Для вирішення проблеми боротьби з антибіотикорезистентністю збудників опортуністичних інфекцій, в тому числі стафілококів, перспективним є подальше вивчення явища мікробного антагонізму (Кременчуцкий Г.М., 2000). В останній час стрімко зростає інтерес до комбінованої хіміотерапії, важливим елементом якої є речовини нового спрямування дії - модифікатори резистентності бактерій (resistance modifying agents), здатні нейтралізувати механізми набутої резистентності мікроорганізмів до антибіотиків (Gibbons S., 2004; Kaatz G. W., 2002, 2005; Marquez B., 2005; Pages J. M., 2005). Про перспективність подібного вирішення проблеми свідчить успішне впровадження в медичну практику комбінацій напівсинтетичних пеніцилінів з інгібіторами b-лактамаз - клавулановою кислотою, сульбактамом, тазобактамом. Проте перелічені інгібітори b-лактамаз не володіють здатністю відміняти метіцилінрезистентність стафілококів, яка пов’язана з продукцією відповідними штамами мутантного пеніцилін-зв’язуючого білка PBP2ў. Мало вивченим є також питання можливості нейтралізації детермінант резистентності стафілококів до антибіотиків інших хімічних груп.

Викладені міркування характеризують актуальність обраного напрямку досліджень і обгрунтовують необхідність створення якісно нових засобів для боротьби з MRS, які не тільки володіють прямою протимікробною активністю, але й здатні потенціювати дію класичних антибіотиків і гальмувати темпи набування резистентності до них. Виконані дослідження дозволяють вважати обрані синтетичні сполуки і біологічно активні речовини рослинного походження потенційно перспективними для поглибленого вивчення і подальшого використання в медичній практиці.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційна робота пов’язана з багаторічною плановою науковою тематикою кафедри мікробіології Івано-Франківського державного медичного університету з проблеми вивчення антибіотиків, їх впливу на організм людини та умовно-патогенні мікроорганізми. Робота виконана в рамках комплексних наукових програм Івано-Франківського державного медичного університету "Антиінфекційна резистентність та стан здоров’я дітей м. Івано-Франківська в сучасних соціально-економічних та екологічних умовах" (номер державної реєстрації 0103U004919) та "Синтез похідних оксополігідроакридинів і вивчення їх протимікробної активності" (номер державної реєстрації 0104U002556). Автор – відповідальний виконавець перерахованих тем.

Тема дисертації затверджена на засіданні Вченої ради Івано-Франківського державного медичного університету 27.03. 2001 р.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи – розробити стратегію пошуку нових ефективних засобів для лікування та профілактики стафілококових інфекцій серед синтетичних похідних тіазолідину, фурану, хіноліну і акридину та біологічно активних речовин природного походження.

Для реалізації мети сформульовано і розв’язано наступні основні завдання:

вивчити регіональні епідеміологічні аспекти поширення MRS в лікувальних закладах Прикарпаття;

з’ясувати механізми резистентності сучасних клінічних ізолятів метіцилінрезистентних стафілококів (MRS) до фторхінолонів, макролідів та тетрациклінів;

сформувати колекцію клінічних ізолятів стафілококів з ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності, придатних для використання в якості еталонних тест-штамів при розробках нових протимікробних засобів відповідно до актуальних клінічних потреб;

виконати первинний мікробіологічний скринінг комбінаторних бібліотек нових синтетичних похідних тіазолідину, тіазолу, фурану, хіноліну та акридину з використанням клінічних штамів стафілококів з різними профілями та детермінантами антибіотикорезистентності, ідентифікувати серед них "структури-лідери" для поглибленого вивчення;

провести аналіз кореляції "структура–активність", виявити молекулярні фрагменти, які критично впливають на реалізацію протимікробного ефекту відносно MRS;

провести мікробіологічне обгрунтування нових синтетичних гетероциклічних сполук – кандидатів у лікувальні засоби;

вивчити протимікробну активність лікарських рослин флори України відносно MRS;

оцінити антиадгезивні, протизапальні та імуномодулюючі властивості рослинних засобів;

удосконалити методологію спрямованого пошуку потенційних модифікаторів антибіотикорезистентності стафілококів серед сполук синтетичного і природного походження;

розробити технології одержання протимікробних комплексів з рослинної сировини.

Об’єкт дослідження – еталонні і клінічні штами S. aureus і CNS, виділені від пацієнтів з гнійно-запальними захворюваннями різноманітної локалізації.

Предмет дослідження – протистафілококова активність гетероциклічних сполук (похідних тіазолідину, тіазолу, фурану, хіноліну та акридину), рослинних екстрактів, антибіотиків, антисептиків, дезинфектантів.

Методи дослідження – мікробіологічні, хімічні, фітохімічні, біохімічні, хроматографічні, біоавтографічні, імунологічні, токсикологічні, математичні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в Україні на регіональному масштабі впроваджено довготермінову програму епідеміологічного і мікробіологічного моніторингу за поширенням MRS. На багатому фактичному матеріалі продемонстровано тенденції до набування циркулюючими у вітчизняних лікувальних закладах штамами MRSA і MR-CNS резистентності до фторхінолонів, глікопептидів, антибіотиків інших груп і антисептиків. Встановлено значне поширення серед вітчизняних клінічних штамів стафілококів ефлюксних механізмів резистентності до фторхінолонів (NorA), макролідів (MsrA), тетрациклінів (TetK).

Піднімається питання про існування в Україні MRS із зниженою чутливістю і резистентністю до ванкоміцину та реальну небезпеку їх внутрішньолікарняного поширення.

На основі теоретичного узагальнення результатів експериментального дослідження протимікробних властивостей нових синтезованих гетероциклічних сполук різних класів і біологічно активних комплексів рослинного походження обгрунтовано нову стратегію пошуку ефективних засобів для лікування та профілактики сучасних стафілококових інфекцій, подолання медикаментозної стійкості стафілококів. Розроблено нові методологічні підходи до первинного скринінгу і поглибленого мікробіологічного дослідження потенційних кандидатів у протимікробні лікувальні засоби, в основу яких покладено застосування в якості тест-об’єктів ізолятів з ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності і репрезентативних панелей всесторонньо охарактеризованих штамів.

Серед нових синтезованих гетероциклічних сполук (похідних тіазолідину, тіазолу, тріазолу, фурану, хіноліну та акридину) виявлено структури-лідери з високим рівнем протимікробної активності відносно MRS. На основі 2D - і 3D-QSAR аналізу встановлено математичні взаємозв’язки між структурними характеристиками досліджених сполук і рівнем їх активності відносно MRS, сформульовано вимоги до дизайну оптимізованих структур. Виявлено нові класи сполук, які виступають в ролі інгібіторів недавно ідентифікованих актуальних мішеней для дії протимікробних препаратів у клітинах MRSA – ферментів біосинтезу пептидоглікану MurC (5- [2-(арилметилокси) - 5-нітрофеніл] метиліден-2-тіоксотіазолідин-4-они) і MurB (2,4,5-тризаміщені 4-спіранові похідні тіазолідин-2-ону з піразолобензоксазиновим фрагментом). Вперше продемонстровано виражений синергізм протимікробної дії похідних 4-азолідонів з b-лактамними антибіотиками (оксациліном) відносно MRSA. Низький рівень токсичності окремих досліджених похідних тіазолідину та оксополігідроакридинів дозволяє розглядати їх в якості потенційних кандидатів у лікувальні засоби і рекомендувати для поглибленого фармакологічного вивчення.

Здійснено широкомасштабне цілеспрямоване тестування екстрактів лікарських рослин флори України, що належать до різних таксономічних груп, на предмет виявлення природних джерел сполук з високим рівнем прямої протимікробної активності відносно MRS та імуномодулюючими властивостями, а також сполук нового виду фармакологічної дії – модифікаторів антибіотикорезистентності бактерій. Встановлено закономірності продукції метаболітів, які здатні модифікувати антибіотикорезистентність стафілококів, рослинами різних таксономічних груп, а також удосконалено методику їх спрямованого пошуку.

Одержані результати істотно розширюють існуючі уявлення про фармакологічні властивості офіцинальних і неофіцинальних лікарських рослин, фармакопейних фітопрепаратів. Вперше виявлено і докладно вивчено виражену здатність компонентів водно-етанольного екстракту бруньок берези бородавчастої Betula verrucosa Ehrh. дозозалежним чином відновлювати чутливість поліантибіотикорезистентних штамів стафілококів до b-лактамних антибіотиків, макролідів, лінкозамідів, тетрациклінів і фторхінолонів. Розроблено технологію одержання модифікаторів антибіотикорезистентності стафілококів з фармакопейної рослинної сировини – бруньок берези бородавчастої (Патент України UA № 27940).

Практичне значення одержаних результатів. За результатами дисертаційного дослідження у Прикарпатському регіоні впроваджено постійно діючу динамічну багаторівневу систему епідеміологічного моніторингу (з елементами зворотного зв’язку) за розповсюдженням MRS в лікувальних закладах, що дозволило в 2003-2006 рр. досягнути зниження частоти та інтенсивності епідемічних спалахів, а також загального поширення MRS-інфекцій у великих багатопрофільних клініках.

З метою попередження внутрішньолікарняного поширення MRS рекомендуються бацилоцид, хлоргексидин, етоній та хлорофіліпт. Для епідеміологічного контролю за виникненням і поширенням внутрішньолікарняних спалахів інфекції MRS рекомендується визначення і співставлення антибіотикотипів виділених штамів. Для диференціації метіцилінрезистентних стафілококів (MRSA, MR-CNS) та стафілококів з пограничною метіцилінрезистентністю (BSSA, BS-CNS) при проведенні ретроспективного епідеміологічного аналізу слід використовувати матеріали досліджень чутливості штамів одночасно до оксациліну і цефазоліну. Встановлено регіональні особливості чутливості до антибіотиків метіцилінчутливих (MS-) і метіцилінрезистентних (MR-) штамів S. aureus та CNS, а також штамів з пограничною метіцилінрезистентністю, що доцільно використовувати при виборі антимікробних препаратів з лікувальною метою.

Розроблено комплексну лікувальну композицію етонію, амізону і силларду-П з протимікробними, протизапальними та імуномодулюючими властивостями (Патент України UA №19175), яка проявляє виражений терапевтичний ефект при хронічному генералізованому пародонтиті і може використовуватися для місцевого лікування інших гнійно-запальних процесів.