Украинский журнал хирургии 3 (18) 2012

Нозокоміальні інфекції є однією із найважливіших проблем сучасної охорони здоров’я [4, 7, 9, 10]. Вони являються найбільш частими причинами ускладнень госпіталізації, подовження термінів перебування пацієнтів у стаціонарах різного профілю та летальності [7]. Понад 90% усіх нозокоміальних інфекцій має бактеріальне походження, і грамнегативні мікроорганізми серед них набувають чималого значення [4, 5, 7, 11]. Основними серед них є представники родини Enterobacteriaceae: E. coli, Klebsiella spp., Enterobacter spp . З неферментуючих мікроорганізмів основне значення мають P. aeruginosa та Acinetobacter spp. [7, 10].

Структура нозокоміальних інфекцій залежить від профілю стаціонару, політики застосування антибактеріальних препаратів, контингенту пацієнтів [1, 4, 6, 7, 9]. За даними багатоцентрового дослідження грамнегативних збудників нозокоміальних інфекцій у відділеннях реанімації та інтенсивної терапії в Росії на долю E.coli припадає 33,1% усіх виділених штамів, P.aeruginosa – 18%, K.pneumoniae – 14,4%, серед інших – Enterobacter spp., Serratia spp., Proteus spp., Acinetobacter spp. [8].

Лідируюче положення займають нозокоміальні інфекції сечовивідних шляхів, на долю яких припадає 40% усіх нозокоміальних інфекцій, причому більше 70% їх збудників припадає на долю грамнегативних мікроорганізмів, серед яких домінує E.coli [1, 4, 5, 7]. Нозокоміальні пневмоніі, етіологічними чинниками яких є P.aeruginosa, K.pneumoniae, Acinetobacter spp., займають друге за частотою місце серед усіх нозокоміальних інфекцій (25%) та супроводжуються високою летальністю (50-71%) [6, 7]. E.coli та інші представники родини Enterobacteriaceae є домінуючими збудниками в абдомінальній хірургії і при інфекціях в акушерстві та гінекології [1, 6, 7, 9, 11]. Klebsiella spp., Enterobacter spp., P.aeruginosa є одними з провідних причин нозокоміальних ангіогенних інфекцій [5, 7, 11]. Переважними збудниками при нозокоміальних інфекціях шлунково-кишкового тракту є C.difficile, Salmonella spp., Y.enterocolitica, E.coli [7].

Головним негативним явищем при лікуванні нозокоміальних інфекцій є постійно прогресуюча резистентність мікроорганізмів до антибактеріальних препаратів [3, 6, 10, 12]. На сьогодні складніше, ніж раніш, елімінувати інфекцію, що спричинена грамнегативними «супермікроорганізмами», полірезистентними до антибіотиків [10]. Найбільш відомими представниками полірезистентної грамнегативної флори є P. aeruginosa та Acinetobacter spp [7, 10, 12]. Продовжує розвиватися стійкість представників родини Enterobacteriaceae до більшості сильнодіючих антибіотиків, у тому числі і у внутрішньолікарняних штамів Кlebsiella spp., E. coli та Еnterobacter spp. [10, 12]. Полірезистентні грамнегативні мікроорганізми все частіш виявляються у пацієнтів і поза лікарні [10].

Обмеженість вітчизняних розробок нових препаратів з антибактеріальною активністю проти грамнегативних мікроорганізмів ускладнює вирішення цієї проблеми [7, 10, 12]. Перспективними у якості потенційних антибактеріальних засобів є похідні конденсованих нітрогеновмісних гетероциклів, що містять піримідиновий фрагмент.

Мета роботи – дослідження про­ти­мікробної активності похідних 4Н-піридо[4´,3´:5,6]пірано[2,3-d]піримідину нового синтезу щодо грамнегативних мікроорганізмів і мікробіологічне обґрунтування можливостей подальшого створення на їх основі лікарських засобів з протимікробною дією.

Матеріал та методи

Об’єктом дослідження стали нові похідні 4Н-піридо[4´,3´:5,6]пірано[2,3-d]піримідину, які було синтезовано на кафедрі органічної хімії Національного фармацевтичного університету МОЗ України. Сполуки, що вивчалися, за хімічною будовою були умовно розподілені на чотири групи: N-арилацетаміди, тіони, 4-алкілсульфанілпохідні та ацетаміди. В залежності від радикалу, що вони містять, сполукам були надані власні коди. Було досліджено протимікробну активність низки відібраних за результатами первинного мікро­біологічного скринінгу нових сполук, а саме похідних N-арилацетамідів речовин 4, 19, 20, 25, 30 та 33, похідної з групи тіонів сполуки 133 та 4-алкілсульфанілпохідної спо­луки 136 щодо 22 штамів грамнегативних мікроорганізмів. У якості розчинника в дослідах було вико­ристано диметилсульфоксид. Вихідні розчини сполук доводили до концентрації 1000 мкг/мл. Тестування протимікробної активності проведено з використанням штамів грам­негативних бактерій, які було одержано з філії музею мікроорганізмів ДУ «ІМІ ім. І.І.Меч­никова НАМН України», а саме: 1 штам P. aeruginosa та 21 штам мікроорганізмів, що належать до родини Enterobacteriaceae: E.соli  – 1 штам, S.enteritidis – 1 штам, Shigella spp. – 2 штами, K. pneumoniae – 1 штам, E. aerogenes – 1 штам, P. vulgaris – 2 штами, Yersinia spp. – 9 штамів, R. аquatilis – 4 штами.

У якості контролю взяті діючи речовини протимікробних препаратів триметоприму та гексетидину, які є похідними піримідину. Визначення протимікробної дії досліджуваних речовин проводили за допомогою стандартного методу двократних серійних розведень у рідких поживних середовищах з наступним висівом на тверді поживні середовища [3]. Мікробне навантаження становило 5´10⁵ КУО/мл. Активність сполук оцінювали за мінімальними інгібуючими та бактерицидними концентраціями (МІК та МБ_цК). Дослідження проводили у трьох повтореннях. Додатково проводились контролі поживних середовищ та розчинника за допомогою загальноприйнятих методик.

Результати та обговорення

За результатами проведених досліджень було встановлено, що бактеріостатична дія речовин нового синтезу щодо P. aeruginosa проявлялась у концентраціях 26,0-52,0 мкг/мл ( МІК обох препаратів контролю 52,0±18,0 мкг/мл). Серед усіх відібраних для поглибленого вивчення речовин нового синтезу у сполук 20 та 33 (похідні N-арилацетамідів) виявлена висока інгібуюча активність щодо P. aeruginosa у концентрації (26,0±9,0) мкг/мл. Бактерицидну активність нові синтетичні конденсовані нітрогеновмісні сполуки відносно P. aeruginosa проявили у МБ_цК у межах 41,6-62,5 мкг/мл (МБ_цК препаратів порівняння у діапазоні 52,0-125,0 мкг/мл).

Проведені досліди свідчать, що речовини нового синтезу володіють високою або помірною in vitro активністю щодо переважної більшості досліджених штамів ентеробактерій з показниками МІК в діапазоні 13,0-62,5 мкг/мл (МІК препаратів порівняння у межах 41,6-62,5 мкг/мл). Бактерицидна дія нових сполук щодо ентеробактерій була вища за показники контролю (МБ_цК сполук у межах 20,8-62,5 мкг/мл, МБ_цК препаратів порівняння у межах 52,0-125,0 мкг/мл). За результатами проведених досліджень встановлено, що 87,5% відібраних для поглибленого вивчення нових синтетичних конденсованих нітрогеновмісних сполук проявляли високу бактеріостатичну активність щодо E.coli (МІК у межах 13,0-26,0 мкг/мл, МІК обох препаратів контролю (41,6±18,0) мкг/мл). Більше третини досліджених речовин проявляли відносно E.coli високу бактерицидну активність (МБ_цК сполук у межах 20,8-26,0 мкг/мл, МБ_цК обох препаратів порівняння (52,0±18,0) мкг/мл). Найактивнішою щодо E.coli виявилась похідна N-арилацетамідів сполука 25 (МІК та МБ_цК відповідно (13,0±4,5) мкг/мл та (20,8±9,0) мкг/мл).

Ступінь активності усіх досліджених речовин щодо S.enteritidis співвідносився з показниками контролю та був помірним: МІК сполук коливались у межах 41,6-52,0 мкг/мл (МІК обох препаратів контролю (52,0±18,0) мкг/мл), а МБ_цК – у межах 52,0-125,0 мкг/мл (МБ_цК контролю у діапазоні 62,5-125,0 мкг/мл).

Більш активними нові синтетичні конденсовані нітрогеновмісні сполуки виявились щодо Shigella spp. МІК речовин нового синтезу знаходилась у межах 13,0-52,0 мкг/мл, серед них у половини сполук встановлена бактеріостатична дія у концентраціях в діапазоні 13,0-26,0 мкг/мл (МІК обох препаратів порівняння (41,6±18,0) мкг/мл). Бактерицидно щодо Shigella spp нові речовини діяли в концентраціях у діапазоні 26,0-62,5 мкг/мл (МБ_цК обох препаратів порівняння (52,0±18,0) мкг/мл). Найвища активність щодо Shigella spp. виявлена у похідних N-арилацетамідів сполуки 4 та 25 (МІК у діапазоні 13,0-20,0 мкг/мл, МБ_цК обох сполук (26,0±9,0) мкг/мл).

По відношенню до E. aerogenes, K. pneumoniae та P. vulgaris усі досліджені сполуки нового синтезу проявили помірну протимікробну дію, яка співпадала з препаратами порівняння (МІК більшості сполук та препаратів порівняння у межах 41,6-52,0 мкг/мл, МБ_цК – у межах 52,0-125,0 мкг/мл).

 Чутливість ієрсиній щодо нових синтетичних конденсованих нітрогеновмісних сполук співвідносилась або була вища за препарати контролю. Отримані результати довели високу або помірну in vitro активність речовин нового синтезу щодо усіх досліджених штамів Yersinia spp. з показниками МІК у діапазоні 26,0-52,0 мкг/мл та МБцК у межах 31,2-125,0 мкг/мл (МІК препаратів порівняння у діапазоні 41,6-62,5 мкг/мл, МБ_цК – 52,0-125,0 мкг/мл).

Відібрані для поглибленого дослідження речовини, а саме похідні N-арилацетамідів сполуки 4, 25, 33 та похідна тіонів сполука 133, виявили високу протимікробну активність щодо 50% досліджених штамів Yersinia spp. з показниками МІК в діапазоні 26,0-31,2 мкг/мл.

Майже аналогічну за ступенем протимікробну активність встановлено щодо R. аquatilis. Показники МІК нових синтетичних конденсованих нітрогеновмісних сполук для усіх досліджених штамів R. аquatilis знаходились у діапазоні 20,8-41,6 мкг/мл (МІК препаратів порівняння у межах 41,6-52,0 мкг/мл). Бактеріцидно щодо R. аquatilis досліджені речовини діяли у діапазоні МБ_цК 26,0-52,0 мкг/мл (МБ_цК препаратів контролю у межах 52,0-125,0 мкг/мл). Серед досліджених речовин нового синтезу у 50%, а саме похідних N-арилацетамідів сполук 4, 20, 25 та похідної тіонів сполуки 133, встановлена висока протимікробна активність щодо усіх досліджених штамів R. аquatilis з показниками МІК у діапазоні 20,8-26,0 мкг/мл. Похідні N-арилацетамідів сполуки 20 та 25 проявили також високу бактерицидну дію щодо усіх досліджених штамів R. аquatilis у МБ_цК в діапазоні 26,0-31,2 мкг/мл. Близькою за ступенем активності щодо даного збудника була 4-алкілсульфанілпохідна сполука 136, МІК якої для 75% досліджених штамів R. аquatilis дорівнювала 26,0 мкг/мл.

Висновки

1. За результатами проведених досліджень встановлено достатньо високу in vitro активність нових синтетичних конденсованих нітрогеновмісних сполук з піримідиновим фрагментом щодо грамнегативних мікроорганізмів – P. aeruginosa та переважної більшості обраних для дослідження ентеробактерій.

2. За ступенем in vitro активності щодо грамнегативних мікроорганізмів серед досліджених речовин нового синтезу встановлено сполуки – лідери, а саме похідні N-арилацетамідів сполуки 4, 20, 25, 33, та похідна тіонів сполука 133, серед яких найкращою визнана сполука 25.

3. Подальші дослідження протимікробних властивостей похідних 4Н-піридо[4´,3´:5,6]пі­ра­но[2,3-d]піримідину відкривають перспективи для створення на їх основі ефективних протимікробних засобів для профілактики та лікування інфекцій, викликаних грамнегативними мікроорганізмами.