CC BY
61
Антимикробные свойства амикумацина А
О. В. ЕФРЕМЕНКОВА'*, Н. И. ГАБРИЭЛЯН2, И. А. МАЛАНИЧЕВА', Т. А. ЕФИМЕНКО', И. Г. СУМАРУКОВА', А. А. ГЛУХОВА', Ю. В. БОЙКОВА', Е. А. РОГОЖИН', А. М. КОРОЛЕВ', В. А. КОРШУН', И. В. ДРАБКИНА2
' Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г.Ф. Гаузе, Москва
2 Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В.И.Шумакова Минздрава России, Москва
Antibacterial Properties of Amicoumycin A
O. V. EFREMENKOVA1*, N. I. GABRIELYAN2, I. A. MALANICHEVA', T. A. EFIMENKO1, I. G. SUMARUKOVA', A. A. GLUHOVA1, YU. V. BOYKOVA1, E. A. ROGOZHIN1, A. M. KOROLEV1, V. A. KORSHUN1, I. V. DRABKINA2
1 Gause Institute of Antibiotics, Moscow
2 Academician V. I. Shumakov Federal Research Center of Transplantology and Artificial Organs, Moscow
Изучена in vitro активность антибиотика амикумацина А в отношении 22 коллекционных тест-штаммов и 24 клинических изолятов бактерий и грибов. Показано, что амикумацин А обладает широким антимикробныш спектром действия. Установлены минимальные подавляющие концентрации (МПК) амикумацина А в отношении метициллинорезистентного золотистого стафилококка (MRSA) и устойчивого к ванкомицину (VR) тест-штамма Leuconostoc mesenteroides, составляющие 0,06 мкг/диск. При изучении клинических изолятов с множественной лекарственной устойчивостью амикумацин А проявлял активность в отношении штаммов S.aureus, S.epidermidis, C.krusei, Cr.neoformis и Prototheca spp.
Ключевые слова: амикумацин А, патогенные микроорганизмы, устойчивость к антибиотикам, MRSA.
The in vitro activity of the antibiotic amikumacin A against 22 collective test strains and 24 clinical isolates of bacteria and fungi was studied. It is shown that amicoumycin A has a broad antimicrobial spectrum of activity. The minimum inhibitory concentration (MIC) of amicoumycin A against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) and resistant to glycopeptide antibiotics of vancomycin group (VR) test strain Leuconostoc mesenteroides of 0.06 ^g/disk were established. In the study of multidrug-resistant clinical isolates, amikumacin A exhibited activity against S.aureus, S.epidermidis, C.krusei, Cr.neoformis and Prototheca spp. strains.
Keywords: amicoumycin A, antibiotic resistance, MRSA, pathogens.
Введение
В последние годы по мере распространения резистентности у болезнетворных бактерий к лекарственным препаратам всё актуальнее становится изыскание и введение в медицинскую практику антибиотиков, активных в отношении таких бактерий [1, 2]. В ходе поиска новых перспективных соединений нами был выделен из почвы штамм B.pumilus ИНА 01087 — продуцент антибиотика, активного в отношении тест-штамма метициллинорезистентного золотистого стафилококка (MRSA). Было установлено, что этот антибиотик является амикумацином А, относящимся к классу дигидроизокумаринов (рисунок) [3, 4].
Амикумацин А впервые был описан в 1981 г. в качестве средства для лечения язвы желудка и снятия отёков, но также было отмечено и его антибактериальное действие [5]. В последующий период показано, что амикумацин обладает ак-
© Коллектив авторов, 2016
*Адрес для корреспонденции: Москва 119021, ул. Б. Пироговская, 11. ФГБНУ «НИИНА». E-mail: [email protected]
тивностью в отношении возбудителя язвы желудка Helicobacter pylori, а также ряда грамполо-жительных и грамотрицательных бактерий, патогенных и фитопатогенных грибов, простейших и онкогенных клеток, но эти данные носят разрозненный и иногда противоречивый характер [6]. Также была установлена его активность в отношении MRSA, вызывающих нозокомиальные инфекции, которые не поддаются антибиотикотерапии [7]. По механизму действия, заключающемуся в специфическом
ОН О
ОН NH2 О
КуСХл
о он
Амикумацин А.
ингибировании функционирования рибосомы, амикумацин А отличается от других антибиотиков, используемых в медицине, что подтверждает перспективность его дальнейшего изучения с целью применения в отношении патогенных бактерий, устойчивых к современным антибиотикам медицинского назначения [8].
Цель настоящей работы — определение in vitro антимикробного спектра амикумацина А в отношении коллекционных тест-штаммов и активности в отношении клинических изолятов патогенных микроорганизмов.
Материал и методы
Объект исследования. Антибиотик амикумацин А был получен из культуральной жидкости штамма Bacillus pumilus ИНА 01087, выделенного нами ранее из почвы [3, 4].
Штаммы микроорганизмов. В качестве тест-штаммов для определения антимикробной активности использовали 22 коллекционных тест-штамма (табл. 1). 24 клинических изоля-та получены от пациентов Федерального научного центра трансплантологии и искусственных органов имени академика В. И. Шумакова в 2016 году (табл. 2). Идентификацию клинических изолятов и определение их чувствительности к антибиотикам проводили на автоматическом бактериологическом анализаторе для идентификации микроорганизмов Siemens MicroScan Walk Away — 96 Plus System (США). Чувствительность определяли в отношении следующих антибиотиков: антибактериальных — азтреонама (ATM), амикацина (AN), амоксициллина/клавулановой кислоты (AmC), ампициллина (AM), ампициллина/сульбактама (SAM), ванкомицина (Va), гентамицина (GM), даптомицина (DM), имипенема (IPM), клиндамицина (СС), левофлоксацина (LVX), линезолида (LZD), меропенема (MEM), моксифлоксацина (MXF), окса-циллина (OX), пиперациллина (PIP), пиперациллина/тазо-бактама (TZP), рифампицина (RA), синерцида (SR), тетрациклина (Te), тигециклина (TGC), тобрамицина (NN),
триметоприма/сульфаметоксазола (SXT), хлорамфеникола (С), цефазолина (CZ), цефепима (FEP), цефокситина (FOX), цефотаксима (CTX), цефтазидима (CAZ), цефтриаксона (CRO), цефуроксима (CXM), ципрофлоксацина (CIP), эритромицина (E), эртапенема (ETP); противогрибковых — амфо-терицина В (Am), итраконазола (Itr), кетоназола (Ket), мико-назола (Mc), флуконазола (Flc), флуороцитозина (Flr).
Определение антимикробной активности. Антимикробную активность амикумацина А определяли методом диффузии в агар с применением дисков. На поверхность агаровой среды №2 Гаузе с высеянным газоном тест-штаммов или клинических изолятов помещали бумажные диски диаметром 6 мм с нанесённым амикумацином А. После инкубирования в течение 20 ч определяли зоны задержки роста микроорганизмов. Для определения минимальной подавляющей концентрации (МПК) на диски наносили амикумацин А в максимальной концентрации 32 мкг/диск с последующим двукратным серийным разведением до концентрации 0,03 мкг/диск. Для определения чувствительности/резистентности клинических изолятов использовали диски, содержащие 32 мкг амикумацина А.
Результаты и обсуждение
На первом этапе были установлены величины МПК амикумацина А в отношении коллекционных тест-штаммов (табл. 1). Из табл. 1 следует, что амикумацин А активен в отношении большинства грамположительных бактерий, в том числе в отношении штамма L.mesenteroides VKPM B-4177 с высоким уровнем устойчивости к глико-пептидному антибиотику ванкомицину (VR) — МПК 400 мкг/мл и метициллинорезистентного штамма S.aureus INA 00761 (MRSA) с устойчивостью к бета-лактамным антибиотикам (>32 мкг/мл), для которых МПК амикумацина составляла 0,06 мкг/мл. Также следует отметить, что один из двух тест-штаммов M.smegmatis 155 mc2
Таблица 1. Активность амикумацина А в отношении коллекционных тест-штаммов
Тест-штаммы МПК амикумацина А, мкг/диск
Грамположительные бактерии
Bacillus mycoides 537 >32
B.pumilus NCTC 8241 >32
B.subtilis ATCC 6633 4,G
Leuconostoc mesenteroides VKPM B-4177 (VR) G,G6
Micrococcus luteus NCTC 8340 G,25
Mycobacterium smegmatis 155 mc2 2,G
M.smegmatis VKPM Ac 1339 >32
Staphylococcus aureus FDA 209P G,12
S.aureus INA 00761 (MRSA) Грамотрицательные бактерии G,G6
Escherichia coli ATCC 25922 2,G
Comamonas terrigena VKPM B-7571 >32
Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 Грибы >32
Aspergillus niger INA 00760 >32
A.niger ATCC 9642 >32
Aniger ATCC 16404 >32
A.ochraceus INA 01112 >32
Candida albicans ATCC 14052 >32
Chaetomium sp. INA 01114 >32
Cryptococcus lumicolus ATCC 3949 >32
Fusarium oxysporum VKPM F 140 >32
Saccharomyces cerevisiae RIA 259 S,G
Trichoderma viride INA 01111 >32
Таблица 2. Активность амикумацина А в отношении клинических изолятов патогенных бактерий*
Микроорганизмы Диаметр зоны
подавления роста, мм
Грамположительные бактерии
Staphylococcus aureus 2476 15
S.epidermidis 2432 18
S.epidermidis 2480 19
S.epidermidis 2624 19
S.epidermidis 2688 17
Грамотрицательные бактерии
Acinetobacter baumannii 1630 0
A.baumannii 1839 0
A.baumannii 2050 0
A.baumannii 2455 0
A.baumannii2617 0
Klebsiella pneumoniae 1878 0
K.pneumoniae 2080 0
K.pneumoniae 2266 0
K.pneumoniae 2427 0
K.pneumoniae 2663 0 Грибы
Candida albicans 1610 0
C.albicans 2122 0
C.albicans 2356 0
C.catenulate 1507 0
C.krusei 247 10
Cryptococcus neoformis 245 33
C.parapsilosis 1380 0 Водоросли
Prototheca sp. 1376 32
Prototheca sp. 2109_0
Примечание. * - использовались диски, содержащие 32 мкг амикумацина А.
чувствителен к амикумацину А, что позволяет предположить, что амикумацин А может проявлять активность в отношении представителей другого вида микобактерий, а именно возбудителя туберкулеза M.tuberculosis. Из грамотрицатель-ных бактерий к амикумацину чувствителен тест-штамм E.coli ATCC 25922. Из 10 грибных штаммов чувствительность установлена только у пекарных дрожжей S.cerevisiae RIA 259 с относительно высокой МПК — 8 мкг/диск.
Таким образом, амикумацин А способен проявлять активность в отношении представителей всех трёх исследованных групп микроорганизмов: грамположительных и грамотрицательных бактерий, а также грибов.
На следующем этапе определяли активность амикумацина А в отношении клинических изолятов патогенных микроорганизмов (табл. 2). Штаммы эпидермальных стафилококков (S.epidermidis 2480, 2624, 2688) устойчивы к 13 и штамм S.epidermidis 2432 — к 14 антибиотикам, а штамм золотистого стафилококка S.aureus 2476 устойчив только к одному антибиотику (С) из 20 антибиотиков медицинского назначения (AmC, SAM, CZ, CRO, C, CC, Dap, E, GM, IPM, LVX, LZD, MEM, MXF, OX, RA, Syn, Te, SXT, Va). Все перечисленные штаммы чувствительны к амикумацину А.
Грамотрицательные бактерии двух видов, приведённые в табл. 2, обладают множественной лекарственной устойчивостью ко всем исследованным антибиотикам: штаммы A.baumannii устойчивы к 15 антибиотикам из 15 (AN, SAM, FEP, CTX, CAZ, CRO, CIP, GM, IMP, LVX, MEM, PIP, Te, NN, SXT) и только штамм1839 обладает промежуточной чувствительностью к SAM; штаммы K.pneumoniae из 24 антибиотиков чувствительны к TGC (штаммы 2266, 2427, 2663) или обладают промежуточной чувствительностью к нему (штаммы 1878 и 2080); один штамм (2266) чувствителен к CAZ из 24 антибиотиков (AN, AmC, SAM, AM, ATM, CZ, FEP, CTX, FOX, CAZ, CRO, CXM, CIP, ETP, GM, IPM, LVX, MEM, TZP, PIP, Te, TGC, NN, SXT). В отношении указанных клинических изолятов амикумацин А не активен.
Из 7 клинических изолятов представителей рода Candida амикумацин А был активен в отношении 2 штаммов: C.krusei 247 и Cr.neoformis 245, из которых первый штамм устойчив к шести противогрибковым антибиотикам (Am, Mc, Ket, Flc, Flr, Itr), второй — только к Mc.
В нашем распоряжении было 2 клинических изолята возбудителя опасного заболевания прототекоза — бесхлорофильной одноклеточной водоросли Prototheca sp. Прототекоз лечат противогрибковыми антибиотиками. Штамм 1376 был чувствителен к Mc, Am, Ket, Flc и к амикумацину А.
Заключение
Из-за распространения патогенных микроорганизмов, устойчивых к современным антибиотикам, требуются разработка и внедрение в медицинскую практику новых эффективных препаратов. В ходе изыскания антибиотиков, активных в отношении устойчивых тест-штаммов, а именно S.aureus INA 00761 (MRSA) и L.mesen-teroides VKPM B-4177 (VR), нами был выделен штамм-продуцент ранее описанного антибиотика амикумацина А. Результаты проведённого исследования свидетельствуют, что амикумацин А обладает широким спектром действия, охватывающим грамположительные и грамотрицатель-ные бактерии, а также грибы. При анализе активности амикумацина А в отношении клинических изолятов с множественной лекарственной устойчивостью установлена чувствительность к нему ряда клинических штаммов S.aureus, S.epidermidis, C.krusei, Cr.neoformis и Prototheca sp., устойчивых к антибиотикам медицинского назначения. На основании полученных результатов можно рассматривать амикумацин А перспективным антибиотиком для дальнейшего исследования с целью определения токсичности и эффективности in vivo.
ЛИТЕРАТУРА
1. World Health Organization. Antimicrobial resistance. 2016. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs194/en/
2. Butler M.S., Blaskovich M.A., Cooper M.A. Antibiotics in the clinical pipeline in 2013. J Antibiot2013; 66: 10: 571-591.
3. Ефименко T.A., Маланичева И.А., Зенкова B.A., Королев A.M., Ос-терман И.А., Сергиев П.В., Ефременкова О.В. Изыскание антибиотиков, эффективных в отношении бактерий с лекарственной устойчивостью, на примере Bacillus pumilus — продуцента антибиотика амикумацина А. Вестник Оренбургского университета 2014; 13: 27—31, 150—151. / Efimenko T.A., Malanicheva I.A., Zenkova V.A., Korolev A.M., Osterman I.A., Sergiev P.V., Efremenkova O.V. Izyskanie antibiotikov, jeffektivnykh v otnoshenii bakterij s lekarstvennoj ustojchivost'ju, na primere Bacillus pumilus — producenta antibiotika amikumacina A. Vestnik Orenburgskogo universiteta 2014; 13: 27—31, 150—151. [in Russian]
4. Маланичева И.А., Ефименко T.A., Зенкова B.A., Королев A.M., Ос-терман И.A., Сергиев П.В., Ефременков О.В. Бактерии рода Bacillus — продуценты антибиотиков, преодолевающих лекарственную устойчивость болезнетворных микроорганизмов. Извес-
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Ефременкова О.В. — руководитель сектора, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе», Москва Габриэлян Н.И.— заведующая отделом, ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В. И. Шумакова» Минздрава России, Москва
Маланичева ИЛ. — с.н.с., ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе», Москва
Ефименко T.A. — н.с., ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе», Москва
Сумарукова И.Г. — н.с., ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе», Москва
Глухова A.A. — н.с., ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Га-узе», Москва
тия УНЦРАН2015; 4 (1): 98—101. / Malanicheva I.A., Efimenko T.A., Zenkova V.A., Korolev A.M., Osterman I.A., Sergiev P.V., Efremenkov O.V. Bakterii roda Bacillus — producenty antibiotikov, preodolevajush-hikh lekarstvennuju ustojchivost' boleznetvornykh mikroorganizmov. Izvestija UNCRAN2015; 4 (1): 98—101. [in Russian]
5. Itoh J., Omoto S, Shomura T, Nishizawa N, Miyado S, Yuda Y, Shibata U.Amicoumacin-A, a new antibiotic with antiinflammatory and antiulcer activity. J Antibiot 1981; 34: 611—613.
6. Tyurin A.P., Efimenko T.A., Prokhorenko I.A., Rogozhin E.A., Malanicheva I.A., Zenkova V.A., Efremenkova O.V., Korshun V.A. Amicoumacins and related compounds: chemistry and biology. 2016; принята к печати.
7. Lama A., Pane-Farre J, Chon T, Wiersma A. M, Sit C. S, Vederas J. C, Hecker M, Nakano M. M. Response of methicillin-resistant Staphylococcus aureus to amicoumacin A. PLoS One 2013; 7: e34037.
8. Polikanov Y.S., Osterman I.A., Szal T, Tashlitsky V.N., Serebryakova M.V., Kusochek P., Bulkley D., Malanicheva I.A., Efimenko T.A., Efremenkova O.V., Konevega A.L., Shaw K.J., Bogdanov A.A., Rodnina M.V., Dontsova O.A., Mankin A.S., Steitz T.A., Sergiev P.V. Amicoumacin A inhibits translation by stabilizing mRNA interaction with the ribosome. Mol Cell 2014; 56: 531—540.
Бойкова Ю.В. — н.с., ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе», Москва.
Рогожин Е.А. — н.с., ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе», Москва
Королев А.М. — в.н.с., ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе», Москва
Коршун В.А. — зав. лаборатории, ФГБНУ «Научно-исследовательский институт по изысканию новых антибиотиков им. Г. Ф. Гаузе», Москва
Драбкина И.В. — врач-бактериолог, ФГБУ «Федеральный научный центр трансплантологии и искусственных органов имени академика В. И. Шумакова» Минздрава России, Москва
