CC BY
5ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ БАКТЕРИАЛЬНОЙ МИКРОФЛОРЫ К НОВЫМ АЗОТСОДЕРЖАЩИМ ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИМ
СОЕДИНЕНИЯМ
УДК 619:616.993.192
040000.Сельскохозяйственные науки 684137.Ветеринарная фармакология
Чувствительность бактериальной микрофлоры к новым азотсодержащим гетероциклическим соединениям Sensitivity of bacterial microflora to new nitrogen-containing heterocyclic compounds
Зубенко Александр Александрович, д.б.н., главный научный сотрудник, Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр», 346421, Ростовская область, город Новочеркасск, Ростовское шоссе, д.0, Россия, ОЯСГО: 0000-00017943-7667, БРГЫ-код: 7776-8122, АиШогГО: 180846, [email protected] Фетисов Леонид Николаевич, ведущий научный сотрудник, Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр», 346421, Ростовская область, город Новочеркасск, Ростовское шоссе, д.0, Россия, ОЯСГО: 0000-00022618-1079, БРШ-код: 8809-2266, АиШогГО: 508873, [email protected] Zubenko Alexandr Alexandrovich, Doctor of Biological Sciences, Chief Researcher of North Caucasian Zonal Research Veterinary Institute - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Rostov Agrarian Scientific Center», 346421, Rostov region, Novocherkassk, Rostov highway, 0, Russia, ORCID: 0000-00017943-7667, SPIN-koa: 7776-8122, AuthorlD: 180846, [email protected] Fetisov Leonid Nikolaevich, Leading Researcher of North Caucasian Zonal Research Veterinary Institute - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Rostov Agrarian Scientific Center», 346421, Rostov region, Novocherkassk, Rostov highway, 0, Russia, ORCID: 00000002-2618-1079, SPIN-Kog: 8809-2266, AuthorID: 508873, [email protected]
Святогорова Александра Евгеньевна, младший научный сотрудник, СевероКавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт - филиал федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр», 346421, Ростовская область, город Новочеркасск, Ростовское шоссе, д.0, Россия, ОЯСГО: 0000-00034233-1740, БРШ-код: 2369-0027, АиШогГО: Svyatogorova Aleksandra Evgenyevna, Junior Researcher of North Caucasian Zonal Research Veterinary Institute - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Rostov Agrarian Scientific Center», 346421, Rostov region, Novocherkassk, Rostov highway, 0, Russia, ORCID: 00000003-4233-1740, SPIN-Kog: 2369-0027, AuthorID: 719399, [email protected]
719399, [email protected]
Кононенко Кристина Николаевна,
научный сотрудник, Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт - филиал Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр», 346421, Ростовская область, город Новочеркасск, Ростовское
шоссе, д.0, Россия, ОЯСГО: 0000-00029585-9189, БРШ-код: 1992-6476, АиШогГО: 1035718, [email protected]
Kononenko Kristina Nikolaevna,
Researcher of North Caucasian Zonal Research Veterinary Institute - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Rostov Agrarian Scientific Center»,
346421, Rostov region, Novocherkassk, Rostov highway, 0, Russia, ORCID: 00000002-9585-9189, SPIN-KOA: 1992-6476, AuthorlD: 1035718, [email protected]
Аннотация. В Северо - Кавказском зональном научно -исследовательском ветеринарном институте - филиале Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр» были синтезированы новые вещества в ряду азотсодержащих гетероциклических соединений: бензимидазолы, индазолы, бензтиофены и имидазолы. Изучено их антибактериальное действие и установлен уровень антимикробной активности новых веществ. Дитиокислоты ряда бензимидазола получены нами при воздействии серы и карбоната калия на 2-меркаптометилбензимидазолы при использовании в качестве реакционной среды диметилформамида. Для получения тиоамидов бензимидазола в реакционную среду дополнительно вводили соответствующий первичный или вторичный амин. Синтез индазольных производных, содержащих арильный заместитель с 2-аминоэтильным фрагментом осуществлён нами путём рециклизации 1-(2-хлорарил)-3,4-дигидроиохинолинов под воздействием гидразина. Синтез бензтиофенов был осуществлён нами на основе 1-(2-хлорарил)-3,4-дигидроизохинолинов путём катализируемой основаниями нуклеофильной замены атома хлора на меркаптогруппу, содержащую электроноакцепторный заместитель с последующей впервые разработанной нами рециклизации в соответствующие бензтиофены. При синтезе хлоримидазольных систем в качестве исходного соединения использовали 4,5-дихлоримидазол. Основная
часть структур были синтезированы алкилированием 4,5-дихлоримидазола соответствующими галоидными алкилами в щелочной среде. Для синтеза других соединений использовали известные методы органического синтеза. Всего было изучено 84 соединения на антибактериальную активность.
Ключевые слова: азотсодержащие гетероциклические соединения, бензимидазолы, индазолы, бензтиофены, имидазолы, уровень антибактериальной активности.
Annotation. New substances in a number of nitrogen-containing heterocyclic compounds: benzimidazoles, indazoles, benzthiophenes and imidazoles have been synthesized at the North Caucasus Zonal Veterinary Research Institute - branch of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Federal Rostov Agrarian Scientific Center". Their antibacterial effect has been studied and the level of antimicrobial activity of new substances has been established. Dithioacids of the benzimidazole series were obtained by us when sulfur and potassium carbonate were exposed to 2-mercaptomethylbenzimidazoles when dimethylformamide was used as a reaction medium. To obtain benzimidazole thioamides, an appropriate primary or secondary amine was additionally introduced into the reaction medium. The synthesis of indazole derivatives containing an aryl substituent with a 2-aminoethyl fragment was carried out by us by recycling 1-(2-chloraryl)-3,4-dihydroioquinolines under the influence of hydrazine. The synthesis of benzthyophenes was carried out by us on the basis of 1-(2-chloraryl)-3,4-dihydroisoquinolines by base-catalyzed nucleophilic replacement of the chlorine atom with a mercapto group containing an electron acceptor substituent, followed by recycling into the corresponding benzthyophenes, which we developed for the first time. In the synthesis of chlorimidazole systems, 4,5-dichlorimidazole was used as the starting compound. The main part of the structures were synthesized by alkylation of 4,5-dichlorimidazole with corresponding halide alkyls in an alkaline medium. For the synthesis of other compounds, well-known methods of organic synthesis were used. A total of 84 compounds were studied for antibacterial activity.
Keywords: nitrogen-containing heterocyclic compounds, benzimidazoles, indazoles, benzthiophenes, imidazoles, the level of antibacterial activity.
Введение. Вследствие широкого распространения лекарственной устойчивости бактерий, простейших и микроскопических грибов, остаётся актуальной задача изыскания новых активнодействующих субстанций для борьбы с патогенными и условно патогенными микроорганизмами [3, 7, 12]. В настоящее время особую опасность представляет мультирезистентная бактериальная инфекция. В России опасность этой угрозы признана на государственном уровне. В связи с чем принято Распоряжение правительства РФ от 25.09.2017 г. по утверждению «Стратегии предупреждения антимикробной резистентности в Российской Федерации» [4]. Подобного рода проблемы характерны и для ветеринарной медицины, в частности, в связи с распространением резистентных форм эшерихий и сальмонелл при выращивании молодняка крупного рогатого скота и свиней, а также паразитических простейших класса эймерий (Eimeria)], вызывающих эпидемии кокцидиоза животных, птиц и рыбы [4, 6, 11]. Наши усилия направлены на создание новых антибактериальных средств неантибиотического происхождения [1, 2, 5, 8, 10].
Особая заинтересованность исследователей при поиске новых антибактериальных препаратов наблюдается в рядах гетероциклических соединений [9]. В материалах данной статьи представлены результаты наших исследований синтеза и скрининга производных азотистых гетероциклов: бензимидазола, индазола, бензтиофена и имидазола.
Цель исследования: поиск антибактериальных средств неантибиотического происхождения
Материалы и методы. Биологическая часть. Антибактериальную активность определяли диско-диффузионным методом. Для исследований использовали мясопептонный агар, который заливали в чашки Петри по 25 мл в каждую. Чашки подсушивали в течение 10-20 минут. На поверхность чашек Петри с питательной средой наносили микропипеткой 1 -2 мл взвеси
стандартных штаммов Staphylococcus aureus (штамм ВКМ V-128) или Escherichia coli (штамм ВКМ V-820) густотой 5 единиц оптического бактериального стандарта мутности. Распределяли взвесь равномерно по поверхности среды, избыток удаляли. Чашки подсушивали 20-30 минут. Размечали на сектора (3-6). В сектора помещали по 1 диску из картона фильтровального НД-ПМП-1 ГОСТ 6722-75 (Пр-во ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Пастера, Отдел новых технологий, Санкт-Петербург). На диск наносили микропипеткой 15 микролитров суспензии испытуемого соединения на дистиллированной воде концентрацией 1000 мкг/мл, что составляет 15 мкг препарата на каждый диск. Подготовленные чашки помещали в термостат при 37°С на 24 часа. Препараты сравнения - фуразолидон и ципрофлоксацин. Оценивали величину зоны задержки роста бактериальной культуры вокруг диска в мм.
Методика в модификации СКЗНИВИ описана в высокорейтинговом зарубежном журнале Polyhedron. 2018. Т. 144. С. 249-258. DOI: 10.1016/j.poly.2018.01.020; Polyhedron. 2018. Т. 154. С. 65-76. DOI: 10.1016/j.poly.2018.07.034.
Химическая часть. В ряду бензимидазола были синтезированы дитиокислоты и тиоамиды. Дитиокислоты ряда бензимидазола получены нами при воздействии серы и карбоната калия на 2-меркаптометилбензимидазолы при использовании в качестве реакционной среды диметилформамида. Для получения тиоамидов в реакционную среду дополнительно вводили соответствующий первичный или вторичный амин. Синтез индазольных производных, содержащих арильный заместитель с 2-аминоэтильным фрагментом осуществлён нами путём рециклизации 1-(2-хлорарил)-3,4-дигидроиохинолинов под воздействием гидразина. Синтез бензтиофенов был осуществлён нами на основе 1-(2-хлорарил)-3,4-дигидроизохинолинов путём катализируемой основаниями нуклеофильной замены атома хлора на меркаптогруппу, содержащую электроноакцепторный заместитель с последующей впервые разработанной нами рециклизацией в
соответствующие бензтиофены. При синтезе хлоримидазольных систем в качестве исходного соединения использовали 4,5-дихлоримидазол. Основная часть структур были синтезированы алкилированием 4,5-дихлоримидазола соответствующими галоидными алкилами в щелочной среде. Для синтеза других соединений использовали известные методы органического синтеза.
Результаты. Общее количество синтезированных веществ в группах составило 84 соединения. Уровень антибактериальной активности определяли диско-диффузионным методом для всех синтезированных соединений в отношении грамположительного Staphylococcus aureus (штамм ВКМ V-128) и грамотрицательной Escherichia coli (штамм ВКМ V-820). В таблице 1 представлены средние показатели активности и пределы колебаний показателей по каждой группе соединений.
Таблица 1. Антибактериальная активность азотсодержащих гетероциклических соединений в отношении St. aureus и E.coli
St.aureus / мм E.coli / мм
Группы соединений
Число Пределы Число Пределы
активных активности, активных в- активности,
в-в в группе мм в в группе мм
Бензимидазолы n=13 12/13 8-12 6/13 7-10
(92,3%) (46%)
Индазолы n=14 13/14 7-10 11/14 7-12
(92,8%) (78,5%)
Бензтиофены n=15 15/13 6-15 15/5 6-17
(86,6%) (33,3%)
Имидазолы n=13 13/3(23%) 6-7 13/10(76,9%) 6-14
Препараты Ципроофлоксацин - 25-27 - -
сравнения
Фуразолидон - - - 21-25
Анализ данных, представленных в таблице 1, показывает, что производные бензимидазола более активны в отношении грампозитивных
бактерий (92,3% соединений подавляют в той или иной мере рост 81.аигвш, уровень активности некоторых веществ достигает 46% уровня активности ципрофлоксацина); производные индазола также более активны в отношении $>1.аитвт (92,8% соединений подавляли рост грампозитивных бактерий, уровень их активности достигал 38,5% уровня активности препарата сравнения ципрофолоксацина); производные бензтиофена в большей мере подавляли рост ^митвт и уровень их активности достигал 58% уровня активности ципрофллоксацина; производные имидазола этой серии веществ оказались более активными в отношении грамнегативных батерий (76,9% соединений ингибировали рост Е.свИ, уровень активности испытанных соединений достигал 61% уровня активности препарата сравнения фуразолидона).
Заключение. Среди изученных соединений обнаружены вещества, которые могут быть модифицированы для получения высокоактивных антибактериальных препаратов.
Литература
1. Бодрякова М. А., Фетисов Л. Н., Зубенко А. А., Бодряков А. Н., Коваленко А. В., Лященко Л. А., Жила Е. В. Определение антибактериальной активности новых веществ из ряда амидов жирных кислот // Ветеринарная патология. - 2014. - № 1(47). - С. 55-60. - БЭК 81СХРК
2. Дробин Ю. Д., Бодряков А. Н., Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Бодрякова М. А., Кононенко К. Н. Новые антибактериальные средства неантибиотического происхождения // Успехи медицинской микологии. -2018. - Т. 18. - С. 231-232. - БЭК ХОББ^.
3. Дробин Ю. Д., Бодряков А. Н., Фетисов Л. Н., Зубенко А. А., Бодрякова М. А., Кононенко К. Н. Новые направления скрининга антибактериальных средств // Успехи медицинской микологии. - 2018. - Т. 18. - С. 233-234. -
бэк ихтгоа.
4. Дробин Ю.Д., Зубенко А.А., Фетисов Л.Н., Бодряков А.Н., Бодрякова М.А., Кононенко К.Н. Биологическая активность производных пиридина // Ветеринария и кормление. 2019, №2, С. 31-32.
5. Дробин Ю. Д., Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Бодряков А. Н., Бодрякова М. А., Кононенко К. Н. Производные алкалоидов глауцина и секоглауцина // Ветеринария и кормление. - 2019. - № 3. - С. 44-46. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2019-3-13. - EDN VBZDBR.
6. Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Андрос Н. О., Святогорова А. Е., Кононенко К. Н. Новые антиэймериозные препараты // Ветеринария Северного Кавказа. - 2021. - № 2. - С. 26-31. - EDN FFYJQD.
7. Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Кононенко К. Н., Святогорова А. Е., Клименко А. И., Чекрышева В. В. Поиск биологически активных соединений в ряду производных индазола // Ветеринария и кормление. -2022. - № 3. - С. 35-38. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-3-10. -EDN LWKPGY.
8. Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Кононенко К. Н., Святогорова А. Е. Синтез и антипротозойная активность 2-феноксипроизводных пиридина // Ветеринария и кормление. - 2021. - № 5. - С. 28-30. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2021-5-7. - EDN KDAHSO.
9. Клименко А. И., Диваева Л. Н., Зубенко А. А., Морковник А. С., Фетисов Л. Н., Бодряков А. Н. Синтез и фармакологическая активность (n-гетарил)-3(5)-нитропиридинов // Биоорганическая химия. - 2015. - Т. 41. - № 4. - С. 454. - DOI 10.7868/S0132342315030045. - EDN TXUNIV.
10. Клименко А. И., Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Кононенко К. Н., Святогорова А. Е. Биологическая активность дитиокислот и тиоамидов ряда бензимидазола // Ветеринария и кормление. - 2022. - № 2. - С. 4-6. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-2-1. - EDN TJYDRB.
11. Святогорова А. Е., Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Кононенко К. Н. Новое направление поиска антипротозойных средств // Ветеринария Северного Кавказа. - 2021. - № 2. - С. 2-9. - EDN DKXKGZ.
12. Чекрышева В. В., Урбан Г. А., Зубенко А. А., Фетисов Л. Н., Святогорова А. Е., Кононенко К. Н., Клименко А.И. Бензтиофены, содержащие 2-аминоэтильный фрагмент: синтез, антибактериальная, антипротозойная и фунгистатическая активность // Ветеринария и кормление. - 2022. - № 3. -С. 39-42. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-3-8. - EDN CZITPK.
References
1. Bodryakova M. A., Fetisov L. N., Zubenko A. A., Bodryakov A. N., Kovalenko A.V., Lyashenko L. A., Zhila E. V. Determination of antibacterial activity of new substances from a number of fatty acid amides // Veterinary pathology. - 2014. -№ 1(47). - Pp. 55-60. - EDN SICXPN.
2. Drobin Yu. D., Bodryakov A. N., Zubenko A. A., Fetisov L. N., Bodryakova M. A., Kononenko K. N. New antibacterial agents of non-antibiotic origin // Successes of medical mycology. - 2018. - Vol. 18. - PP. 231-232. - EDN XQDFIL.
3. Drobin Yu. D., Bodryakov A. N., Fetisov L. N., Zubenko A. A., Bodryakova M. A., Kononenko K. N. New directions of screening of antibacterial agents // Successes of medical mycology. - 2018. - Vol. 18. - pp. 233-234. - EDN UXTIDG.
4. Drobin Yu.D., Zubenko A.A., Fetisov L.N., Bodryakov A.N., Bodryakova M.A., Kononenko K.N. Biological activity of pyridine derivatives // Veterinary medicine and feeding. 2019, No. 2, pp. 31-32.
5. Drobin Yu. D., Zubenko A. A., Fetisov L. N., Bodryakov A. N., Bodryakova M. A., Kononenko K. N. Derivatives of glaucin and secoglaucin alkaloids // Veterinary medicine and feeding. - 2019. - No. 3. - PP. 44-46. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2019-3-13. - EDN VBZDBR.
6. Zubenko A. A., Fetisov L. N., Andros N. O., Svyatogorova A. E., Kononenko K. N. New anti-inflammatory drugs // Veterinary Medicine of the North Caucasus. -2021. - No. 2. - pp. 26-31. - EDN FFYJQD.
7. Zubenko A. A., Fetisov L. N., Kononenko K. N., Svyatogorova A. E., Klimenko A. I., Chekrysheva V. V. Search for biologically active compounds in a number
of indazole derivatives // Veterinary medicine and feeding. - 2022. - No. 3. - PP. 35-38. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-3-10. - EDN LWKPGY.
8. Zubenko A. A., Fetisov L. N., Kononenko K. N., Svyatogorova A. E. Synthesis and antiprotozoal activity of 2-phenoxy derivatives // Veterinary medicine and feeding. - 2021. - No. 5. - pp. 28-30. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2021-5-7. - EDN KDAHSO.
9. Klimenko A. I., Divaeva L. N., Zubenko A. A., Morkovnik A. S., Fetisov L. N., Bodryakov A. N. Synthesis and pharmacological activity of (n-hetaryl)-3(5)-nitropyridines // Bioorganic chemistry. - 2015. - VOL. 41. - No. 4. - P. 454. -DOI 10.7868/S0132342315030045. - EDN TXUNIV.
10. Klimenko A. I., Zubenko A. A., Fetisov L. N., Kononenko K. N., Svyatogorova A. E. Biological activity of dithioacids and thioamides of the benzimidazole series // Veterinary medicine and feeding. - 2022. - No. 2. - PP. 4-6. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-2-1. - EDN TJYDRB.
11. Svyatogorova A. E., Zubenko A. A., Fetisov L. N., Kononenko K. N. A new direction in the search for antiprotozoal agents // Veterinary medicine of the North Caucasus. - 2021. - No. 2. - pp. 2-9. - EDN DKXKGZ.
12. Chekrysheva V. V., Urban G. A., Zubenko A. A., Fetisov L. N., Svyatogorova A. E., Kononenko K. N., Klimenko A.I. Benzthiophenes containing 2-aminoethyl fragment: synthesis, antibacterial, antiprotozoal and fungistatic activity // Veterinary medicine and feeding. - 2022. - No. 3. - PP. 39-42. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-3-8. - EDN CZITPK.
