CC BY
39. Halliwell R. Revised nomenclature for veterinary allergy. Veterinary Immunology and Immunopathology 2006; 114: 2007-8].
УДК 619:616.993.192 DOI: 10.56660/77368 2023 7 72
ПРОИЗВОДНЫЕ БЕНЗИМИДАЗОЛА, ОБЛАДАЮЩИЕ СОЧЕТАННОЙ ПРОТИСТОЦИДНОЙ И АНТИБАКТЕРИАЛЬНОЙ
АКТИВНОСТЬЮ
А. А. Зубенко - главный научный сотрудник, д.б.н., ORCID: 0000-0001-79437667, SPIN-код: 7776-8122, AuthorID: 180846
Л. Н. Фетисов - ведущий научный сотрудник, к.в.н., ORCID: 0000-00022618-1079, SPIN-код: 8809-2266, AuthorID: 508873
А. Е. Святогорова - младший научный сотрудник, к.с.-х.н., ORCID: 00000003-4233-1740, SPIN-код: 2369-0027, AuthorID: 719399
Э. Н. Авагян - лаборант-исследователь, ORCID: 0009-0005-1466-5972, SPIN-
код:5981-4820, AuthorID: 1186642
Северо - Кавказский зональный научно-исследовательский ветеринарный институт - филиал федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный Ростовский аграрный научный центр»
Аннотация. В результате синтеза серусодержащих производных бензимидазола (дитиокислоты и тиоамиды) и последующего определения уровня биологической активности синтезированных веществ были установлены соединения, обладающие сочетанной протистоцидной и антибактериальной активностью.
Дитиокислоты и тиоамиды ряда бензимидазола получены по разработанным нами методикам, опубликованным в журнале «Ветеринария и кормление» 2022 года №2 С. 4-6 [1]. Было синтезировано 13 соединений.
Относительно влияния заместителей на биологическую активность можно отметить следующее: дитиокислоты обладали более выраженной активностью, чем тиоамиды и по количеству чувствительных
72
микроорганизмов, и по величине активности. Было установлено, что производные дитиокислоты значительно активнее, чем сама дитиокислота в отношении простейших вида Colpoda steinii. Мы предположили, что активностью обладают именно продукты окисления исходных солей, происходящее в результате воздействия оксидазных ферментов Colpoda. Тиоамиды бензимидазола обладают равной с толтразурилом протистоцидной активностью. В перспективе высокая реакционная способность
синтезированных соединений позволит проводить их модификацию с целью усиления полезных свойств.
Полученные производные (дитиокислоты и тиоамиды) ряда
бензимидазола, обладающие сочетанным антибактериальным и антипротозойным эффектом могут быть использованы для расширенных исследований с целью разработки способов лечения животных при заболеваниях, осложненных патогенной и условно патогенной микрофлорой.
Ключевые слова: синтез, производные ряда бензимидазола,
антибактериальная, протистоцидная, активность, реснитчатые простейшие, бактерии грамнегативные и грампозитивные.
BENZIMIDAZOLE DERIVATIVES WITH COMBINED PROTISTOCIDAL AND ANTIBACTERIAL ACTIVITY
A. A. Zubenko - Chief Researcher, Doctor of Biological Sciences, ORCID: 0000-0001-7943-7667, SPIN-code: 7776-8122, AuthorID: 180846
L. N. Fetisov - Leading Researcher, Ph.D., ORCID: 0000-0002-2618-1079, SPIN-
code: 8809-2266, AuthorID: 508873
A. E. Svyatogorova - junior researcher, PhD, ORCID: 0000-0003-4233-1740, SPIN-code: 2369-0027, AuthorID: 719399 E. N. Avagyan - Research Laboratory Assistant, ORCID: 0009-0005-1466-5972,
SPIN-код: 5981-4820, AuthorID:1186642
North-Caucasus Zonal Scientific Research Veterinary Institute - Branch of the Federal State Budget Scientific Institution «Federal Rostov Agricultural Research
Centre»
73
Annotation. As a result of the synthesis of sulfur-containing benzimidazole derivatives (dithioacids and thioamides) and the subsequent determination of the level of biological activity of the synthesized substances, compounds with combined protistocidal and antibacterial activity were identified.
Dithioacids and thioamides of the benzimidazole series were obtained according to the methods developed by us, published in the journal "Veterinary Medicine and Nutrition" 2022 No. 2 P.4-6 [1]. 13 compounds were synthesized.
Regarding the effect of substituents on biological activity, the following can be noted: dithioacids had a more pronounced activity than thioamides both in terms of the number of sensitive microorganisms and in terms of activity. It was found that derivatives of dithioacid are much more active than dithioacid itself in relation to the protozoan species Colpoda steinii. We assumed that it is the products of oxidation of the initial salts, which occurs as a result of the action of Colpoda oxidase enzymes, that have the activity. Thioamides of benzimidazole have protistocidal activity equal to that of toltrazuril. In the future, the high reactivity of the synthesized compounds will make it possible to modify them in order to enhance their useful properties.
The resulting derivatives (dithioacids and thioamides) of the benzimidazole series, which have a combined antibacterial and antiprotozoal effect, can be used for extended research in order to develop methods for treating animals with diseases complicated by pathogenic and conditionally pathogenic microflora.
Key words: synthesis, benzimidazole derivatives, antibacterial, protistocidal, activity, ciliated protozoa, gram-negative and gram-positive bacteria.
Введение. Бензимидазол и его производные являются основой большой части современных лекарственных препаратов с антивирусными, антибактериальными, антипротозойными, антимикотическими,
инсектицидными и другими эффектами. Синтез препаратов осуществляется благодаря высокой реакционной способности бензимидазола и его производных. Особый интерес к данному соединению возник после того, как ученые обнаружили, что 5,6-диметилбензимидазольная часть химической
74
структуры витамина цианокобаламина (В12) также обладает значительной реакционной способностью [5].
Специалисты в области органической химии и фармакологи в недавнее время разработали новые производные бензимидазола и бис - бензимидазола, которые рассматриваются как перспективные соединения для подавления бактерий, обладающих мультирезистентностью. Такого ряда производные бензимидазола действуют как связывающие ДНК агенты, агенты подавления развития антибактериальных пленок, ингибиторы ферментов, а также проявляют синергидный эффект с антибиотиками [7].
При разработке способов лечения микробных инфекций, обусловленных резистентными и полирезистентными возбудителями, исследователи предлагают всё более мощные и значимые препараты. Среди массива синтезированных производных бензимидазола обнаружены соединения с высокой антимикробной активностью [4, 8].
Индийские учёные синтезировали различные 2-замещенные производные бензимидазола, с высокой антибактериальной активностью в отношении E. coli, P. aeruginosa, S. epidermidis и A. niger [6].
Цель. Скрининг соединений с сочетанной антибактериальной и антипротозойной активностью среди серусодержащих производных бензимидазола.
Задача. Определить уровень антибактериальной и антипротозойной активности синтезированных соединений.
Материалы и методы. 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.
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
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 2030 минут. Размечали на сектора (3-6). В сектора размещали 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 [3].
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.
Исследование протистоцидной активности проводили по методике [1] на простейших вида Colpoda steinii (полевой изолят, коллекция лаборатории паразитологии ФГБНУ СКЗНИВИ). Работу выполняли в микропланшетах для постановки ИФА. В качестве среды для переживания простейших использовали смесь кипяченой водопроводной воды и стерильной дистиллированной воды в равных объемах. Первоначальное разведение вещества готовили на дистиллированной воде в присутствии ДМСО. Препарат сравнения - толтразурил [2]. Результат оценивали по величине минимальной ингибирующей концентрации в мкг/мл. Разработанная нами методика в переводе на английский язык опубликована в высокорейтинговом зарубежном журнале Polyhedron. 2018. Т.144. C. 249-258. DOI: 10.1016/ j. poly.2018.01.020.
76
Методика в модификации СКЗНИВИ на английском языке описана в ж. Polyhedron. 2018. Т. 154. С. 65-76. DOI: 10.1016/j.poly.2018.07.034.
Результаты проведённых исследований. С помощью описанных выше методов были синтезированы и изучены 13 соединений ряда серусодержащих производных бензимидазола.
При этом было установлено, что 9 соединений обладают протистоцидной активностью в пределах от 125 до 7,8 мкг/мл; антибактериальной активностью в отношении St.aureus обладали 12 соединений с уровнем активности от 8 до 12 мм; антибактериальной активностью в отношении E.coli обладали 4 соединения с уровнем активности 10 мм.
Наиболее значимым уровнем комбинированной активности обладали соединения №1 и №2 (номера в лабораторном журнале).
В таблице 1 представлены результаты определения биологической активности тиоамидов ряда бензимидазола.
Таблица 1. Биологическая активность тиоамидов ряда бензимидазола
№ п/п Структура Colpoda Stenii, мкг/мл P. italicum, мм St. aureus, мм E. coli, мм
1 (Х'Ьг"^ Н 31,25±0,3 0 10±0,08 7±0,01
2 /"^v^N / \ ОСЪт\ О S \_Jr H 31,25±0,29 0 12±0,10 0
3 Толтразурил 62,5±0,5
4 Ципрофлоксацин 27±0,24
5 Фуразолидон 25±0,20
77
Заключение. Таким образом, тиоамиды бензимидазола обладают выраженной активностью как по количеству чувствительных микроорганизмов, так и величине активности.
Протистоцидная активность соединений 1 и 2 была выше активности препарата сравнения толтразурила в два раза. Антибактериальная активность соединения 1 в отношении St. aureus составляла 37,3% активности
антибиотика ципрофлоксацина, антибактериальная активность в отношении E. coli составляла 28,0 % от уровня активности фуразолидона; активность соединения 2 в отношении St. aureus была 44,4 % от активности
ципрофлоксацина. Эти два соединения могут быть использованы в качестве активно действующих субстанций при разработке препаратов сочетанного действия.
Литература
1. Биологическая активность дитиокислот и тиоамидов ряда бензимидазола / А. И. Клименко, А. А. Зубенко, Л. Н. Фетисов [и др.] // Ветеринария и кормление. - 2022. - № 2. - С. 4-6. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-2-1. - EDN TJYDRB.
2. Фетисов Л.Н., Зубенко А.А., Бодряков А.Н., Бодрякова М.А. Изыскание протистоцидных средств. - Международный паразитологический симпозиум «Современные проблемы общей и частной паразитологии» 15-16 сентября 2012 года опубл. в ж. Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии, 4/1, 2012. -С.70-72
3. Burlov A.S. Synthesis, characterization, luminescent properties and biological activities of zinc complexes with bidentate azomethine Schiff-base ligands / A.S. Burlov, V.G. Vlasenko, Yu.V. Koshchienko, N.I. Makarova, A.A. Zubenko, Yu.D. Drobin, L.N. Fetisov, A.A. Kolodina, Ya.V. Zubavichus, A.L. Trigub, S.I. Levchenkov, D.A. Garnovskii // Polyhedron. 2018. T. 154. С. 65-76. http:/doi.org//10.1016/j.poly.2018.07.034
78
4. Gohary N., Shaaban M. Synthesis and biological evaluation of a new series of benzimidazole derivatives as antimicrobial, antiquorum-sensing and antitumor agents /Eur. J. Med. Chem., 131 (2017), pp. 255-262
5. Heba E. Hashema, Youness E. Bakrib An overview on novel synthetic approaches and medicinal applications of benzimidazole compounds / Arabian Journal of Chemistry Volume 14, Issue 11, November 2021, 103418., https: //doi.org/ 10.1016/j.arabj c.2021.103418.
6. Kapoor A., Dhiman N. Synthesis and evaluation of 2-aryl substituted benzimidazole derivatives bearing 1, 3, 4-oxadiazole nucleus for antimicrobial activity /Der. Pharmacia Lett., 8 (12) (2016), pp. 97-104.
7. Sabreena Chowdhury Rakaa, Arifur Rahmanbc, Fahad Hussain, S.M. Abdur Rahmana Synthesis, characterization and in vitro, in vivo, in silico biological evaluations of substituted benzimidazole derivatives /Saudi Journal of Biological Sciences Volume 29, Issue 1, January 2022, Pages 239-250., https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2021.08.082.
8. Singh L.R., Avula S.R., Raj S., Srivastava A., Palnati G.R., Tripathi C.K.M., Pasupuleti M., Sashidhara K.V. Coumarin-benzimidazole hybrids as a potent antimicrobial agent: synthesis and biological elevation /J. Antibiotics, 70 (9) (2017), pp. 954-961.
References
1. Biological activity of dithioacids and thioamides of a number of benzimidazole / A. I. Klimenko, A. A. Zubenko, L. N. Fetisov [et al.] // Veterinary medicine and feeding. - 2022. - No. 2. - PP. 4-6. - DOI 10.30917/ATT-VK-1814-9588-2022-2-1. - EDN TJYDRB.
2. Fetisov L.N., Zubenko A.A., Bodryakov A.N., Bodryakova M.A. Research of protistocidal agents. - International Parasitological Symposium "Modern problems of general and private parasitology" September 15-16, 2012, publ. in zh. Issues of regulatory regulation in veterinary medicine, 4/1, 2012. - pp.70-72
79
3. Burlov A.S. Synthesis, characterization, luminescent properties and biological activities of zinc complexes with bidentate azomethine Schiff-base ligands / A.S. Burlov, V.G. Vlasenko, Yu.V. Koshchienko, N.I. Makarova, A.A. Zubenko, Yu.D. Drobin, L.N. Fetisov, A.A. Kolodina, Ya.V. Zubavichus, A.L. Trigub, S.I. Levchenkov, D.A. Garnovskii // Polyhedron. 2018. T. 154. С. 65-76. http:/doi.org//10.1016/j.poly.2018.07.034
4. Gohary N., Shaaban M. Synthesis and biological evaluation of a new series of benzimidazole derivatives as antimicrobial, antiquorum-sensing and antitumor agents /Eur. J. Med. Chem., 131 (2017), pp. 255-262
5. Heba E. Hashema, Youness E. Bakrib An overview on novel synthetic approaches and medicinal applications of benzimidazole compounds / Arabian Journal of Chemistry Volume 14, Issue 11, November 2021, 103418., https: //doi.org/ 10.1016/j.arabj c.2021.103418.
6. Kapoor A., Dhiman N. Synthesis and evaluation of 2-aryl substituted benzimidazole derivatives bearing 1, 3, 4-oxadiazole nucleus for antimicrobial activity /Der. Pharmacia Lett., 8 (12) (2016), pp. 97-104.
7. Sabreena Chowdhury Rakaa, Arifur Rahmanbc, Fahad Hussain, S.M. Abdur Rahmana Synthesis, characterization and in vitro, in vivo, in silico biological evaluations of substituted benzimidazole derivatives /Saudi Journal of Biological Sciences Volume 29, Issue 1, January 2022, Pages 239-250., https://doi.org/10.1016/j.sjbs.2021.08.082.
8. Singh L.R., Avula S.R., Raj S., Srivastava A., Palnati G.R., Tripathi C.K.M., Pasupuleti M., Sashidhara K.V. Coumarin-benzimidazole hybrids as a potent antimicrobial agent: synthesis and biological elevation /J. Antibiotics, 70 (9) (2017), pp. 954-961.
80
