CC BY
15
УДК 616.45-001.1/.3:547.853.3:615.015 DOI: 10.18699/SSMJ20210606
Скрининговое исследование / Screening
Скрининговые исследования противомикробной активности пиримидинового производного
А.А. Цибизова1, А.Л. Ясенявская1, А.А. Озеров2, И.Н. Тюренков2, О.А. Башкина1, М.А. Самотруева1
1 Астраханский государственный медицинский университет Минздрава России 414000, г. Астрахань, ул. Бакинская, 121
2 Волгоградский государственный медицинский университет Минздрава России 400131, г. Волгоград, пл. Павших борцов, 1
Резюме
Цель работы - скрининговое исследование противомикробной активности пиримидинового производного 3-[2-(1-нафтил)-2-оксоэтил]-6-бромхиназолин-4(3Н)-он с лабораторным шифром VMA-13-06 в отношении патогенной и условно-патогенной флоры. Материал и методы. Противомикробная активность VMA-13-06 устанавливалась в условиях in vitro в отношении штаммов Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumonia, Streptococcus pyogenes, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii и Citrobacter freundii методом серийных разведений, путем формирования рядов различной концентрации исследуемого соединения. Результаты. Установлено, что VMA-13-06 в концентрациях 128 и 64 мкг/мл проявляет высокую антибактериальную активность в отношении S. aureus, S. pyogenes, E. coli и K. pneumonia, сопоставимую с активностью препарата сравнения норфлоксацина. В концентрации 32 мкг/мл VMA-13-06 высоко активно в отношении S. aureus и S. pyogenes, в отношении E. coli и K. pneumonia показывая среднюю активность; в разведении от 16 до 4 мкг/мл VMA-13-06 средне активно в отношении данных микроорганизмов. В концентрациях от 2 до 0,25 мкг/мл производное пиримидина неактивно в отношении S. aureus, S. pyogenes, E. coli и K. pneumonia, во всех разведениях - в отношении С. freundii и A. baumannii. Заключение. Результаты скринингового исследования свидетельствуют о выраженном бактерицидном действии VMA-13-06 в отношении S. aureus, S. pyogenes, E. coli и K. pneumonia, сопоставимым с эффективностью препарата сравнения норфлоксацина.
Ключевые слова: производные пиримидина, противомикробная активность, бактерицидный эффект, бак-териостатический эффект.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания Министерства здравоохранения РФ в части проведения НИР по теме «Поиск и разработка перспективных соединений с антибактериальной активностью среди производных пиримидина для создания лекарственных препаратов» 48.2-2021. Автор для переписки: Ясенявская А.Л., е-mail: [email protected]
Для цитирования: Цибизова А.А., Ясенявская А.Л., Озеров А.А., Тюренков И.Н., Башкина О.А., Самотруева М.А. Скрининговые исследования противомикробной активности пиримидинового производного. Сибирский научный медицинский журнал. 2021;41(6):56-60. doi: 10.18699/SSMJ20210606
Screening studies of antimicrobial activity of pyrimidine derivative
A.A. Tsibizova1, A.L. Yasenyavskaya1, A.A. Ozerov2, I.N. Tyurenkov2, O.A. Bashkina1, M.A. Samotrueva1
1 Astrakhan State Medical University of Minzdrav of Russia 414000, Astrakhan, Bakinskaya str., 121
2 Volgograd State Medical University of Minzdrav of Russia 400131, Volgograd, Fallen Fighters Square, 1
Цибизова A.A. и др. Скрининговые исследования противомикробной активности ...
Abstract
Aim of the study was to screen the antimicrobial activity of pyrimidine derivative 3-[2-(1-naphthyl)-2-oxoethyl]-6-bro-moquinazoline-4(3H)-oh with laboratory cipher VMA-13-06 in relation to pathogenic and opportunistic flora. Material and methods. Antimicrobial activity of VMA-13-06 was established in vitro against strains of Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumonia, Streptococcus pyogenes, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii and Citrobacter freundii by the method of serial dilutions, by forming rows with different concentrations of the compound under study. Results. VMA-13-06 was found to exhibit high antibacterial activity against S. aureus, S. pyogenes, E. coli and K. pneumonia at concentrations of 128 and 64 ^g/ml comparable to the activity of the comparison drug norfloxacin. At a concentration of 32 ^g/ml, the studied derivative is highly active against S. aureus and S. pyogenes and shows average activity against E. coli and K. pneumonia. The compound VMA-13-06 in dilution from 16 to 4 ^g/ml is moderately active against the above-mentioned microorganisms. At concentrations from 2 to 0.25 ^g/ml, the pyrimidine derivative is inactive against S. aureus, S. pyogenes, E. coli and K. pneumonia, in all dilutions - against C. freundii and A. baumannii. Conclusions. The results of a screening study indicate a pronounced bactericidal effect of VMA-13-06 against S. aureus, S. pyogenes, E. coli h K. pneumonia comparable to the comparison drug norfloxacin.
Key words: pyrimidine derivatives, antimicrobial activity, bactericidal effect, bacteriostatic effect. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Acknowledgments. The study was carried out within the framework of the state assignment of the Minzdrav of Russia in terms of conducting research on the topic «Search and development of promising compounds with antibacterial activity among pyrimidine derivatives for the creation of drugs» 48.2-2021. Correspondence author: Yasenyavskaya A.L., e-mail: [email protected]
Citation: Tsibizova A.A., Yasenyavskaya A.L., Ozerov A.A., Tyurenkov I.N., Bashkina O.A., Samotrueva M.A. Screening studies of antimicrobial activity of pyrimidine derivative. Sibirskiy nauchnyy meditsinskiy zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2021;41(6):56-60. [In Russian]. doi: 10.18699/SSMJ20210606
Введение
В настоящее время важной проблемой является разработка современных безопасных и эффективных противомикробных средств, что связано с развитием антибиотикорезистентности микроорганизмов, приводящей к появлению устойчивых форм возбудителей инфекционной патологии [1, 2]. Особый интерес для разработки в качестве основы лекарственных препаратов представляют пиримидиновые соединения. Будучи структурными единицами нуклеиновых кислот, они обеспечивают безопасность и широкую биологическую активность [3]. Установлено, что пи-римидиновые производные оказывают метаболическое, противовоспалительное, иммунотропное, регенераторное, противоопухолевое действие [4], обладают противомикробным, противогрибковым, противопротозойным и противовирусным эффектом [5].
В настоящее время идет активное изучение фармакологической активности пиримидиновых соединений с доказанной иммунотропностью, синтезированных учеными Волгоградского государственного медицинского университета. Целью настоящей работы послужило скрининговое исследование противомикробной активности пиримидинового производного 3-[2-(1-нафтил)-2-оксоэтил]-6-бромхиназолин-4(3Н)-он с лабораторным шифром УМА-13-06 в отношении патогенной и условно-патогенной флоры.
Материал и методы
Противомикробная активность пиримидино-вого соединения VMA-13-06 устанавливалась в условиях in vitro в отношении штаммов Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumonia, Streptococcus pyogenes, Escherichia coli, Acinetobacter baumannii и Citrobacter freundii, которые были получены от пациентов с инфекционной патологией мочевыделительной системы, находящихся на стационарном лечении в урологическом отделении ГБУЗ АО Городская клиническая больница г. Астрахань. С целью идентификации рода и видов штаммов микроорганизмов использовали программно-аппаратный комплекс микробиологического анализатора BIOMIC V3 (Giles Scientific, США). Противомикробную активность определяли с помощью метода серийных разведений путем формирования рядов различной концентрации исследуемого соединения, мкг/мл: 128; 64; 32; 16; 8; 4; 2; 1; 0,5; 0,25. Культуры микроорганизмов засевали в пробирки и инкубировали при 37 °С в течение 24 ч, после чего центрифугировали и осадок пересевали на ГМФ-агар. Затем оценивали наличие характерного роста и устанавливали минимальную подавляющую концентрацию VMA-13-06.
В качестве контроля использовали пробирки с бактериями, внесенными в мясопептонный бульон, и ряды с разведениями препарата сравнения норфлоксацина, который активен в отношении
всех используемых штаммов микроорганизмов. Препарат сравнения выбран с учетом схожести химической структуры с исследуемым соединением, а также спектром противомикробной активности в отношении широкого круга микроорганизмов. Вид противомикробного действия производного пиримидина устанавливался на основании оценки подавления роста микробной культуры относительно положительного контроля: на 50 % - бактериостатический, на 90-100 % -бактерицидный эффект.
Результаты
Для сравнения выраженности противоми-кробного эффекта пиримидинового соединения VMA-13-06 использовано разведение норфлок-сацина 64 мкг/мл. Установлено, что VMA-13-06 в концентрациях 128 и 64 мкг/мл проявляет высокую антибактериальную активность в отношении S. aureus, S. pyogenes, E. coli и K. pneumonia, сопоставимую с активностью препарата сравнения норфлоксацина (таблица). В концентрации 32 мкг/мл изучаемое производное высоко активно только в отношении S. aureus и S. pyogenes, а
в отношении E. coli и K. pneumonia показывает среднюю активность. Соединение VMA-13-06 в разведении от 16 до 4 мкг/мл является среднеак-тивным в отношении данных четырех микроорганизмов. В концентрациях от 2 до 0,25 мкг/мл производное пиримидина неактивно в отношении S. aureus, S. pyogenes, E. coli и K. pneumonia, во всех разведениях - в отношении С. freundii и A. baumannii.
При определении минимальных подавляющих концентраций установлено, что норфлокса-цин проявляет бактериостатическую активность (подавление роста микроорганизмов по сравнению с контролем на 50 %) в отношении S. aureus и St. pyogenes в разведении 2 мкг/мл, в отношении E. coli и K. pneumoniae - в разведении 4 мкг/мл, в отношении C. freundii и А. baumannii - в разведении 32 мкг/мл. Бактерицидная активность (подавление роста микроорганизмов по сравнению с контролем на 90-100 %) норфлоксацина отмечена в концентрации 16 мкг/мл в отношении S. aureus и St. pyogenes, в отношении E. coli и K. pneumoniae -в разведении 32 мкг/мл, в отношении C. freundii и А. baumannii - в разведении 64 мкг/мл. Бактери-остатическая активность VMA-13-06 в отноше-
Противомикробная активность соединения VMA-13-06
Antimicrobial activity of VMA-13-06
Соединение S. aureus S. pyogenes E. coli K. pneumonia C.freundii A. baumannii
Контроль
Норфлоксацин, мкг/мл 128 64 32 16 8 4 2 1 0,5 0,25 - - - - - -
++ ++ ++ +++ ++ ++ ++ +++ ++ ++ ++ +++ ++ ++ ++ +++ ++ ++ +++ +++ +++ ++ +++ +++ +++ +++
VMA-13-06, мкг/мл 128 64 32 16
++ ++ ++ ++ ++ ++ ++ ++
++ ++ ++ ++ ++ ++
4 2 1 0,5 0,25
Примечание. «-» - разведения высокой активности (отсутствие характерного роста); «+» - разведения активные (наличие характерного роста менее 25 %); «++» разведения средней активности (наличие характерного роста от 25 до 50 %); «+++» - разведения малоактивные (наличие характерного роста от 50 до 75 %); «++++» - разведения неактивные (наличие характерного роста более 75 %).
Цибизова А.А. и др. Скрининговые исследования противомикробной активности
нии S. aureus, St. pyogenes, E. coli и K. pneumoniae показана в разведении 4 мкг/мл, бактерицидная активность отмечена в отношении S. aureus и St. pyogenes в концентрации 32 мкг/мл, в отношении E. coli и K. pneumoniae - в концентрации 64 мкг/мл. В отношении C. freundii и А. baumannii минимальные подавляющие концентрации VMA-13-06 не достигнуты.
Обсуждение
Установлено, что пиримидиновое производное 3-[2-(1-нафтил)-2-оксоэтил]-6-бромхиназолин-4(3Н)-он оказывает противомикробное действие в отношении S. aureus, St. pyogenes, E. coli и K. pneumonia, которое, вероятно, реализуется за счет ингибирования ферментов, участвующих в синтезе фолиевой кислоты в бактериальной клетке, или же за счет подавления бактериальной ДНК-топоизомеразы II, что в конечном итоге приводит к нарушению синтеза нуклеиновых кислот [6]. Полученный результат сопоставим с противомикробной активностью препарата сравнения - норфлоксацина. Установленное антимикробное действие нового производного пиримидина в отношении грамположитель-ной и грамотрицательной флоры сопоставимо с эффектом других пиримидиновых соединений. Доказано, что соединения 2,4-диоксо-1,4-дигидротиено[3,2]пиримидин-3-карбоновых кислот активны в отношении штаммов S. aureus и B. subtilis, 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-трионов - в отношении бактерий рода Staphylococcus и Streptococcus [7, 8].
Заключение
Результаты скринигового исследования противомикробной активности пиримидиново-го производного 3-[2-(1-нафтил)-2-оксоэтил]-6-бромхиназолин-4(3Н)-он свидетельствуют о его выраженном бактерицидном действии в отношении S. aureus, St. pyogenes, E. coli и K. pneumonia, что актуализирует проведение более детальных исследований антибактериальной активности, в том числе и в условиях in vivo.
Список литературы
1. Гусаров В.Г., Карпов О.Э., Замятин М.Н. Антибиотикорезистентность хирургических инфекций: современное состояние проблемы. Вестн. Нац. мед.-хирург. центра им. Н.И. Пирогова. 2017;12(2):95-102.
2. Намазова-Баранова Л.С., Баранов А.А. Антибиотикорезистентность в современном мире. Педиатр. фармакол. 2017;14(5):341-355. doi: 10.15690/pf.v14i5.1782
3. Офицерова Е.С., Алексеева Л.Н., Шклярен-ко А.А., Яковлев И.П. Биологическая активность новых 6-[(1-нафтилметил)тио]-4-хлорпиразоло[3, 4-d] пиримидинов. Асп. вестн. Поволжья. 2020;(1-2): 146-151. [In Russian]. doi: 10.17816/20722354.2020.20.1.146-151
4. Самотруева М.А., Цибизова А.А., Ясе-нявская А.Л., Озеров А.А., Тюренков И.Н. Фармакологическая активность производных пиримидинов. Астрах. мед. ж. 2015;10(1):12-29
5. Самотруева М.А., Озеров А.А., Старикова А.А., Габитова Н.М., Мережкина Д.В., Цибизова А.А., Тюренков И.Н. Изучение антимикробной активности новых хиназолин-4(3Н)-онов по отношению к Staphylococcus aureus и Streptococcus pneumoniae. Фармация и фармакол. 2021;9(4):318-329. [In Russian]. doi: 10.19163/2307-9266-2021-9-4-318-329
6. Торопыно А.В., Шевченко А.А. Биохимические свойства выделенных из фецес культур E. coli и чувствительность эшерихий к антибиотикам. Вет. патол. 2020;(1):32-40.
7. Лужнова С.А., Тырков А.Г., Габитова Н.М., Юртаева Е.А. Синтез и противомикробная активность 5-(арилметилиден)-2,4,6-пиримидин-2,4,6(1Н,3Н,5Н)-трионов. Хим.-фармац. ж. 2018;52 (6):18-21.
8. Ткаченко Е.В., Губарь С.Н., Журавель И.А., Датхаев У.М., Жакипбеков К.С. Синтез и противомикробная активность амидов 2,4-диоксо-1,4-дигидро-2Н-тиено[32^]пиримидин-3-ил)кар-боновых кислот. Вестн. КазНМУ. 2018;(1):347-350.
References
1. Gusarov V.G., Karpov O.E., Zamyatin M.N. Antibiotic resistance of surgical infections: current state of the problemy. Vestnik Natsional'nogo mediko-khirurgicheskogo tsentra imeni Nikolaya Ivanovicha Pirogova = Bulletin of Pirogov National Medical and Surgical Center. 2017;12(2):95-102. [In Russian].
2. Namazova-Baranova L.S., Baranov A.A. Antibiotic resistance in the modern world. Pedi-atricheskaya farmakologiya = Pediatric Pharmacology. 2017;14(5):341-355. [In Russian]. doi: 10.15690/ pf.v14i5.1782
3. Ofitserova E.S., Alekseeva L.N., Shkl-yarenko A.A., Yakovlev I.P. Biological activity of new 6-[(1-naphthylmethyl) thio]-4-chloropyrazolo[3, 4-d] pyrimidines. Aspirantskiy vestnik Povolzh'ya = Postgraduate Bulletin of the Volga Region. 2020;(1-2):146-151. [In Russian]. doi: 10.17816/20722354.2020.20.1.146-151
4. Samotrueva M.A., Tsibizova A.A., Yasenyavs-kaya A.L., Ozerov A.A., Tyurenkov I.N. Pharmacological activity of pyrimidine derivatives. Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal = Astrakhan Medical Journal. 2015;10(1):12-29. [In Russian].
5. Samotrueva M.A., Ozerov A.A., Stariko-va A.A., Gabitova N.M., Merezhkina D.V., Tsibizova A.A., Tyurenkov I.N. Antimicrobial activity study of new quinazolin-4(3h)-ones against Staphylococcus aureus and Streptococcus pneumoniae. Farmat-siya i farmakologiya = Pharmacy and Pharmacology. 2021;9(4):318-329. [In Russian]. doi: 10.19163/23079266-2021-9-4-318-329.
6. Toropyno A.V., Shevchenko A.A. Biochemical properties of E. coli cultures isolated from feces and sensitivity of Escherichia to antibiotics. Veterinarnaya patologiya = VeterinaryPathology. 2020;(1):32-40. [In Russian].
7. Luzhnova S.A., Tyrkov A.G., Gabitova N.M., Yurtaeva E.A. Synthesis and antimicrobial activity of 5-(arylmethylidene)-2,4,6-pyrimidine-2,4,6(1H,3H,5H)-triones. Pharmaceutical Chemistry Journal. 2018;52:506-509.
8. Tkachenko E.V., Gubar' S.N., Zhuravel' I.A., Datkhaev U.M., Zhakipbekov K.S. Synthesis and antimicrobial activity of 2,4-dioxo-1,4-dihydro-2H-thieno [32-d] pyrimidin-3-yl) carboxylic acid amides. Vestnik Kazakhskogo Natsional 'nogo meditsinskogo univer-siteta = Bulletin of the Kazakh National Medical University. 2018;(1):347-350. [In Russian].
Сведения об авторах:
Александра Александровна Цибизова, к.фарм.н., ORCID: 0000-0002-9994-4751, e-mail: [email protected] Анна Леонидовна Ясенявская, к.м.н., ORCID: 0000-0003-2998-2864, e-mail: [email protected] Александр Александрович Озеров, д.х.н., проф., ORCID: 0000-0002-4721-0959,
e-mail: [email protected] Иван Николаевич Тюренков, д.м.н., проф., чл.-корр. РАН, ORCID: 0000-0001-7574-3923, e-mail: [email protected]
Ольга Александровна Башкина, д.м.н., проф., ORCID: 0000-0003-4168-4851, e-mail: [email protected] Марина Александровна Самотруева, д.м.н., проф., ORCID: 0000-0001-5336-4455, e-mail: [email protected]
Information about the authors:
Alexandra A. Tsibizova, candidate of pharmaceutical sciences, ORCID: 0000-0002-9994-4751,
e-mail: [email protected] Anna L. Yasenyavskaya, candidate of medical sciences, ORCHID: 0000-0003-2998-2864, e-mail: [email protected] Alexander A. Ozerov, doctor of chemical sciences, professor, ORCID: 0000-0002-4721-0959,
e-mail: [email protected] Ivan N. Tyurenkov, doctor of medical sciences, professor, corresponding member of RAS, ORCID: 0000-0001-75743923, e-mail: [email protected] Olga A. Bashkina, doctor of medical sciences, professor, ORCHID: 0000-0003-4168-4851,
e-mail: [email protected] Marina A. Samotrueva, doctor of medical sciences, professor, ORCID: 0000-0001-5336-4455, e-mail: [email protected]
Поступила в редакцию 01.10.2021 После доработки 18.10.2021 Принята к публикации 03.11.2021
Received 01.10.2021 Revision received 18.10.2021 Accepted 03.11.2021
