Сетевое издание

Современные проблемы науки и образования

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Кирютина А.И. 1 Платкова Т.Н. 1 Степаненко И.С. 1 Ямашкин С.А. 2

---

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»

2 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Мордовский государственный педагогический университет имени М.Е. Евсевьева»

Поиск новых соединений с противомикробной активностью – один из принципов преодоления устойчивости микроорганизмов к антимикробным препаратам. Одним из важных компонентов исследования биологически активных веществ является тестирование новых соединений на моделях in vitro и in vivo с целью исследования их безопасного применения в организме человека. Соединения нового класса с доказанной противомикробной активностью, производные замещенных 1Н-индол-4-, 6-, 7-иламинов, были исследованы в МТТ-тесте и на модели острой токсичности после однократного введения экспериментальным животным. Для проведения статистического анализа полученных результатов использовались методы вариационной статистики, достоверность определяли с использованием t-критерия Стьюдента при р≤0,05, для вычисления основных параметров острой токсичности использовали метод Литчфильда и Уилкоксона. Группа новых соединений с потенциальной противомикробной активностью в диапазоне концентраций 50,0–1000,0 мкг/мл не оказывала токсического действия на клеточную культуру HeLa in vitro (70,4–112,0% жизнеспособных клеток) и представляет собой практически (класс токсичности III–IV) нетоксичные соединения при используемых путях введения in vivo (накожное нанесение – LD50 более 5000 мг/кг; внутрибрюшинная инъекция – LD50 596–1753 мг/кг; введение внутрижелудочно – LD50 751–1994 мг/кг).

Статья в формате PDF

339 KB

противомикробные соединения

производные замещенных 1н-индол-4-

6-

7-иламинов

цитотоксичность

острая токсичность

1. Гомон Ю.М., Колбин А.С. Анализ критериев эффективности при проведении фармакоэкономических исследований антимикробных лекарственных средств (данные ограничительных списков РФ в 2014-2016 гг.) // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2017. Т. 19. № 3. С. 260-264.

2. Jedrey H., Lilley K.S., Welch M. Ciprofloxacin Binding to GyrA Causes Global Changes in the Proteome of Pseudomonas aeruginosa. FEMS Microbiology Letters.2018. vol. 365. no 13. P. 134.

3. Franco M.D., Paone L., Novati R., Giacomazzi C.G., Bagattini M., Galotto C., Montanera P.G., Triassi M., Zarrilli R. Molecular epidemiology of carbapenem resistant Enterobacteriaceae in Valle d'Aosta region, Italy, shows the emergence of KPC-2 producing Klebsiella pneumoniae clonal complex 101 (ST101 and ST1789). BMC Microbiology. 2015. vol. 15. no 1. P. 260.

4. McGeary R.P., Tc Tan D., Schenk G. Progress toward inhibitors of metallo-β-lactamases. Future Medical Chemistry. 2017. vol. 9. no 7. P. 673-691.

5. Rostami H., Hamedi H., Yolmeh M. Some Biological Activities of Pigments Extracted from Micrococcus roseus (PTCC 1411) and Rhodotorula glutinis (PTCC 5257). International Journal of Immunopathology and Pharmacology. 2016. vol. 29. no 4. P. 684-695.

6. Ramanathan B., Jindal H.M., Le C.F., Gudimella R., Anwar A., Razali R., Poole-Johnson R., Manikam R., Sekaran S.D. Next generation sequencing reveals the antibiotic resistant variants in the genome of Pseudomonas aeruginosa. PLoS One. 2017. vol. 12. no 8. Р. e0182524.

7. Obayiuwana A., Ogunjobi A., Yang M., Ibekwe M. Characterization of Bacterial Communities and Their Antibiotic Resistance Profiles in Wastewaters Obtained from Pharmaceutical Facilities in Lagos and Ogun States, Nigeria. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2018. vol. 15. no 7. P. 1365.

8. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. М.: Гриф и К. 2012. 944 с.

9. Stepanenko I.S., Yamashkin S.A., Kostina Y.A., Batarsheva A.A., Mironov M.A. A New Group of Compounds Derived from 4-, 5-, 6- and 7-Aminoindoles with Antimicrobial Activity. Research Results in Pharmacology. 2018. vol. 4. no 3. P. 17-26.

10. Mosmann T. Rapid Сolorimetric Аssay for Сellular Growth and Survival: Аpplication to Рroliferation and Сytotoxicity Аssay. Journal of Immunological Methods. 1983. vol. 65. no 1-2. P. 55-63.

11. Methods in Мolecular Вiology / еds S. О’Нare, С. К. Аtterwill. Тotowa, New Jersey: Нumana Рress. 1995. vol. 43. P. 138-149.

12. Cancer Cell Culture : Methods and Protocols / ed. Simon P. Langdon. Totowa, New Jersey: Humana Press. 2004. 335 p.

13. Ланг Т.А., Сесик М. Как описывать статистику в медицине / пер. с англ. под ред. В. П. Леонова. М.: Практическая медицина. 2011. 480 c.

14. Падейская Е.Н. Антибактериальный препарат диоксидин: особенности биологического действия и значение в терапии различных форм гнойной инфекции // Инфекции и антимикробная терапия. 2011. Т. 3. № 5. С. 105-155.

15. Попов Д.А. Диоксидин: антимикробная активность и перспективы клинического применения на современном этапе // Антибиотики и химиотерапия. 2013. Т. 58. № 3-4. С. 37-42.

16. Мазанко М.С., Чистяков В.А., Празднова Е.В., Покудина И.О., Чурилов М.Н., Чмыхало В.К., Батюшин М.М. Диоксидин индуцирует антибиотикорезистентность бактерий // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2016. № 4. С. 149-154.

17. Платкова Т.Н., Кирютина А.И., Степаненко И.С., Ямашкин С.А. исследование мутагенного потенциала производных замещенных 1H-индол-4-,6-,7-иламинов в тесте эймса Salmonella/микросомы // Современные проблемы науки и образования. 2021. № 4. [Электронный ресурc]. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=31021 (дата обращения: 21.08.2021).

18. Общие вопросы. Гигиена, токсикология, санитарная оценка токсичности и опасности дезинфицирующих средств (Методические указания МУК № 1.2.1105-02). Утверждены МЗ РФ 10.02.2002. М., 2002. 22 с.

Терапия антимикробными препаратами – одна из немногих этиотропных терапий, устраняющих патогенные микроорганизмы. Открытие и разработка противомикробных препаратов для клинического применения – это самый успешный момент в медицине [1]. Механизм действия противомикробных препаратов включает активность в отношении важных компонентов микробного обмена, таких как синтез клеточной стенки, синтез белка, синтез рибонуклеиновой кислоты (РНК), синтез дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) [2, 3].

При терапии и сдерживании инфекционных заболеваний успешное использование противомикробных средств сталкивается с определенными трудностями – микроорганизмы способны развивать различные формы резистентности к антимикробным препаратам. Чем шире применение антимикробных препаратов, тем, соответственно, выше уровень и сложность возникающей резистентности. Возникновение мультирезистентности (множественной) к нескольким противомикробным препаратам стало ведущей проблемой современного здравоохранения, так как существенно снижается количество доступных и эффективных противомикробных средств терапии инфекций, вызванных резистентными микроорганизмами [4, 5].

В настоящее время микроорганизмы развивают устойчивость к широкому спектру используемых противомикробных препаратов. Преодоление устойчивости микроорганизмов и ранее достигалось путем обнаружения и разработки новых противомикробных соединений или разработкой производных, полученных полусинтетическим путем. Поэтому способы решения этой проблемы, такие как поиск новых соединений, понимание механизма действия новых соединений и того, как работают механизмы сопротивления микроорганизмов, не теряют актуальности и в XXI в. [6, 7].

Все ускоряющееся развитие фундаментальных наук создает условия для поиска и синтеза новых фармакологически активных молекул, способных выступать в роли лекарственных препаратов. Альтернативные источники создания потенциальных лекарственных форм значительно раздвигают рамки возможностей фармакотерапии основных заболеваний человека, как инфекционного генеза, так и неинфекционного. Вместе с этим внедрение лекарственных препаратов на основе новых химических субстанций в клиническую практику возможно лишь при условии тщательного доклинического изучения их фармакологической активности и безопасности [8]. В целях научно-практического обоснования безопасного применения данных об активности соединений нового класса – фторсодержащих производных замещенных 1Н-индол-4-,6-,7-иламинов [9] – возникла необходимость изучить токсические эффекты этих соединений.

Для оценки выживаемости клеток, цитотоксического эффекта (потери живых клеток) и пролиферации (изменения пролиферации в состоянии покоя) традиционно используется метилтетразолиевый тест (МТТ-тест). Токсикометрическая характеристика нового соединения (кандидата в лекарственное средство) – острая токсичность – определяется как его способность вызывать смерть экспериментальных животных после однократного введения или при введении через короткие интервалы времени в течение дня. Анализ острой токсичности необходим для подсчета летальных, токсических и переносимых доз исследуемого вещества и определения причин гибели экспериментальных животных [8].

Цель исследования: обоснование безопасного применения тестируемых соединений нового класса – трифторметилированных производных замещенных 1Н-индол-4-, 6-, 7-иламинов с противомикробной активностью.

Материалы и методы исследования. Исследуемые соединения. В работе исследовались трифторметилированные производные замещенных 1Н-индол-4-, 6-, 7-иламинов (рис. 1). Тестерные соединения использовали в растворах, растворитель – «Димексид» (основной действующий компонент – диметилсульфоксид (ДМСО), в работе использовали коммерческий концентрат для приготовления растворов для наружного применения (ООО «Биофармакс», Россия).

Исследуемые соединения: трифторметилпирроло[2,3-f]хинолинон (1), трифторметилпирроло[2,3-h]-хинолинон (2), трифторметил-1Н-индол-6-илоксобутанамид (3), трифторметилпирроло[3,2-h]хинолинон (4)

Тестерная культура клеток. Культура клеток HeLa ATCC ® CCL-2TM – эпителиальные клетки аценокарциномы шейки матки человека (ГУ «НИИВ им. Д.И. Ивановского» РАМН).

Тестерные животные. В эксперименте использованы мыши (масса 18–20 г, n=170), крысы (масса 180–200 г, n=210) – белые аутбредные (нелинейные), обоего пола, возраст 2,5 месяца.

Исследование одобрено этическим комитетом Медицинского института Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва».

Цитотоксическое действие исследуемых соединений оценивали in vitro в МТТ-тесте. Анализировали выживаемость культуры опухолевых клеток HeLa ATCC ® CCL-2TM. Исследуемые соединения оказывают цитотоксическое действие, если процентный показатель оптической плотности полученного раствора меньше 70%. Исследуемые соединения тестировались в концентрациях 50,0 мкг/мл, 500,0 мкг/мл, 1000,0 мкг/мл. Выживаемость культуры клеток в контроле составляла 100%. В процентах к контролю выражали долю метаболически активных/жизнеспособных клеток [8, 10, 11, 12].

Острую токсичность исследуемых соединений анализировали по способности вызывать гибель экспериментальных животных после однократного введения. Тестерные соединения вводили лабораторным крысам и мышам различными путями – внутрибрюшинно, внутрижелудочно и накожно [8]. Среднелетальные дозы LD50, LD16, LD84 как основные параметры острой токсичности вводимых соединений определяли методом Литчфильда и Уилкоксона [8, 13]. Концентрация исследуемых соединений: перорально через желудочный зонд – от 100,0 до 2000,0 мкг/мл, внутрибрюшинно инъекционно – от 100,0 до 2000,0 мкг/мл, накожно на участок кожи размером 5х5 см – от 2000,0 до 5000,0 мкг/мл. В качестве контроля использовали растворитель ДМСО и раствор хлорида натрия 0,9%-ный (изотонический) в аналогичных дозах. Всех лабораторных животных, погибших в результате исследования, вскрывали. Животных, выживших по окончании эксперимента, подвергали эвтаназии и проводили их патологоанатомическое вскрытие.

Анализ выполненных экспериментов осуществлялся в четырех последовательностях.

Статистическая обработка результатов. Для проведения статистического анализа полученных данных использовались методы вариационной статистики, достоверность определяли с использованием t-критерия Стьюдента, статистически достоверными считались результаты, отличающиеся от контроля при р≤0,05. Для вычисления основных параметров острой токсичности использовали метод Литчфильда и Уилкоксона [8, 13]. Данные обрабатывали статистически с использованием программы Stat 7.0.

Результаты исследования и их обсуждение. МТТ-тест показал, что в исследуемом интервале концентраций тестерные соединения не обладали способностью оказывать цитотоксическое действие на эукариотические клетки тестерной культуры клеток – линии опухолевых клеток HeLa (ATCC ® CCL-2TM).

Показатели жизнеспособности тестерных клеток аденокарциномы шейки матки человека в присутствии трифторметилпирроло[2,3-h]-хинолинона (2), трифторметил-1Н-индол-6-илоксобутанамид (3), трифторметилпирроло[3,2-h]хинолинона (4) оказались более 70% (табл. 1). Статистически значимого отличия от контроля не наблюдалось.

Показатель выживаемости линии опухолевых клеток HeLa на фоне добавления трифторметилпирроло[2,3-f]хинолинона (1) превышал контрольные цифры, статистически значимого эффекта не наблюдалось, но прослеживалась тенденция к увеличению количества метаболически активных клеток в его присутствии.

Таблица 1

Показатели выживаемости культуры клеток HeLa при культивировании с тестерными соединениями in vitro

Библиографическая ссылка