Фармакодинамічні особливості антибактеріальної дії нових похідних арилаліфатичних аміноспиртів

Abstract

Дисертація присвячена вивченню антибактеріальних властивостей нових похідних арилаліфатичних аміноспиртів та дослідженню механізму їх інгібуючої дії. Проведеними дослідженнями встановлено наявність широкого спектру антимікробної активності у арилаліфатичних аміноспиртів. Виділена в скринінгових експериментах сполука 1-[4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенокси]-3-(N-бензил-гексаметиленіміній)-2-пропанолу хлорид (КВМ-194) виявляє ефективність при генералізованій інфекції та місцевих гнійно-запальних процесах бактеріального генезу. Механізм антибактеріальної дії КВМ-194 є комплексним, зумовлений мембранотропними властивостями, здатністю порушувати функціонування транспортних систем та впливом на внутрішньоклітинні процеси, що відрізняє сполуку від сучасних антибактеріальних засобів. Наявність бактерицидного ефекту, відсутність залежності інгібуючої дії від рН, відсутність змін чутливості бактерій впродовж тривалого застосування свідчить про перспективність створення на основі похідних арилаліфатичних аміноспиртів нових антимікробних засобів.

Диссертация посвящена изучению антибактериальных свойств новых производных арилалифатических аминоспиртов и исследованию механизма их ингибирующего действия. Проведенными скрининговыми экспериментами установлено, что среди 42 производных арилалифатических аминоспиртов антибактериальные свойства проявляют 32 соединения, антифунгальные – 29, широким спектром действия (активностью относительно бактерий и грибов) обладают 27 соединений. Анализ зависимости «химическая структура – антимикробная активность» свидетельствует о том, что наличие в структуре молекулы 4-(1,1,3,3-тетраметилбутил) фенильного радикала является необходимым условием для проявления поливалентного действия (антибактериальной и антифунгальной активности). Установлена прямая зависимость выраженности антимикробного действия от размера молекул и их липофильности. Результаты исследования спектра действия производных арилалифатических аминоспиртов свидетельствуют о способности соединений угнетать рост и размножение грамположительных кокков и палочек, грамотрицательных бактерий семейств Enterobacteriaceae и Pseudomonadaceae, а также микоплазм. Наиболее чувствительными к действию арилалифатических аминоспиртов являются грамположительные бактерии. Установлено, что исследуемые соединения также способны ингибировать пленкообразование и разрушать биопленки золотистого стафилокока. В экспериментах in vitro было выделено соединение с выраженными антибактериальными свойствами 1-[4-(1,1,3,3-тетраметилбутил)фенокси]-3-(N-бензилгексаметилениминий)-2-пропанола хлорид (КВМ-194). Токсикологические исследования показали, что соединение относится к IV классу токсичности (малотоксичные вещества) при внутрибрюшинном (ЛД50 – 515,0 мг/кг), внутрижелудочном (ЛД50 – 890,0 мг/кг) введении и при нанесении на кожу (ЛД50 >2500,0 мг/кг). При углубленном исследовании антибактериальных свойств КВМ-194 было показано, что соединение обладает бактерицидным действием, длительность постантибиотического эффекта составляет 2 часа, активность не зависит от рН среды. Резистентность к соединению развивается медленно, кроме того, КВМ-194 не способствует возникновению устойчивости золотистого стафилококка к пенициллинам, линкозамидам, макролидам и фторхинолонам. При изучении антибактериальных свойств in vivo было выявлено, что соединение проявляет терапевтическую эффективность на моделях генерализованной синегнойной инфекции и местных гнойно-воспалительных процессов, обусловленных S. aureus. Для установления механизма действия производных арилалифатических аминоспиртов были проведены исследования мембранотропного действия соединений и их влияния на внутриклеточные процессы бактерий. Согласно данным электронной микроскопии, соединение КВМ-194 способно вызывать изменения ультраструктуры бактерий уже через 1 ч инкубации, при продлении срока действия до 24 ч наблюдаются нарушения деления, фрагментация нуклеоида и лизис клеток. Установлено, что КВМ-194 не влияет на содержание ЛПС во внешней мембране E. coli, но изменяет количественные соотношения отдельных жирных кислот и моносахаридов в его составе. При изучении влияния соединения на цитоплазматическую мембрану бактерий было показано существенное увеличение её проницаемости. Результаты исследования влияния КВМ-194 на функционирование транспортных систем свидетельствуют о способности соединения угнетать активность эффлюксных помп, а при совместном действии с резерпином наблюдается наиболее выраженный эффект. Подтверждением мембранотропной активности соединения КВМ-194 является его способность к ингибированию активности субстратного и эндогенного дыхания как грамположительных, так и грамотрицательных бактерий. При исследовании влияния КВМ-194 на внутриклеточные процессы было показано изменение соотношений жирных кислот в общем жирнокислотном составе клеток, увеличение содержания белка и снижение количества ДНК, а также ингибирование активности ферментов катаболизма. Механизм антибактериального действия КВМ-194 является комплексным, обусловленным мембранотропными свойствами, способностью нарушать функционирование транспортных систем и влиянием на внутриклеточные процессы, что отличает соединение от современных антибактериальных средств. Наличие бактерицидного эффекта, отсутствие зависимости ингибирующего действия от рН и отсутствие изменений чувствительности бактерий в течение длительного применения свидетельствуют о перспективности создания на основе производных арилалифатических аминоспиртов новых антимикробных средств.

The thesis is devoted to inveлstigation of antibacterial properties of novel arylalyphatic aminoalcohol derivatives and their mechanism of action. The data obtained suggest, that arylalyphatic aminoalcohols possess a broad spectrum of antimicrobial activity. In vitro results allowed us to choose 1-[4-(1,1,3,3-tetramethylbutyl)phenoxy]-3-(N-benzylhexametylenimino)-2-propanol chloride (compound KVM-194) for the further studies. Compound showed efficacy on the models of generalized and local bacterial infections as well. The mechanism of KVM-194 antibacterial action is complex, due to the alteration of cytoplasmic membrane, efflux inhibition, and influence on the intracellular processes. Observed properties differentiate arylalyphatic aminoalcohol derivative from the current antibacterials. Distinct bactericidal properties, pH-independent activity and permanent susceptibility of bacteria in the case of prolonged impact reveal the promises of arylalyphatic aminoalcohols for the development of new antimicrobials.