Пермякова Н. Ф., соискатель Сорокин В.В., доктор химических наук, профессор
(Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского) Нечаева О.В., кандидат биологических наук, докторант Саратовского государственного медицинского университета
Тихомирова Е.И., доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой Саратовского государственного технического университета
АНТИМИКРОБНАЯ АКТИВНОСТЬ НЕКОТОРЫХ НОВЫХ КАРБО-И ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Целью работы был отбор и изучение наиболее перспективных гетероциклических соединений, обладающих антимикробной активностью в отношении микроорганизмов с различным строением клеточной стенки. Изучены соединения рядов фенилпентендиона, халкона и семикарбазонов. Полученные результаты позволили сделать заключение о перспективности в качестве эффективного химиотера-певтического антимикробного средства 2,4-дихлор-1,3,5-трифенил-2-пентен-1,5-дион из ряда фенилпентендиона, оказывающее подавляющее антимикробное действие на грамположительные и грамот-рицательные бактерии в очень низких концентрациях.
Исследуемые соединения ряда халкона и семикарбазонов могут быть предложены для более углубленного изучения в качестве перспективных антистафилококковых препаратов.
Ключевые слова: антимикробная активность, карбо- и гетероциклические соединения, фенилпен-тендионы, халконы, семикарбазоны.
ANTIMICROBIC ACTIVITY SOME NEW CARBO- AND GETEROCYCLIC SUBSTENSCES
The purpose of our work was selection and studying of the most perspective geterocyclic substances with activity against microorganisms with various structure of a cellular wall. Some halcones, semycarba-zones andphenylpentendiones was investigated. The received results show perspectivity of phenilpentendion as effective chemotherapeutic substance because it have an antimicrobic activity against both gram-positive, and gram-negative bacteria in very low concentrations.
Investigated halcones and semycarbazones show an antimicrobic activity against Staphylococcus aureus and can be offered for more profound studying as perspective antistaphylococcal medicines.
Key words: antimicrobic activity, carbo- and geterocyclic substensces, phenilpentendion, halcones, se-mycarbazones.
Введение
Лечение инфекционных заболеваний остается одной из актуальных проблем медицины. В настоящее время в медицинской практике используются около тысячи химиотерапевтиче-ских препаратов и антибиотиков. Однако ко многим из них микроорганизмы приобрели устойчивость, что привело к снижению эффективности их применения (1). Поэтому одним из важнейших направлений микробной биотехнологии является создание и использование новых соединений.
Серьезной проблемой является поиск препаратов, обладающих антимикробной активностью в отношении грамотрицательных микроорганизмов. Поверхностные структуры грампо-ложительных бактерий (капсула, клеточная стенка) не являются препятствием для проникновения антимикробных препаратов внутрь бактериальной клетки. Однако клеточная стенка
грамотрицательных бактерий для большинства химических соединений является непроницаемой, что связано с особенностями ее строения. Единственным местом проникновения препаратов служат пориновые каналы внешней мембраны, которые являются основным путем транспорта питательных веществ внутрь бактериальной клетки (2). Количество и типы поринов может изменяться с изменением условий окружающей среды, таким образом бактериальная клетка регулирует проницаемость наружной мембраны в ответ на внешний стимул. Через пориновые каналы могут проникнуть соединения с низкой молекулярной массой и определенной пространственной структурой (3, 4).
В связи с этим целью нашей работы явился отбор и изучение наиболее перспективных гетероциклических соединений, обладающих антимикробной активностью в отношении микроорганизмов с различным строением клеточной стенки.
Материалы и методы
На предварительном этапе было протестировано 55 новых карбо- и гетероциклических соединений, синтезированных в НИИ органической и биоорганической химии Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского. Из них были отобраны 12 веществ с различной антимикробной активностью. Наиболее перспективными являлись соединения ряда фенилпентендиона, в частности, 2,4-дихлор-1,3,5-трифенил-2-пентен-1,5-дион.
Также были отобраны 2 препарата ряда семикарбазонов: диэтил-4-гидрокси-4-метил-6-семикарбазоно-2-(4-метоксифенил)-циклогексан-1,3-дикар-боксилат, диэтил-4-гидрокси-4-метил-6-семикарбазоно-2-тиенилциклогексан-1,3-дикарбоксилат, и 5 соединений, относящихся к ряду халконов: (4-(диметиламино)бензилиден)пентан-2,4-дион и этил-2-(4-гидроксибензилиден)-3-оксобутаноат и полифункциональнозамещенные эфиры - 2,2'-ди-(3-(3-метокси-4-гидроксифенил)-2,4-диацетил-5-гидрокси-5-метилциклоген-1-ил)-ди-этиловый, 2,2'-ди-(3-фенил-2,4-диацетил-5-гидрокси-5-метилциклоген-1-ил)-диэтиловый и 2,2'-ди-(3-(3-нитрофенил)-2,4-диацетил-5-гидрокси-5-метил-циклоген-1-ил)-диэтиловый эфиры. Эти соединения обладали высокой антимикробной активностью и хорошей растворимостью.
В качестве модельных микроорганизмов для экспериментов использовали тест-штаммы Bacillus cereus 8035, Escherichia coli 113-13 и Staphylococcus aureus 209 Р, полученные из ГИСК им. Л. А. Тарасевича. Выбор штаммов был обусловлен различиями в строении клеточной стенки: E. coli - грамотрицательная палочка, S. aureus - грамположительный кокк, а B. cereus - грамположительная спорообразующая палочка.
Из суточных культур исследуемых микроорганизмов готовили взвесь в физиологическом растворе по оптическому стандарту мутности 10 Ед (ГИСК им. Тарасевича), которую титровали до конечной концентрации 2000 микробных клеток/мл. Для определения основного количественного показателя, характеризующего микробиологическую активность антибактериальных препаратов, использовали метод серийных разведений (5). Определяли минимальную подавляющую концентрацию (МПК) исследуемого соединения, которая подавляет видимый рост исследуемого микроорганизма в бульонной культуре или на плотной питательной среде. Для определения МПК всех исследуемых препаратов использовали двойные последовательные разведения концентраций веществ от максимальной (50 мкг/мл) к минимальной (0.8 мкг/мл) в жидкой питательной среде - мясо-пептонном бульоне (МПБ), в пробирки с которыми добавляли взвесь исследуемых микроорганизмов и инкубировали в термостате при температуре 37 оС в течение 24 часов. После этого проводили предварительное определение МПК и делали высев на плотную питательную среду для определения типа действия (бактериостатического или бактерицидного) определенной концентрации препарата на исследуемый микроорганизм. Посевы инкубировали в термостате при температуре 37 оС в течение 24 часов, после чего учитывали полученные результаты. Все эксперименты проведены в трехкратных повторностях, результаты обработаны общепринятыми статистическими методами.
Результаты и их обсуждение
Было установлено, что препарат ряда фенилпентендиона - 2,4-дихлор-1,3,5-трифенил-2-пентен-1,5-дион обладал эффективным бактерицидным действием в отношении грамполо-жительных бактерий - S. aureus 209 P и B. cereus 8035, причем МПК для каждого из этих микроорганизмов составила 5 мкг/ мл.
В отношении E. coli 113-13 фенилпентендион в зависимости от концентрации обладал как бактериостатическим, так и бактерицидным действием: при инкубации бактерий с препаратом в концентрации 0.5 мкг/мл через 24 часа рост на плотной питательной среде отсутствовал, однако на вторые сутки появлялись отдельные изолированные колонии. Концентрации фенилпентендиона от 1 мкг/мл и выше оказывали выраженное бактерицидное действие.
Препараты ряда семикарбазонов обладали бактерицидным действием по отношению к S. aureus 209 Р - представителю грамположительных кокков. МПК для данного микроорганизма составила 1.6 мкг/мл.
Выявлено, что исследуемые соединения ряда халкона не обладали антимикробной активностью в отношении палочковидных бактерий E. соН 113-13 и B. cereus 8035, но проявляли бактерицидную активность в отношении S. aureus 209 Р - представителя грамположительных кокков. Так МПК для 3-(4-(диметиламино)бензилиден)пентан-2,4диона составила 1.6 мкг/мл, а для остальных соединений - 0.8 мкг/мл.
Антимикробное действие 2,4-дихлор-1,3,5-трифенил-2-пентен-1,5-диона связано, вероятно, с проникновением его линейной молекулы через пориновые каналы внешней мембраны грамотрицательных бактерий, которые являются основным путем транспорта питательных веществ внутрь бактериальной клетки. А противомикробное действие семикарбазонов обусловлено, вероятно, наличием в структуре семикарбазонового фрагмента, нарушающего синтез азотистых оснований нуклеиновых кислот.
Ингибирующее действие большинства соединений ряда халконов и полифункционально-замещенных эфиров, а также диенамина обусловлено, вероятно, наличием поляризованного енкарбонильного фрагмента [1] в молекуле. Поляризация указанного фрагмента в полифунк-циональнозамещенных эфирах обусловлена положительным мезомерным эффектом эфирного атома кислорода [2]. В халконах поляризация обусловлена положительным мезомерным эффектом фенольной или п-диметиламинной группы.
Наличие циклогексенового кольца и енкарбонильного фрагмента [3] в молекулах поли-функциональнозамещенных эфиров, вероятно, делает их антиметаболитами шикимовой кислоты - важнейшего предшественника ряда аминокислот и других биологически важных соединений.
Ас [3]
Антимикробное действие халконов, обусловлено также их подобием парааминобензой-ной кислоте (ПАБК). Таким образом, халконы, вероятно, также являются антиметаболитом ПАБК и нарушают синтез дигидрофолиевой кислоты.
Полученные результаты позволили сделать заключение о перспективности в качестве эффективного химиотерапевтического антимикробного средства соединения 2,4-дихлор-1,3,5-трифенил-2-пентен-1,5-дион из ряда фенилпентендиона, поскольку оно оказывает подавляющее антимикробное действие как на грамположительные, так и на грамотрицательные бактерии в очень низких концентрациях. Исследуемые соединения ряда семихинона и хал-кона могут быть предложены
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.