Оценка противомикробной активности пиримидинового соединения 2-метил-3-(2-фенил-2-оксоэтил)хиназолин-4(3H)-он в отношении Klebsiella pneumoniae в условиях in vivo

УДК 616-021.6:579.842.16]-085.28:547.853:616-092.9

Цибизова А.А., Ясенявская А.Л., Тюренков И.Н., Озеров А.А., Самотруева М.А. Оценка противомикробной активности пиримидинового соединения 2-метил-3-(2-фенил-2-оксоэ-тил)хиназолин-4(3H)-он в отношении Klebsiella pneumoniae в условиях in vivo. Сибирский журнал клинической и экспериментальной медицины. 2023;38(1):175–180. https://doi. org/10.29001/2073-8552-2023-38-1-175-180.

Adherence to ethical standards: all animal manipulations were performed in accordance with the requirements of the Directive of the European Parliament and the Council of the European Union on the protection of the animals used for scientific purposes (2010/63/ EU), and the rules adopted by the International Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for experimental and scientific purposes (Strasbourg, 1986). The research was approved by the Ethical Committee of Federal State Budget Educational Institution of Higher Education “Astrakhan State Medical University” of the Ministry of Health of Russia (Protocol No. 6 of 27.11.2018). For citation: Tsibizova A.A., Yasenyavskaya A.L., Tyurenkov I.N., Ozerov A.A., Samotrueva M.A. Evaluation of the antimicrobial activity of a pyrimidine compound 2-methyl-3-(2-phenyl-2-oxoethyl) quinazolin-4(3H)-on against Klebsiella pneumoniae under in vivo conditions. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2023;38(1):175–180.

Устойчивость бактерий к противомикробным препаратам рассматривается на сегодняшний день как один из основных факторов, определяющих высокую заболеваемость и смертность от осложнений инфекционно-воспалительной патологии [1–3]. Наибольшую опасность представляет развитие множественной резистентности, которая развивается чаще у грамотрицательных микроорганизмов. Klebsiella pneumoniae является одним из этих организмов. Инфекции, вызванные Kl. pneumoniae , имеют широкое распространение среди новорожденных, пожилых людей и людей с ослабленным иммунитетом. Указанный микроорганизм занимает одно из лидирующих мест в этиологии не только внебольничных, но и внутрибольничных инфекций, включая пневмонию и сепсис [4]. Исследованиями установлено формирование устойчивости Kl. pneumoniae к антибиотикам пенициллинового и цефалоспоринового ряда, карбапенемам и аминогликозидам, а также фторхинолонам, что актуализирует необходимость разработки и синтеза новых антимикробных соединений [5]. Учитывая разностороннюю фармакологическую активность и разнообразные механизмы действия, многие гетероциклические соединения пиримидина стали предметом интереса для ученых в аспекте использования их как основы для новых лекарственных средств, в том числе и противомикробных [6, 7]. Кроме того, структура пиримидина является важной частью многих эндогенных веществ, что является преимуществом, позволяющим пиридиновым производным взаимодействовать с генетическим материалом, ферментами и другими структурными единицами в клетке [8]. Исследователями был идентифицирован пиримидин в качестве метаболита клеточных процессов, таких как биосинтез клеточной стенки, клеточная проницаемость, репликация ДНК, биосинтез белка и др., у различных микроорганизмов, в том числе и К l. pneumoniae , что может рассматриваться как один из основных аспектов механизма противомикробного действия пиримидиновых соединений [9, 10].

Цель исследования: оценка противомикробной активности пиримидинового соединения 2-Метил-3-(2-фе-нил-2-оксоэтил)хиназолин-4(3Н)-он в отношении К l. pneumoniae в условиях in vivo.

Материал и методы

Оценку противомикробной активности в условиях in vivo соединения 2-Метил-3-(2-фенил-2-оксоэтил)хина-золин-4(3Н)-он с лабораторным шифром VMA–13–13 в отношении Кl. pneumoniae осуществляли, моделируя генерализованную инфекцию. Эксперимент проводили на мышах линии CBA в количестве 40 особей, разделенных на четыре группы: контроль I – животные, получавшие интраперитонеально воду для инъекций в эквивалентном объеме; контроль II – инфицированные животные, которые не получали лечения после инфицирования; опытные группы – мыши с генерализованной инфекцией, которые получали в качестве лечения препарат сравнения цефтриаксон (порошок для приготовления раствора для внутривенного и внутримышечного введения; ОАО «Биосинтез», Россия) в дозе 50 мг/кг интраперитонеально в течение 7 дней, и животные, получавшие исследуемое соединение в дозе 27 мг/кг (доза была выбрана после предварительных скрининговых исследований, где было установлено, что антибактериальная активность проявлялась в минимальной дозе, составляющей 1/10 от молекулярной массы соединения) на фоне инфекции в том же режиме. Генерализованную инфекцию моделировали путем интраперитонеального введения Кl. pneumoniae в дозе 3 × 106 в объеме 0,5 мл (доза была определена в предварительных исследованиях). Все манипуляции с животными проводили в соответствии с требованиями Директивы Европейского парламента и Совета Европейского союза по охране животных, используемых в научных целях (2010/63/EU), правилами, принятыми «Международной конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и научных целей» (Страсбург, 1986). Исследования одобрены этическим комитетом ФГБОУ ВО «Астраханский Министерства здравоохранения Российской Федерации» (протокол № 6 от 27.11.2018 г.).

Противомикробную активность в отношении Кl . pneumoniae оценивали по следующим параметрам: выживаемость животных; индекс обсемененности крови, печени, селезенки и легких, также общее количество лейкоцитов, С-реактивный белок и прокальцитонин.

Нормальность распределения количественных признаков проверяли с использованием критерия Шапиро – Уилка. Количественные показатели описывали средними значениями (М) и стандартными ошибками среднего ( m ), в виде M ± m . Категориальные показатели представлены абсолютными и относительными (в %) частотами. Различия количественных показателей в двух независимых группах оценивали с помощью t -критерия Стьюдента. Критическим уровнем значимости при проверке статистических гипотез считали p = 0,05.

Результаты

Формирование генерализованной клебсиелезной инфекции привело к гибели животных, в результате чего к 7-м сут эксперимента осталось 3 выживших особи в контроле II. В опытных группах, получавших соответственно цефтриаксон и VMA–13–13, в течение недели погибли по две особи (табл. 1).

При изучении микробной обсемененности крови и внутренних органов было установлено, что к группе контроля I не было выявлено Кl. pneumoniae; в контроле II установлен характерный рост во всех образцах; у двух животных, получавших цефтриаксон была выявлена К. pneumoniae в печени и крови; при введении VMA–13–13 у двух особей в крови был отмечен характерный рост микроорганизма (табл. 2).

При расчете индекса обсемененности крови и внутренних органов (отношение положительных проб высева Кl. pneumoniae ко всем пробам) в условиях генерализованной клебсиелезной инфекции при введении VMA–13–13 представлены в таблице 3.

Таблица 1. Влияние производного пиримидина 2-Метил-3-(2-фенил-2-оксоэтил)хиназолин-4(3Н)-он на выживаемость животных в условиях генерализованной клебсиелезной инфекции

Table 1. Effect of the pyrimidine derivative 2-Methyl-3-(2-phenyl-2-oxoethyl)quinazolin-4(3H)-on on animal survival under conditions of generalized Klebsiella infection

Показатели Indicators Группы Groups	Выживаемость, % Survival rate, %
	¥ 5		В*00 5 5	4 "°	В ю		? 5
Контроль I Control I	100	100	100	100	100	100	100
Контроль II, 3 × 106 микробных тел Control II, 3 × 106microbial bodies	100	100	80	60	50	50	30
Цефтриаксон, 50 мг/кг Ceftriaxone, 50 mg/kg	100	100	100	100	100	90	80
VMA–13–13, 27 мг/кг VMA–13–13, 27 mg/kg	100	100	100	100	90	80	80

Таблица 2. Влияние производного пиримидина 2-Метил-3-(2-фенил-2-оксоэтил)хиназолин-4(3Н)-он на обсемененность внутренних органов и крови

Table 2. Effect of pyrimidine derivative 2-Methyl-3-(2-phenyl-2-oxoethyl)quinazolin-4(3H)-on on internal organ and blood infestation

Показатели Indicators Группы Groups	Количество особей Number of individuals	Печень Liver	Селезенка Spleen	Легкие Lungs	Кровь Blood
Контроль I Control I	10
Контроль II, 3 × 106 микробных тел Control II, 3 × 106microbial bodies	3	+	+	+	+
Цефтриаксон, 50 мг/кг	6	-	-	-	-
Ceftriaxone, 50 mg/kg	2	+			+
VMA–13–13, 27 мг/кг	6
VMA–13–13, 27 mg/kg	3	-	-	-	+

Примечание: «+» – характерный рост Кl . pneumoniae, «-» – нет роста Кl . pneumoniae.

Note: “+” – characteristic growth of К l. pneumoniae, “–” – no growth of Kl. pneumonia.

Таблица 3. Влияние производного пиримидина 2-Метил-3-(2-фенил-2-оксоэтил)хиназолин-4(3Н)-он на индекс обсемененности крови и внутренних органов

Table 3. Effect of pyrimidine derivative 2-Methyl-3-(2-phenyl-2-oxoethyl)quinazolin-4(3H)-on on the blood and internal organ infestation index

Показатели Indicators Группы Groups	Печень Liver	Селезенка Spleen	Легкие Lungs	Кровь Blood
Контроль I Control I	0	0	0	0
Контроль II, 3 × 106 микробных тел Control II, 3 × 106microbial bodies	1,0 ± 0,1**	1,0 ± 0,1**	1,0 ± 0,1**	1,0 ± 0,1**
Цефтриаксон, 50 мг/кг Ceftriaxone, 50 mg/kg	0,06 ± 0,01##	0	0	0,06 ± 0,01##
VMA–13–13, 27 мг/кг VMA–13–13, 27 mg/kg	0	0	0	0,08 ± 0,02##

Примечание: ** и ## – р < 0,01 по отношению к показателям группы контроля I и контроля II.

Note: ** and ## – p < 0.01 with respect to the parameters of control group I and control group II.

В контроле II моделирование генерализованной инфекции привело к статистически значимому росту индекса обсемененности в сравнении с контролем I. При введении цефтриаксона было отмечено снижение индекса в печени и крови в 16 раз (р < 0,01) в сравнении с контролем II; индекс обсемененности селезенки и легких достиг уровня контроля I. Введение соединения VMA–13–13 способствовало снижению данного показателя в крови в 12,5 раз (р < 0,01) по отношению к контролю II и во внутренних органах до уровня неинфицированной группы. При формировании генерализованной клебсиелезной инфекции наблюдались следующие изменения средних значений показателей: увеличение общего количества лейкоцитов в 3,8 (p < 0,01), уровня С-реактивного белка в 6 (p < 0,01) раз и прокальцитонина в 1,9 (p < 0,05) раза по отношению к интактной группе животных; введение препарата сравнения способствовало снижению изучаемых показателей в 1,4 (p < 0,05), 1,6 (p < 0,01) и 2 (р ˃ 0,05) раза соответственно по отношению к инфицированной группе животных; исследуемое соединение привело к снижению показателей в 2,2 (p < 0,01), 2 (p < 0,01) и 1,9 (р ˃ 0,05) раза соответственно в сравнении с контролем II (табл. 4).

Таблица 4. Влияние производного пиримидина 2-Метил-3-(2-фенил-2-оксоэтил)хиназолин-4(3Н)-он на общее количество лейкоцитов и маркеры генерализованной инфекции

Table 4. Effect of the pyrimidine derivative 2-Methyl-3-(2-phenyl-2-oxoe hyl)quinazolin-4(3H)-on on total leukocyte count and markers of generalized infection

Показатели Indicators Группы Groups	Общее количество лейкоцитов, × 109/л Total leukocyte count, × 109/l	С -реактивный белок, мг/л C -reactive protein, mg/L	Прокальцитонин, нг/мл Procalcitonin, ng/ml
Контроль I Control I	7,18 ± 1,02	18,61 ± 1,20	1,86 ± 0,08
Контроль II, 3 × 106 микробных тел Control II, 3 × 106microbial bodies	27,37 ± 2,56**	111,35 ± 12,41**	3,63 ± 0,97*
Цефтриаксон, 50 мг/кг Ceftriaxone, 50 mg/kg	18,91 ± 2,45#	66,88 ± 4,23##	1,65 ± 0,98
VMA–13–13, 27 мг/кг VMA–13–13, 27 mg/kg	12,27 ± 1,28##	55,38 ± 4,01##	1,92 ± 0,09

Примечание: ^* и ^# – р < 0,05 по отношению к показателям группы контроля I и контроля II, ^** и ^## – р < 0,01 по отношению к показателям группы контроля I и контроля II.

Note: * and # – p < 0.05 versus control I and control II, ** and ## – p < 0.01 versus control I and control II.

Обсуждение

Принимая во внимание полученные результаты, можно сделать вывод, что пиримидиновое производное 2-Метил-3-(2-фенил-2-оксоэтил)хиназолин-4(3Н)-он под лабораторным шифром VMA–13–13 оказывает выраженную противомикробную активность в отношении К l. pneumonia , что проявляется в повышении выживаемости животных в условиях генерализованной клебсиелезной инфекции, вызванной внутрибрюшинным введением штамма, выделенного от больных, страдающих хроническим бронхитом, в дозе 3 × 10⁶ микробных тел, а также в снижении индекса обсемененности, общего количества лейкоцитов и уровней С-реактивного белка и прокальцитонина, что подтверждает снижение воспалительной реакции. Полученные результаты сопоставимы с результатами, полученными при введении животным в качестве лекарственного препарата цефтриаксона.