Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційна робота пов’язана з багаторічною плановою науковою тематикою кафедри мікробіології Івано-Франківського державного медичного університету з проблеми вивчення антибіотиків, їх впливу на організм людини та умовно-патогенні мікроорганізми. Робота виконана в рамках комплексних наукових програм Івано-Франківського державного медичного університету "Антиінфекційна резистентність та стан здоров’я дітей м. Івано-Франківська в сучасних соціально-економічних та екологічних умовах" (номер державної реєстрації 0103U004919) та "Синтез похідних оксополігідроакридинів і вивчення їх протимікробної активності" (номер державної реєстрації 0104U002556). Автор – відповідальний виконавець перерахованих тем.
Тема дисертації затверджена на засіданні Вченої ради Івано-Франківського державного медичного університету 27.03. 2001 р.
Мета і завдання дослідження. Мета роботи – розробити стратегію пошуку нових ефективних засобів для лікування та профілактики стафілококових інфекцій серед синтетичних похідних тіазолідину, фурану, хіноліну і акридину та біологічно активних речовин природного походження.
Для реалізації мети сформульовано і розв’язано наступні основні завдання:
вивчити регіональні епідеміологічні аспекти поширення MRS в лікувальних закладах Прикарпаття;
з’ясувати механізми резистентності сучасних клінічних ізолятів метіцилінрезистентних стафілококів (MRS) до фторхінолонів, макролідів та тетрациклінів;
сформувати колекцію клінічних ізолятів стафілококів з ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності, придатних для використання в якості еталонних тест-штамів при розробках нових протимікробних засобів відповідно до актуальних клінічних потреб;
виконати первинний мікробіологічний скринінг комбінаторних бібліотек нових синтетичних похідних тіазолідину, тіазолу, фурану, хіноліну та акридину з використанням клінічних штамів стафілококів з різними профілями та детермінантами антибіотикорезистентності, ідентифікувати серед них "структури-лідери" для поглибленого вивчення;
провести аналіз кореляції "структура–активність", виявити молекулярні фрагменти, які критично впливають на реалізацію протимікробного ефекту відносно MRS;
провести мікробіологічне обгрунтування нових синтетичних гетероциклічних сполук – кандидатів у лікувальні засоби;
вивчити протимікробну активність лікарських рослин флори України відносно MRS;
оцінити антиадгезивні, протизапальні та імуномодулюючі властивості рослинних засобів;
удосконалити методологію спрямованого пошуку потенційних модифікаторів антибіотикорезистентності стафілококів серед сполук синтетичного і природного походження;
розробити технології одержання протимікробних комплексів з рослинної сировини.
Об’єкт дослідження – еталонні і клінічні штами S. aureus і CNS, виділені від пацієнтів з гнійно-запальними захворюваннями різноманітної локалізації.
Предмет дослідження – протистафілококова активність гетероциклічних сполук (похідних тіазолідину, тіазолу, фурану, хіноліну та акридину), рослинних екстрактів, антибіотиків, антисептиків, дезинфектантів.
Методи дослідження – мікробіологічні, хімічні, фітохімічні, біохімічні, хроматографічні, біоавтографічні, імунологічні, токсикологічні, математичні, статистичні.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в Україні на регіональному масштабі впроваджено довготермінову програму епідеміологічного і мікробіологічного моніторингу за поширенням MRS. На багатому фактичному матеріалі продемонстровано тенденції до набування циркулюючими у вітчизняних лікувальних закладах штамами MRSA і MR-CNS резистентності до фторхінолонів, глікопептидів, антибіотиків інших груп і антисептиків. Встановлено значне поширення серед вітчизняних клінічних штамів стафілококів ефлюксних механізмів резистентності до фторхінолонів (NorA), макролідів (MsrA), тетрациклінів (TetK).
Піднімається питання про існування в Україні MRS із зниженою чутливістю і резистентністю до ванкоміцину та реальну небезпеку їх внутрішньолікарняного поширення.
На основі теоретичного узагальнення результатів експериментального дослідження протимікробних властивостей нових синтезованих гетероциклічних сполук різних класів і біологічно активних комплексів рослинного походження обгрунтовано нову стратегію пошуку ефективних засобів для лікування та профілактики сучасних стафілококових інфекцій, подолання медикаментозної стійкості стафілококів. Розроблено нові методологічні підходи до первинного скринінгу і поглибленого мікробіологічного дослідження потенційних кандидатів у протимікробні лікувальні засоби, в основу яких покладено застосування в якості тест-об’єктів ізолятів з ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності і репрезентативних панелей всесторонньо охарактеризованих штамів.
Серед нових синтезованих гетероциклічних сполук (похідних тіазолідину, тіазолу, тріазолу, фурану, хіноліну та акридину) виявлено структури-лідери з високим рівнем протимікробної активності відносно MRS. На основі 2D - і 3D-QSAR аналізу встановлено математичні взаємозв’язки між структурними характеристиками досліджених сполук і рівнем їх активності відносно MRS, сформульовано вимоги до дизайну оптимізованих структур. Виявлено нові класи сполук, які виступають в ролі інгібіторів недавно ідентифікованих актуальних мішеней для дії протимікробних препаратів у клітинах MRSA – ферментів біосинтезу пептидоглікану MurC (5- [2-(арилметилокси) - 5-нітрофеніл] метиліден-2-тіоксотіазолідин-4-они) і MurB (2,4,5-тризаміщені 4-спіранові похідні тіазолідин-2-ону з піразолобензоксазиновим фрагментом). Вперше продемонстровано виражений синергізм протимікробної дії похідних 4-азолідонів з b-лактамними антибіотиками (оксациліном) відносно MRSA. Низький рівень токсичності окремих досліджених похідних тіазолідину та оксополігідроакридинів дозволяє розглядати їх в якості потенційних кандидатів у лікувальні засоби і рекомендувати для поглибленого фармакологічного вивчення.
Здійснено широкомасштабне цілеспрямоване тестування екстрактів лікарських рослин флори України, що належать до різних таксономічних груп, на предмет виявлення природних джерел сполук з високим рівнем прямої протимікробної активності відносно MRS та імуномодулюючими властивостями, а також сполук нового виду фармакологічної дії – модифікаторів антибіотикорезистентності бактерій. Встановлено закономірності продукції метаболітів, які здатні модифікувати антибіотикорезистентність стафілококів, рослинами різних таксономічних груп, а також удосконалено методику їх спрямованого пошуку.
Одержані результати істотно розширюють існуючі уявлення про фармакологічні властивості офіцинальних і неофіцинальних лікарських рослин, фармакопейних фітопрепаратів. Вперше виявлено і докладно вивчено виражену здатність компонентів водно-етанольного екстракту бруньок берези бородавчастої Betula verrucosa Ehrh. дозозалежним чином відновлювати чутливість поліантибіотикорезистентних штамів стафілококів до b-лактамних антибіотиків, макролідів, лінкозамідів, тетрациклінів і фторхінолонів. Розроблено технологію одержання модифікаторів антибіотикорезистентності стафілококів з фармакопейної рослинної сировини – бруньок берези бородавчастої (Патент України UA № 27940).
Практичне значення одержаних результатів. За результатами дисертаційного дослідження у Прикарпатському регіоні впроваджено постійно діючу динамічну багаторівневу систему епідеміологічного моніторингу (з елементами зворотного зв’язку) за розповсюдженням MRS в лікувальних закладах, що дозволило в 2003-2006 рр. досягнути зниження частоти та інтенсивності епідемічних спалахів, а також загального поширення MRS-інфекцій у великих багатопрофільних клініках.
З метою попередження внутрішньолікарняного поширення MRS рекомендуються бацилоцид, хлоргексидин, етоній та хлорофіліпт. Для епідеміологічного контролю за виникненням і поширенням внутрішньолікарняних спалахів інфекції MRS рекомендується визначення і співставлення антибіотикотипів виділених штамів. Для диференціації метіцилінрезистентних стафілококів (MRSA, MR-CNS) та стафілококів з пограничною метіцилінрезистентністю (BSSA, BS-CNS) при проведенні ретроспективного епідеміологічного аналізу слід використовувати матеріали досліджень чутливості штамів одночасно до оксациліну і цефазоліну. Встановлено регіональні особливості чутливості до антибіотиків метіцилінчутливих (MS-) і метіцилінрезистентних (MR-) штамів S. aureus та CNS, а також штамів з пограничною метіцилінрезистентністю, що доцільно використовувати при виборі антимікробних препаратів з лікувальною метою.
Розроблено комплексну лікувальну композицію етонію, амізону і силларду-П з протимікробними, протизапальними та імуномодулюючими властивостями (Патент України UA №19175), яка проявляє виражений терапевтичний ефект при хронічному генералізованому пародонтиті і може використовуватися для місцевого лікування інших гнійно-запальних процесів.
Відповідно до актуальних клінічних вимог удосконалено методологію первинного скринінгу і поглибленого мікробіологічного дослідження потенційних кандидатів у протимікробні лікувальні засоби, в основу яких покладено застосування в якості тест-об’єктів сучасних клінічних ізолятів з ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності (продукція пеніцилінзв’язуючого білка PBP2ў, функціонування ефлюксних механізмів резистентності до фторхінолонів NorA, макролідів MsrA, тетрациклінів TetK) і репрезентативних панелей всесторонньо охарактеризованих штамів. Використані в дисертаційній роботі 17 авторських штамів S. aureus і 19 штамів CNS (виділених з клінічного матеріалу в 2000-2005 рр.) прийняті на зберігання до колекції філії музею мікроорганізмів ДУ "Інститут мікробіології та імунології ім. І.І. Мечникова АМН України" (м. Харків) та в музей патогенних для людини мікроорганізмів Інституту епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського АМН України (м. Київ). Використання вказаних штамів стафілококів іншими колективами дослідників дозволить підвищити і підняти на якісно новий рівень інформативність розробок в області створення нових вітчизняних протимікробних засобів.