Раціональний підхід до молекулярного дизайну нових синтетичних сполук із протимікробними властивостями на основі застосування сучасних комп’ютерних технологій моделювання ліганд-рецепторної взаємодії та прогностичних можливостей QSAR-аналізу.
Ідентифікація нових бактеріальних мішеней для потенційних протимікробних засобів (ензими ранніх етапів біосинтезу пептидоглікану MurB, MurC).
Пошук ефективних інгібіторів ефлюксних помп резистентності (NorA, MsrA, TetK та ін) серед синтетичних і природних сполук.
Подальша розробка і впровадження у клінічну практику засобів для комбінованої протимікробної хіміотерапії.
В дисертаційній роботі на основі даних експериментальних досліджень та їх теоретичних узагальнень обгрунтовано стратегію пошуку нових ефективних засобів для лікування та профілактики сучасних стафілококових інфекцій, подолання медикаментозної стійкості стафілококів. На основі встановлених взаємозв’язків "структура – активність" визначено напрямки синтезу гетероциклічних сполук з протимікробною активністю відносно поліантибіотикорезистентних стафілококів в рядах похідних тіазолідину, тріазолу, хіноліну, акридину. Обгрунтовано і експериментально доведено синергізм протимікробної дії відносно MRS синтетичних сполук і біологічно активних сполук рослинного походження з класичними антибіотиками (b-лактамами, фторхінолонами, макролідами, тетрациклінами). Запропоновано комплексну лікувальну композицію. Завершено доклінічне дослідження нового протимікробного засобу – настоянки бруньок берези бородавчастої.
У загальній структурі ізолятів стафілококів, визнаних етіологічними чинниками опортуністичних і госпітальних інфекцій, частка метіцилінрезистентних штамів S. aureus становить 27,0%, MR-CNS – 22,7%. Клінічні штами MRSA виділяються переважно з гною, раневого ексудату та носоглотки, а MR-CNS, крім того, із сечостатевого тракту.
У великих багатопрофільних лікувальних закладах Прикарпаття існують внутрішньолікарняні осередки інфекції MRS. За схильністю до внутрішньогоспітального епідемічного поширення вони розташовуються в наступному порядку: MRSA > MR-CNS >> BSSA > BS-CNS. Впровадження у регіоні постійно діючої динамічної багаторівневої системи епідеміологічного моніторингу (з елементами зворотного зв’язку) дозволило в 2003-2006 рр. обмежити поширення MRS в лікувальних закладах, досягнути зниження частоти та інтенсивності спричинюваних ними епідемічних спалахів.
Крім значної резистентності до цефалоспоринів, регіональні штами MRS характеризуються високою частотою асоційованої резистентності до аміноглікозидів, макролідів, лінкозамідів, тетрациклінів, нітрофуранів. Лише 33,3-57,2% ізолятів MRSA проявляють задовільну чутливість до рифампіцину і фузидину. Впродовж 16-річного періоду спостереження (1990-2006 рр) у Прикарпатському регіоні спостерігається стабільна тенденція до прогресуючого набування клінічними штамами стафілококів резистентності до фторхінолонів. Знижену чутливість або резистентність до ванкоміцину виявлено у 1,93% штамів MRSA, серед MR-CNS вона сягає 18,0% і властива переважно штамам S. haemolyticus.
На основі цілеспрямованого пошуку і відбору сформовано репрезентативні панелі сучасних клінічних штамів стафілококів з фенотипічно ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності: пеніцилінзв’язуючим білком PBP2¢, ефлюксними помпами резистентності до фторхінолонів (NorA), макролідів (MsrA), тетрациклінів (TetK).
Запропонована стратегія пошуку нових протимікробних сполук серед похідних 4-азолідонів, яка включає комбінаторний підхід до синтезу з комп’ютерною систематизацією даних, поєднання традиційного та віртуального скринінгу і дизайну, QSAR-аналіз, забезпечує істотну оптимізацію процесу фармакологічних досліджень та ідентифікації "структур-лідерів", що відображено у високому відсотку активних сполук (22,1%) серед структур-кандидатів для мікробіологічних досліджень.
Застосована процедура тотального високоефективного скринінгу і QSAR-аналізу дозволяє визначити структурні вимоги для молекулярного дизайну антимікробних 4-азолідонів та споріднених гетероциклічних систем. Ідентифіковано нові класи сполук із значною протимікробною активністю відносно метіцилінрезистентних стафілококів – 5- [2-(арилметилокси) - 5-нітрофеніл] метиліден-2-тіоксотіазолідин-4-они та 2,4,5-тризаміщені 4-спіранові похідні тіазолідин-2-ону з піразолобензоксазиновим фрагментом, активність яких очевидно пов’язана з блокуванням ферментів біосинтезу пептидоглікану MurC і MurB. Оптимальною структурою з протистафілококовою активністю є 5- [2-бензилокси-5-нітрофеніл] метиліден-2-тіоксотіазолідин-4-он (сполука L131). Похідні 4-азолідонів і оксацилін проявляють синергізм протимікробної дії по відношенню до MRSA.
Використання прогнозуючої здатності 2D-QSAR аналізу результатів фармакологічного скринінгу значно підвищує ефективність молекулярного дизайну структур, активних відносно поліантибіотикорезистентних штамів мікроорганізмів. Достовірність методу доведено синтезом теоретично змодельованих структур – похідних 6-оксо-5,6-дигідро [1,3] тіазоло [2,3-b] [1,2,4] тріазол-6-ону (сполук L-1558 і L-1369), високоактивних відносно MS - і MR-стафілококів.
Стабільно високу протистафілококову активність виявляють 2-(5-арил-2-фурил) - 4-хінолінкарбонові кислоти, похідні 1-оксо-3,3-диметил-10-R-феніл-1,2,3,4-тетрагідробензо [j] акридинію, 1,8-діоксо-3,3,6,6-тетраметил-1,2,3,4,5,6,7,8,9,10-декагідроакридину, четвертинні солі N-бензил-6-(4-R-бензиліден) циклопента [с] хінолінію.
Серед лікарських рослин флори України виявлено природні джерела сполук з високим рівнем протимікробної активності відносно MRS, придатних для створення нових лікувальних засобів (слань цетрарії ісландської Cetraria islandica (L) Ach. та евернії сливової Evernia prunastri (L) Ach., бруньки берези бородавчастої Betula verrucosa Ehrh. та тополі чорної Populus nigra L., трава і суцвіття гринделії розчепіреної Grindelia squarrosa (Pursh) Dun., листя мучниці звичайної Arctostaphylos uva-ursi (L) Spreng., кореневища гірчака зміїного Polygonum bistorta L., кермеку Мейєра Limonium meyeri (Boiss) O. Kuntze і кермеку південнобузького Limonium hypanicum Klok. та ін). Біологічно активні сполуки вказаних рослинних екстрактів, поряд із прямою протимікробною активністю відносно MRS, володіють антиадгезивними, протизапальними та імуномодулюючими властивостями.
Оптимізовано методологічні підходи до стратегії цілеспрямованого пошуку модифікаторів антибіотикорезистентності бактерій в рослинній сировині. Розроблено оригінальну просту і достатньо чутливу методику для скринінгового дослідження сполук (як природного, так і синтетичного походження) на предмет виявлення у них здатності відновлювати чутливість резистентних штамів мікроорганізмів до класичних антибіотиків. Рівень чутливості запропонованого скринінгового методу знаходиться в межах 97,22±2,74%.
Модифікатори антибіотикорезистентності бактерій достатньо широко розповсюджені в рослинній сировині. Здатністю відновлювати чутливість MRSA до оксациліну володіє 33,99% досліджених екстрактів. Лікарські рослини є джерелом сполук, здатних блокувати ефлюксні механізми асоційованої резистентності MRSA до фторхінолонів (ципрофлоксацину) – 24,63% досліджених екстрактів, макролідів (еритроміцину) – 24,14% екстрактів, тетрацикліну – 38,89% екстрактів. У рослин різних таксономічних груп існують закономірності продукції метаболітів, здатних модифікувати антибіотикорезистентність стафілококів.
Водно-етанольний, хлороформний і етилацетатний екстракти бруньок берези бородавчастої володіють вираженою дозозалежною здатністю відновлювати чутливість поліантибіотикорезистентних штамів стафілококів до b-лактамних антибіотиків, макролідів, лінкозамідів, тетрациклінів і фторхінолонів in vitro.
З метою вдосконалення системи епідеміологічного моніторингу за поширенням MRS в лікувальних закладах рекомендовано застосування спеціалізованого комп’ютерного програмного забезпечення (програма WHONET 5.1, WHO Collaborating Centre for the Surveillance of Antibiotic Resistance).
Для проведення ретроспективного епідеміологічного аналізу поширення метіцилінрезистентних стафілококів (MRSA, MR-CNS) та стафілококів з пограничною метіцилінрезистентністю (BSSA, BS-CNS) доцільно використовувати матеріали досліджень чутливості штамів одночасно до оксациліну і цефазоліну: метіцилінрезистентні стафілококи характеризуються фенотипом резистентності OxarCzor, штами з фенотипом OxarCzos належать до ізолятів з пограничною резистентністю.
Встановлені регіональні особливості чутливості до антибіотиків MS - і MR-штамів S. aureus та CNS, а також штамів з пограничною метіцилінрезистентністю, що доцільно використовувати при виборі антимікробних препаратів з лікувальною метою.
Для попередження внутрішньолікарняного поширення MRS рекомендувати використовувати бацилоцид, хлоргексидин, етоній і хлорофіліпт.
Розроблено комплексну лікувальну композицію етонію, амізону і силларду-П з протимікробними, протизапальними та імуностимулюючими властивостями для місцевого застосування при хронічному генералізованому пародонтиті та інших гнійно-запальних процесах (Патент України UA №19175).
Створено колекцію 36 авторських штамів стафілококів клінічного походження з ідентифікованими детермінантами антибіотикорезистентності (продукція пеніцилінзв’язуючого білка PBP2¢, функціонування ефлюксних механізмів резистентності до фторхінолонів NorA, макролідів MsrA, тетрациклінів TetK) для використання в якості об’єктів у різноманітних фундаментальних та прикладних дослідженнях. Штами знаходяться на зберіганні в колекціях музею мікроорганізмів ДП "Інститут мікробіології та імунології ім. І.І. Мечникова АМНУ" (м. Харків), в музеї патогенних для людини мікроорганізмів Інституту епідеміології та інфекційних хвороб ім. Л.В. Громашевського АМНУ (м. Київ).
Рекомендовано методику дослідження синергізму протимікробної дії лікувальних антимікробних препаратів (Патент UA №27939).
Для поглибленого фармакологічного дослідження рекомендувати синтетичні препарати (L-131, M-116) в якості потенційних кандидатів для створення нових антимікробних засобів з високою активністю відносно метіцилінрезистентних стафілококів.