RU2833847C1 - Композиция на основе ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина, подавляющая систему чувства кворума LuxI/LuxR-типа у бактерий - Google Patents
Композиция на основе ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина, подавляющая систему чувства кворума LuxI/LuxR-типа у бактерий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2833847C1 RU2833847C1 RU2024105057A RU2024105057A RU2833847C1 RU 2833847 C1 RU2833847 C1 RU 2833847C1 RU 2024105057 A RU2024105057 A RU 2024105057A RU 2024105057 A RU2024105057 A RU 2024105057A RU 2833847 C1 RU2833847 C1 RU 2833847C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ciprofloxacin
- hydroxycoumarin
- bacteria
- quorum sensing
- composition
- Prior art date
Links
- MYSWGUAQZAJSOK-UHFFFAOYSA-N ciprofloxacin Chemical compound C12=CC(N3CCNCC3)=C(F)C=C2C(=O)C(C(=O)O)=CN1C1CC1 MYSWGUAQZAJSOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- 230000018612 quorum sensing Effects 0.000 title claims abstract description 52
- 229960003405 ciprofloxacin Drugs 0.000 title claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 29
- ORHBXUUXSCNDEV-UHFFFAOYSA-N umbelliferone Chemical compound C1=CC(=O)OC2=CC(O)=CC=C21 ORHBXUUXSCNDEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 28
- CJIJXIFQYOPWTF-UHFFFAOYSA-N 7-hydroxycoumarin Natural products O1C(=O)C=CC2=CC(O)=CC=C21 CJIJXIFQYOPWTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 title claims abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 14
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract description 3
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N benzo-alpha-pyrone Natural products C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 10
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 9
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 8
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 8
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 230000032770 biofilm formation Effects 0.000 description 6
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 6
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 5
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 5
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 5
- 229960000956 coumarin Drugs 0.000 description 5
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 5
- 230000001018 virulence Effects 0.000 description 5
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 4
- REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N Quercetin Chemical compound C=1C(O)=CC(O)=C(C(C=2O)=O)C=1OC=2C1=CC=C(O)C(O)=C1 REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000004775 coumarins Chemical class 0.000 description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- LHGVFZTZFXWLCP-UHFFFAOYSA-N guaiacol Chemical compound COC1=CC=CC=C1O LHGVFZTZFXWLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 4
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 description 4
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 description 4
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 4
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 3
- 239000002647 aminoglycoside antibiotic agent Substances 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- LEJQUNAZZRYZKJ-UHFFFAOYSA-N violacein Natural products Oc1ccc2NCC(C3=CC(=C4/C(=O)Nc5ccccc45)C(=O)N3)c2c1 LEJQUNAZZRYZKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XAPNKXIRQFHCHN-QGOAFFKASA-N violacein Chemical compound O=C\1NC2=CC=CC=C2C/1=C(C(=O)N1)/C=C1C1=CNC2=CC=C(O)C=C21 XAPNKXIRQFHCHN-QGOAFFKASA-N 0.000 description 3
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 2
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 2
- 241001332334 Chromobacterium subtsugae Species 0.000 description 2
- 241000588879 Chromobacterium violaceum Species 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 241001646719 Escherichia coli O157:H7 Species 0.000 description 2
- 244000165963 Eucalyptus camaldulensis Species 0.000 description 2
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 2
- 229930182566 Gentamicin Natural products 0.000 description 2
- CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N Gentamicin Chemical compound O1[C@H](C(C)NC)CC[C@@H](N)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](NC)[C@@](C)(O)CO2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N 0.000 description 2
- ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N Quercetagetin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=C(O)C(O)=C(O)C=C2O1 ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N Rhynchosin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=CC(O)=C(O)C=C2O1 HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000005811 Viola adunca Nutrition 0.000 description 2
- 240000009038 Viola odorata Species 0.000 description 2
- 235000013487 Viola odorata Nutrition 0.000 description 2
- 235000002254 Viola papilionacea Nutrition 0.000 description 2
- -1 acylated homoserine lactones Chemical class 0.000 description 2
- 238000011203 antimicrobial therapy Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- PKFDLKSEZWEFGL-MHARETSRSA-N c-di-GMP Chemical compound C([C@H]1O2)OP(O)(=O)O[C@H]3[C@@H](O)[C@H](N4C5=C(C(NC(N)=N5)=O)N=C4)O[C@@H]3COP(O)(=O)O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H]2N1C(N=C(NC2=O)N)=C2N=C1 PKFDLKSEZWEFGL-MHARETSRSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 229940124307 fluoroquinolone Drugs 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229960002518 gentamicin Drugs 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 229960001867 guaiacol Drugs 0.000 description 2
- MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N kaempferol Natural products OC1=C(C(=O)c2cc(O)cc(O)c2O1)c3ccc(O)cc3 MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 229960001285 quercetin Drugs 0.000 description 2
- 235000005875 quercetin Nutrition 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- RODXRVNMMDRFIK-UHFFFAOYSA-N scopoletin Chemical compound C1=CC(=O)OC2=C1C=C(OC)C(O)=C2 RODXRVNMMDRFIK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000000304 virulence factor Substances 0.000 description 2
- 230000007923 virulence factor Effects 0.000 description 2
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 description 2
- UYTRITJAZOPLCZ-BYPYZUCNSA-N (S)-4,5-dihydroxypentane-2,3-dione Chemical compound CC(=O)C(=O)[C@@H](O)CO UYTRITJAZOPLCZ-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- NWQBYMPNIJXFNQ-UHFFFAOYSA-N 7,8-dihydroxy-4-methyl-1-benzopyran-2-one Chemical compound OC1=C(O)C=CC2=C1OC(=O)C=C2C NWQBYMPNIJXFNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 description 1
- 206010011409 Cross infection Diseases 0.000 description 1
- 201000003883 Cystic fibrosis Diseases 0.000 description 1
- XEHFSYYAGCUKEN-UHFFFAOYSA-N Dihydroscopoletin Natural products C1CC(=O)OC2=C1C=C(OC)C(O)=C2 XEHFSYYAGCUKEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000035859 Drug effect increased Diseases 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 229920002774 Maltodextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000005913 Maltodextrin Substances 0.000 description 1
- 102000015636 Oligopeptides Human genes 0.000 description 1
- 108010038807 Oligopeptides Proteins 0.000 description 1
- 206010034133 Pathogen resistance Diseases 0.000 description 1
- 241001240958 Pseudomonas aeruginosa PAO1 Species 0.000 description 1
- 240000001987 Pyrus communis Species 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- WKDDRNSBRWANNC-UHFFFAOYSA-N Thienamycin Natural products C1C(SCCN)=C(C(O)=O)N2C(=O)C(C(O)C)C21 WKDDRNSBRWANNC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229960004821 amikacin Drugs 0.000 description 1
- LKCWBDHBTVXHDL-RMDFUYIESA-N amikacin Chemical compound O([C@@H]1[C@@H](N)C[C@H]([C@@H]([C@H]1O)O[C@@H]1[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O1)O)NC(=O)[C@@H](O)CCN)[C@H]1O[C@H](CN)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O LKCWBDHBTVXHDL-RMDFUYIESA-N 0.000 description 1
- 230000001857 anti-mycotic effect Effects 0.000 description 1
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 1
- 239000002543 antimycotic Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 125000000332 coumarinyl group Chemical group O1C(=O)C(=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000890 drug combination Substances 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002314 glycerols Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 229960002182 imipenem Drugs 0.000 description 1
- ZSKVGTPCRGIANV-ZXFLCMHBSA-N imipenem Chemical compound C1C(SCC\N=C\N)=C(C(O)=O)N2C(=O)[C@H]([C@H](O)C)[C@H]21 ZSKVGTPCRGIANV-ZXFLCMHBSA-N 0.000 description 1
- 239000002955 immunomodulating agent Substances 0.000 description 1
- 229940121354 immunomodulator Drugs 0.000 description 1
- 230000002584 immunomodulator Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 230000006859 interspecies communication Effects 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- 229960000318 kanamycin Drugs 0.000 description 1
- 229930027917 kanamycin Natural products 0.000 description 1
- SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N kanamycin Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CN)O[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](N)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N SBUJHOSQTJFQJX-NOAMYHISSA-N 0.000 description 1
- 229930182823 kanamycin A Natural products 0.000 description 1
- 231100001231 less toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 229940035034 maltodextrin Drugs 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 210000001616 monocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 239000002547 new drug Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- LEIVLXXHPABGQA-UHFFFAOYSA-N peuruthenicin Natural products C1=CC(=O)OC2=C1C=C(C(=O)OC)C(O)=C2 LEIVLXXHPABGQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000000419 plant extract Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000069 prophylactic effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 150000007660 quinolones Chemical class 0.000 description 1
- 230000014493 regulation of gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000007363 ring formation reaction Methods 0.000 description 1
- FWYIBGHGBOVPNL-UHFFFAOYSA-N scopoletin Natural products COC=1C=C2C=CC(OC2=C(C1)O)=O FWYIBGHGBOVPNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930000044 secondary metabolite Natural products 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области фармацевтической промышленности, а именно к композиции на основе ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина. Предлагается композиция на основе ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина, подавляющая систему чувства кворума LuxI/LuxR-типа у бактерий при следующем соотношении компонентов, при формировании композиции, мкг/мл: ципрофлоксацин - от 0,001 до 0,025, 7-гидроксикумарин - от 5 до 129. Использование изобретения обеспечивает получение композиции, обладающей выраженным аддитивным эффектом при ингибировании системы чувства кворума (QS) и усиленным антибактериальным эффектом, а также позволяет снизить объем применяемого антибиотика. 3 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и касается композиций на основе антибиотиков и малых молекул растительного происхождения, идентифицированных в составе растительных экстрактов, предназначенных для предупреждения, облегчения или лечения патологических состояний живых организмов путем воздействия на физиологию паразитирующего микроорганизма. Изобретение может найти применение при изготовлении лечебных, профилактических и косметических средств контроля бактериальных инфекций человека и животных.
Широкое распространение антибиотико-резистентных форм бактериальных патогенов определило значительный интерес к поиску новых средств и методов лечения инфекций, вызываемых этими патогенами, а также способствовало возникновению ряда ограничений по использованию уже имеющихся антибиотиков. Так в 2015 году Всемирной ассамблеей здравоохранения одобрен Глобальный план действий по устойчивости к противомикробным препаратам. В поддержку глобального плана ВОЗ запустила систему эпидемиологического надзора за устойчивостью микроорганизмов к антибактериальным средствам [Распоряжение Правительства Российской Федерации от 25 сентября 2017 г. № 2045-р]. В России с 2011 года реализуется программа СКАТ (Стратегия Контроля Антимикробной Терапии), в которой отражены общие проблемы антибиотико-резистентности возбудителей нозокомиальных инфекций, стратегические и тактические вопросы рационального применения антимикробных препаратов в стационаре, подходы к сдерживанию антибиотико-резистентности [Программа СКАТ (Стратегия Контроля Антимикробной Терапии) при оказании стационарной медицинской помощи: Российские клинические рекомендации / Под ред. С. В. Яковлева, Н. И. Брико, С. В. Сидоренко, Д. Н. Проценко. - М.: Издательство «Перо», 2018 - 156 с.]. Кроме этого, 30 марта 2019 г. Правительством РФ был утвержден план мероприятий на 2019-2024 годы по реализации Стратегии предупреждения распространения антимикробной резистентности в Российской Федерации на период до 2030 года [Распоряжение Правительства Российской Федерации от 30 марта 2019 г. № 604-р Об утверждении плана мероприятий на 2019-2024 гг. по реализации Стратегии предупреждения распространения антимикробной резистентности в РФ на период до 2030 г.]. Все вышесказанное определяет актуальность патентуемого изобретения.
Из уровня техники известно, что ципрофлоксацин обладает высокой антибактериальной активностью в отношении многих болезнетворных бактерий и применяется для лечения различных бактериальных инфекций [EP 1880722, RU 2330633, RU 2497524, RU 2326667, RU 2207131], вызываемых бактериальными штаммами, чувствительными к действию ципрофлоксацина. Что касается совместного применения ципрофлоксацина с веществами иной природы, известны композиции на основе ципрофлоксацина с дополнительным антибиотиком из класса фторхинолонов, антибиотика, не относящегося к классу фторхинолонов, синтетического антибактериального средства, антимикотика, фермента или комплекса ферментов, иммуномодулятора, вспомогательного вещества [RU 2682171]; ципрофлоксацина и мальтодекстрина, применяемого в качестве связующего вещества, натриевого карбоксиметилкрахмала в качестве дезинтегрирующего агента, силикагеля, смазывающего вещества [RU 2251420], а также описан пример применения водорастворимого кремнийорганического производного глицерина, проявляющего трансмукозную активность, и ципрофлоксацина [RU 2415144]. Однако большинство описанных патентов не содержат примеров воздействия ципрофлоксацина на систему плотностно-зависимой химической коммуникации у бактерий, именуемую чувством кворума (quorum sensing, QS), несмотря на имеющиеся литературные данные [Gupta P., Chhibber S., Harjai K. Subinhibitory concentration of ciprofloxacin targets quorum sensing system of Pseudomonas aeruginosa causing inhibition of biofilm formation and reduction of virulence // Indian J. of Med.Res. 2016, V. 143 ( 5), P. 643-651; Skindersoe M.E. et al. Effects of antibiotics on quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa // Antimicrob. Agents and Chemother. 2008, V. 52, P. 3648-3663. doi: 10.1128/AAC.01230-07].
Чувство кворума - это особый вид регуляции экспрессии генов у бактерий, зависящей от плотности их популяции и как следствие концентрации продуцируемых ими низкомолекулярных сигнальных молекул [Mukherjee S., Bassler B.L. Bacterial quorum sensing in complex and dynamically changing environments // Nat.Rev. Microb. 2019, V. 17, P. 371-382]. Главными компонентами системы QS являются сигнальные молекулы - автоиндукторы (АИ), белки-синтазы, их продуцирующие, а также рецепторные белки, в комплексе с АИ активирующие или подавляющие транскрипцию целевых генов [Postat J., Bousso P. Quorum sensing by monocyte-derived populations // Frontiers in Immun. 2019, V. 10. P. 2140]. К настоящему времени описано большое разнообразие систем QS, которые в зависимости от химической природы АИ, характера и локализации воспринимающих их рецепторных белков, можно разделить на несколько типов 1) системы QS грамотрицательных бактерий I (LuxI-LuxR) типа, в которой в качестве АИ выступают различные по структуре ацилированные гомосеринлактоны (АГЛ); 2) системы QS грамположительных микроорганизмов, имеющие в своем составе преимущественно АИ олигопептидной природы; а также QS системы, под контролем которых осуществляются межвидовые связи - 3) система II типа с АИ-2, образуемыми через спонтанную циклизацию 4,5-дигидрокси-2,3-пентандиона и 4) прочие системы QS грамотрицательных бактерий, в которых в качестве сигнальных молекул выступают АИ иной природы (хинолоны, гормоны, жирные кислоты и т.д.) [Wu L., Luo Y. Bacterial quorum-sensing systems and their role in intestinal bacteria-host crosstalk // Frontiers in Immun. 2021, V. 12, P.611413. doi: 10.3389/fmicb.2021.611413].
QS имеет огромное значение, как для бактерий, так и для других организмов, так как под его контролем находится большое количество фенотипических проявлений: синтез антибиотиков и других вторичных метаболитов, образование биопленок, продукцию факторов вирулентности и многое другое [Rutherford S.T., Bassler B.L. Bacterial quorum sensing: its role in virulence and possibilities for its control // Cold Spring Harb Perspect Med. 2012, V. 2 (11), P. a012427. doi: 10.1101/cshperspect.a012427]. Поэтому ингибирование системы QS патогенных бактерий является перспективным направлением в области разработки новых лекарственных средств и методов лечения, основанных на принципиально ином механизме действия в отношении возбудителя бактериальной природы, что в сегодняшних условиях может стать выходом из сложившейся ситуации широкого распространения антибиотико-резистентных штаммов бактерий.
Поиск имеющихся патентных источников за последние 8 лет показал актуальность предлагаемого подхода по разработке средств и способов ингибирования системы QS, описанных во многих охранных документах [RU 2542464, US 2015/0306067 , CN104327020, US 20180078526, WO2021242461, US 2020140489, US 2019298872 и др].
Согласно литературным данным, ципрофлоксацин в субингибиторных концентрациях способен ингибировать образование биопленок и экспрессию факторов вирулентности у Pseudomonas aeruginosa [Gupta P., Chhibber S., Harjai K. Subinhibitory concentration of ciprofloxacin targets quorum sensing system of Pseudomonas aeruginosa causing inhibition of biofilm formation and reduction of virulence // Indian Journal of Medical Research. 2016. V. 143. N. 5. P. 643-651], а также подавлять синтез автоиндукторов С12-АГЛ и С4-АГЛ у этого же штамма [Skindersoe M.E. [et al.] Effects of antibiotics on quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa // Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 2008. V. 52. P. 3648-3663. doi: 10.1128/AAC.01230-07]. Кроме того, описаны композиции ципрофлоксацина с кверцетином [Taghavi T. et al. Anti-quorum sensing activity of quercetin in combination with imipenem and ciprofloxacin against Pseudomonas aeruginosa PAO1 // Res. Square. 2022, https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-435536/v1], гваяколом [Mangal S., Chhibber S., Singh V., Harjai K. Guaiacol augments quorum quenching potential of ciprofloxacin against Pseudomonas aeruginosa // J. of Applied Microb. 2022, V. 133 (4), P. 2235-2254. https://doi.org/10.1111/jam.15787] и эфирным маслом Eucalyptus camaldulensis [Al-Qaysi Al-M.K., Al-Ouqaili M.T.S., Al-Meani S.A.L. Ciprofloxacin- and gentamicin-mediated inhibition of Pseudomonas aeruginosa biofilms is enhanced when combined the volatile oil from Eucalyptus camaldulensis // System. Rev. in Pharm. 2020, V. 11(7), P. 98-105], эффективно ингибирующие систему QS у P. aeruginosa.
В свою очередь, данные об использовании кумаринов в качестве ингибиторов системы QS включают несколько патентов на изобретение. Кумарины - класс природных соединений на основе 5,6-бензо-α-пирона (лактона цис-ортогидроксикоричной кислоты) с широкой биологической активностью. Они достаточно часто встречаются в высших растениях, где локализованы преимущественно в корнях, коре и плодах, в меньшей степени в стеблях и листьях, откуда легко экстрагируются в лабораторных условиях [Deryabin D., Galadzhieva A., Kosyan D., Duskaev G. Plant-derived inhibitors of AHL-mediated quorum sensing in bacteria: Modes of action // Intern. Journal of Mol. Scienc. 2019, V. 20 (22), P. 5588. doi: 10.3390/ijms20225588]. Описано ингибирующее действие кумарина и скополетина [RU 2616237], а также 7,8-дигидрокси-4-метилкумарина [RU 2744456] на систему QS LuxI/LuxR-типа у бактерий. Еще одним примером является использование пеурутеницина - соединения кумаринового ряда, обладающего антибактериальной активностью в отношении культур клеток условно-патогенных бактерий штаммов Staphylococcus aureus, Bacillus cereus и Escherichia coli и способностью подавлять биопленкообразование указанными штаммами бактерий [RU 2764522]. Что касается используемого в данной заявке 7-гидроксикумарина, известно, что это производное кумарина обладает ингибирующим эффектом в отношении системы QS LuxI/LuxR-типа Chromobacterium subtsugae ATCC 31532 (ранее C. violaceum) [Deryabin D., Inchagova K., Rusakova E., Duskaev G. Coumarin’s anti-quorum sensing activity can be enhanced when combined with other plant-derived small molecules // Molecul. 2021, V. 26, P. 208. doi: 10.3390/molecules26010208], системы QS II типа у E. coli O157:H7 [Lee J.-H. et al. Coumarins reduce biofilm formation and the virulence of Escherichia coli O157:H7 // Phytomed. 2014, V. 21 ( 8-9), P. 1037-1042. doi: 10.1016/j.phymed.2014.04.008] и системы грамположительных бактерий - S. aureus [Scoffone V.C., Trespidi G., Chiarelli L.R., Barbieri G., Buroni S. Quorum sensing as antivirulence target in cystic fibrosis pathogens // Internat. J. of Mol. Scienc. 2019, V. 20. (8), P. 1838. https://doi.org/10.3390/ijms20081838].
Все вышеизложенное свидетельствует о значительном потенциале совместного использования композиции ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина в качестве ингибитора системы QS LuxI/LuxR-типа у бактерий, использующих плотностно-зависимую химическую коммуникацию для реализации своего патогенного потенциала.
Задачей данного изобретения является разработка композиции на основе антибиотика ципрофлоксацина и малой молекулы растительного происхождения 7-гидроксикумарина, проявляющей выраженный аддитивный эффект при регуляции системы QS патогенных и гнилостных бактерий.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому изобретению является композиция кумарина с аминогликозидными антибиотиками, описанная в патенте «Применение кумарина и его производных в качестве ингибиторов системы «кворум сенсинга» LuxI/LuxR типа у бактерий» [RU 2616237]. Данное изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности, в частности к композиции, ингибирующей QS. (1) Отличием является то, что эта композиция состоит из кумарина и аминогликозидных антибиотиков (канамицина, гентамицина и амикацина). В нашем же случае композиция включает ципрофлоксацин и 7-гидроксикумарин. (2) Еще одним отличием является то, что ципрофлоксацин характеризуется более широким спектром биологической активности, воздействуя как на грамотрицательные, так и на грамположительные бактерии, наиболее эффективен в отношении P. aeruginosa, по сравнению с аминогликозидными антибиотиками, а также менее токсичен в отношении человека и животных, что позволяет его использовать в медицинской практике с меньшими рисками осложнений. (3) Кроме того, предлагаемое применение композиции ципрофлоксацина с 7-гидроксикумарином в качестве ингибитора системы QS LuxI/LuxR-типа у бактерий ранее не описано.
В настоящем изобретении заявляемая задача решается совместным применением раствора ципрофлоксацина («Эльфа Лабораториз», Индия), приготовленном в жидкой питательной среде, в концентрациях, мгк/мл: от 0,0006 до 0,781 и раствора 7-гидроксикумарина («Merck», США), также приготовленного в жидкой питательной среде, в концентрациях от 0,5 до 10130. В соответствии с изобретением регуляторный препарат (композиция) на их основе содержит, мкг/мл: 0,001-0,025 ципрофлоксацина и 5-129 7-гидроксикумарина, формируя индивидуальное соотношение антибиотик/малая молекула растительного происхождения.
Композицию получали путем смешивания растворов ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина в двукратных разведениях, вносимых перпендикулярно друг к другу. Совместное действие антибиотика и малой молекулы растительного происхождения оценивали с использованием виолацеин-продуцирующего штамма C. subtsugae ATCC 31532. Данный штамм обладает стереотипно-устроенной двухкомпонентной системой QS LuxI/LuxR-типа, при работе которой синтезируемый геном cviI автоиндуктор - ациллированный гомосеринолактон (С6-АГЛ) взаимодействует с рецепторным белком, кодируемым геном cviR, что приводит к экспрессии оперона ABCDE, ответственного за синтез сине-фиолетового пигмента виолацеина. Данный пигмент можно зафиксировать визуально либо аппаратно по измерению его оптической плотности при длине волны 585-600 нм, что делает данный биосенсор удобным инструментом для изучения QS-зависимых процессов у бактерий [Stauff D.L., Bassler B.L. Quorum sensing in Chromobacterium violaceum: DNA recognition and gene regulation by the CviR receptor // J. of 9Bacteriol. 2011, V. 193. (P), 3871-3878. doi: 10.1128/JB.05125-11].
Использование заявляемой композиции целесообразно по нескольким причинам. Во-первых, комбинация ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина обладает разнонаправленным действием. Так механизм действия ципрофлоксацина заключается в воздействии на синтазу сигнальных молекул, тем самым нарушается синтез АГЛ [Gupta P., Chhibber S., Harjai K. Subinhibitory concentration of ciprofloxacin targets quorum sensing system of Pseudomonas aeruginosa causing inhibition of biofilm formation and reduction of virulence // Indian Journal of Medical Research. 2016. V. 143. N. 5. P. 643-651]. В свою очередь, 7-гидроксикумарин подавляет QS через внутриклеточные регуляторные пути, связанные с секрецией III типа и метаболизмом циклического дигуанилата (c-di-GMP) [Deryabin D., Galadzhieva A., Kosyan D., Duskaev G. Plant-derived inhibitors of AHL-mediated quorum sensing in bacteria: Modes of action // International Journal of Molecular Sciences. 2019. V. 20. N 22. P. 5588. doi: 10.3390/ijms20225588]. Данное обстоятельство может помочь повысить эффективность препарата даже в отношении резистентных к антибиотику штаммов. Во-вторых, при совместном использовании названных веществ значительно снижаются концентрации каждого из них, что может способствовать уменьшению их негативного влияния на организм человека и животных, связанного с токсическим эффектом. В-третьих, ципрофлоксацин и 7-гидроксикумарин помимо QS-ингибирующей активности обладают собственным антибактериальным эффектом, что позволяет охватить весь спектр антимикробного действия заявляемой композиции.
Заявляемое изобретение иллюстрируется, но никак не ограничивается следующим примером.
Пример. Композиция на основе ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина, подавляющая систему чувства кворума LuxI/LuxR-типа у бактерий.
В ячейки 96-луночного планшета из прозрачного пластика в перпендикулярных друг другу направлениях вносились двукратные разведения исследуемых веществ, приготовленных в жидкой питательной среде, в результате чего каждая лунка содержала индивидуальное соотношение ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина, как показано на Фиг. 1. Контролями явились ряды разведений, включающие в себя только 7-гидроксикумарин (К1) или ципрофлоксацин (К2), и лунка с питательной средой, не содержащая ни одного из исследуемых веществ - контроль роста (КР). После этого планшет инокулировали 1-суточной культурой C. substsugae ATCC 31532 в объеме 20 мкл и инкубировали в термостате в течение 24 ч при температуре +27°С.
Анализ результатов проводили путем регистрации оптической плотности бактериальной биомассы при длине волны 450 нм и экстрагируемого сине-фиолетового пигмента виолацеина при длине волны 600 нм. Антибактериальный эффект композиции выражали значениями минимальных ингибирующих концентраций - МИК100 и МИК50, соответствующими 100 и 50 процентному подавлению роста тест-культуры. Эффективность ингибирования системы QS описывали значениями эффективных концентраций - EC100 и EC50, соответствующими 100 и 50 процентному ингибированию синтеза пигмента. Оценку совместного использования ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина проводили с помощью изоболографического анализа по методике, предложенной Tallarida [Tallarida R.J. An overview of drug combination analysis with isobolograms: perspectives in pharmacology // J. of Pharmacol. and Experim. Therapeutics. 2006, V. 3 (19), P. 1-7]. Суть этого метода заключается в определении положения экспериментальных точек, координатами которых являются концентрации компонентов, относительно изоболы, соединяющей значения ЕС50 каждого из веществ, взятого по отдельности. Аддитивным считается эффект, при котором точки расположены вдоль линии изоболы, супераддитивным, если точки расположены ниже линии изоболы, инфрааддитивный эффект отражает положение точек над линией изоболы.
Пример совместного использования ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина иллюстрирует Фиг. 1, зависимость оптической плотности биомассы и экстрагированного пигмента от концентрации ципрофлоксацина (а) и 7-гидроксикумарина (б) представлена на Фиг. 2, а изоболографический анализ влияния заявляемой композиции на систему QS LuxI/LuxR-типа показан на Фиг. 3.
Собственная антибактериальная активность ципрофлоксацина, характеризуемая значением МИК100, была равной 0,391 мкг/мл, в то время как 100%-ое ингибирование системы QS, выражаемое ЕС100=0,098 мкг/мл (Фиг. 2а). Отношение МИК50/ЕС50, наиболее полно характеризующее интенсивность ингибирования системы QS, равнялось 2,1. В свою очередь, антибактериальный эффект 7-гидроксикумарина характеризовался значением МИК100=2530 мкг/мл, а ингибирование системы QS - ЕС100=630 мкг/мл (Фиг. 2б). Отношение МИК50/ЕС50 было равным 3,4. На этом фоне, при исследовании способности композиции антибиотика и малой молекулы растительного происхождения ингибировать систему QS C. substsugae в диапазоне концентраций ципрофлоксацина от 0,0006 до 0,781 мкг/мл и 7-гидроксикумарина от 0,5 до 10130 мкг/мл было выявлено, что интенсивность QS-ингибирующего эффекта возрастала до 30 раз по сравнению с использованием каждого компонента композиции по отдельности, о чем свидетельствует расположение экспериментальных точек ниже линии изоболы (Фиг. 3). Однако обязательным условием при формировании супераддитивной композиции является соблюдение следующих концентраций компонентов: 0,001-0,025 мкг/мл - для ципрофлоксацина, 5-129 мкг/мл - для 7-гидроксикумарина, поскольку именно эти диапазоны концентраций дают эффект усиления QS-ингибирующей активности данной композиции.
Положительным результатом использования заявляемого изобретения является усиление как антибактериального, так и QS-ингибирующего эффектов ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина, что способствует снижению объемов применения антибиотика, не утрачивая при этом его эффективности в отношении антибиотико-резистентных форм бактериальных патогенов растений, животных и человека.
Claims (3)
- Композиция на основе ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина, подавляющая систему чувства кворума LuxI/LuxR-типа у бактерий при следующем соотношении компонентов, при формировании композиции, мкг/мл:
- ципрофлоксацин - от 0,001 до 0,025;
- 7-гидроксикумарин - от 5 до 129.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2833847C1 true RU2833847C1 (ru) | 2025-01-29 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497524C2 (ru) * | 2008-05-15 | 2013-11-10 | Новартис Аг | Внутрилегочное введение флуорохинолона |
| RU2616237C1 (ru) * | 2015-12-02 | 2017-04-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Применение кумарина и его производных в качестве ингибиторов системы "кворум сенсинга" LuxI/LuxR типа у бактерий |
| JP2019137791A (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 住友化学株式会社 | バイオフィルム生成抑制用組成物 |
| CN113382981A (zh) * | 2019-01-30 | 2021-09-10 | 尼姆生物科技有限公司 | 二硫化物化合物 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497524C2 (ru) * | 2008-05-15 | 2013-11-10 | Новартис Аг | Внутрилегочное введение флуорохинолона |
| RU2616237C1 (ru) * | 2015-12-02 | 2017-04-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Применение кумарина и его производных в качестве ингибиторов системы "кворум сенсинга" LuxI/LuxR типа у бактерий |
| JP2019137791A (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 住友化学株式会社 | バイオフィルム生成抑制用組成物 |
| CN113382981A (zh) * | 2019-01-30 | 2021-09-10 | 尼姆生物科技有限公司 | 二硫化物化合物 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Mette E Skindersoe ey al., Effects of antibiotics on quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa, Antimicrobial Agents and chemotherapy, 2008, pp.3648-3663. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cascioferro et al. | Therapeutic strategies to counteract antibiotic resistance in MRSA biofilm‐associated infections | |
| Abinaya et al. | Inhibition of biofilm formation, quorum sensing activity and molecular docking study of isolated 3, 5, 7-Trihydroxyflavone from Alstonia scholaris leaf against P. aeruginosa | |
| Seleem et al. | Drugs with new lease of life as quorum sensing inhibitors: for combating MDR Acinetobacter baumannii infections | |
| Hossain et al. | Impact of phenolic compounds in the acyl homoserine lactone-mediated quorum sensing regulatory pathways | |
| Musthafa et al. | Antipathogenic potential of marine Bacillus sp. SS4 on N-acyl-homoserine-lactone-mediated virulence factors production in Pseudomonas aeruginosa (PAO1) | |
| Hentzer et al. | Attenuation of Pseudomonas aeruginosa virulence by quorum sensing inhibitors | |
| Worthington et al. | Small molecule control of bacterial biofilms | |
| Li et al. | Diallyl disulfide from garlic oil inhibits Pseudomonas aeruginosa virulence factors by inactivating key quorum sensing genes | |
| Yin et al. | Butenolide, a marine-derived broad-spectrum antibiofilm agent against both gram-positive and gram-negative pathogenic bacteria | |
| Wang et al. | Transcriptomic analysis of the food spoilers Pseudomonas fluorescens reveals the antibiofilm of carvacrol by interference with intracellular signaling processes | |
| Vasavi et al. | Bioavailability-enhanced Resveramax™ modulates quorum sensing and inhibits biofilm formation in Pseudomonas aeruginosa PAO1 | |
| Sepahi et al. | Inhibition of quorum sensing in Pseudomonas aeruginosa by two herbal essential oils from Apiaceae family | |
| Manoharan et al. | Efficacy of 7‐benzyloxyindole and other halogenated indoles to inhibit Candida albicans biofilm and hyphal formation | |
| Askoura et al. | An innovative role for tenoxicam as a quorum sensing inhibitor in Pseudomonas aeruginosa | |
| de Carvalho et al. | Coprinuslactone protects the edible mushroom C oprinus comatus against biofilm infections by blocking both quorum‐sensing and M ur A | |
| Vijayakumar et al. | 5-Hydroxymethylfurfural inhibits Acinetobacter baumannii biofilms: an in vitro study | |
| Gong et al. | The specific effect of (R)-(+)-pulegone on growth and biofilm formation in multi-drug resistant Escherichia coli and molecular mechanisms underlying the expression of pgaABCD genes | |
| Zhang et al. | Daphnetin prevents methicillin-resistant Staphylococcus aureus infection by inducing autophagic response | |
| Champalal et al. | Modulation of quorum sensing-controlled virulence factors in Chromobacterium violaceum by selective amino acids | |
| Han et al. | Peptide dendrimers G3KL and TNS18 inhibit Pseudomonas aeruginosa biofilms | |
| Yin et al. | Tyramine, one quorum sensing inhibitor, reduces pathogenicity and restores tetracycline susceptibility in Burkholderia cenocepacia | |
| Elghali et al. | Unveiling the impact of selected essential oils on MRSA strain ATCC 33591: antibacterial efficiency, biofilm disruption, and staphyloxanthin inhibition | |
| Knap et al. | Synergistic effect of antibiotics, α-linolenic acid and solvent type against Staphylococcus aureus biofilm formation | |
| Li et al. | Inhibitory effects of novel 1, 4-disubstituted 1, 2, 3-triazole compounds on quorum-sensing of P. aeruginosa PAO1 | |
| RU2833847C1 (ru) | Композиция на основе ципрофлоксацина и 7-гидроксикумарина, подавляющая систему чувства кворума LuxI/LuxR-типа у бактерий |