Структурна модифікація ципрофлоксацину та норфлоксацину з метою пошуку нових антибіотиків задля подолання резистентності до них

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/2519-4852.2021.242997

Ключові слова:

фторхінолони, ципрофлоксацин, норфлоксацин, синтез, стійкість до антибіотиків, молекулярний докінг, антибактеріальна активність

Анотація

Мета роботи. Серед існуючих представників чотирьох поколінь фторхінолонів ципрофлоксацин (CIPRO) та норфлоксацин (NOR) залишаються широко використовуваними в клінічній практиці антибіотиками. Однак поступово зростає проблема резистентності до них. Дане дослідження присвячене хімічній модифікації положення C-7 ципрофлоксацину та норфлоксацину як перспективному підходу до боротьби зі стійкістю до антибіотиків та пошуку нових методик задля синтезу похідних фторхінолонів.

Матеріали та методи. Предметами дослідження були ципрофлоксацин та норфлоксацин. У дослідженні були застосовані методи молекулярного докінгу та органічного синтезу. Структури отриманих сполук були доведені методами 1Н ЯМР, 13С ЯМР, 19F ЯМР, РХ/МС, ІЧ, УФ-спектроскопії. Антимікробну активність вимірювали методом подвійних серійних розведень проти Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Escherichia coli (ATCC 25922), Bacillus subtilis (ATCC 6633), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853), Candida albicans (NCTC 885-653) та методом дифузії в агар проти клінічних штамів.

Результати. Синтезовано 7-(4-(2-ціаноацетил)піперазин-1-іл)-1-R-6-фтор-4-оксо-1,4-дигідрохінолін-3-карбонові кислоти та доведено їх структуру. Отримані сполуки продемонстрували антибактеріальну активність на рівні контролю для методу подвійних серійних розведень та перевищили контроль у методі дифузії в агар.

Висновки. Проведене дослідження виявило перспективний шлях розширення існуючого різноманіття фторхінолонів. Фармакодинамічні та фармакокінетичні зміни можуть бути досягнуті шляхом хімічних модифікацій положення C-7 відомих молекул. Подальші дослідження з використанням отриманих сполук як вихідних відкривають перспективний шлях до синтезу нових активних молекул та боротьби з проблемою стійкості до антибіотиків

Біографії авторів

Галина Валеріївна Григорів, Національний фармацевтичний університет

Кандидат фармацевтичних наук

Кафедра фармацевтичної хімії

Ілля Олегович Маріуца, Національний фармацевтичний університет

Аспірант

Кафедра орагнічної хімії

Сергій Миколайович Коваленко, Харківський Національний Університет ім. В.Н. Каразіна

Доктор хімічних наук, професор

Кафедра органічної хімії

Людмила Василівна Сидоренко, Національний фармацевтичний університет

Доктор фармацевтичних наук, професор

Кафедра фармацевтичної хімії

Ліна Олексіївна Перехода, Національний фармацевтичний університет

Доктор  фармацевтичних наук, професор

Кафедра медичної хімії

Наталія Ігорівна Філімонова, Національний фармацевтичний університет

Доктор медичних наук, професор

Кафедра мікробіології, вірусології та імунології

Ольга Григорівна Гейдеріх, Національний фармацевтичний університет

Кандидат медичних наук, доцент

Кафедра мікробіології, вірусології та імунології

Вікторія Акопівна Георгіянц, Національний фармацевтичний університет

Доктор фармацевтичних наук, професор

Кафедра фармацевтичної хімії

Посилання

  1. The evolving threat of antimicrobial resistance. Options for action. WHO. Available at: http://apps.who.int/iris/bitstream/handle/10665/44812/9789241503181_eng.pdf?sequence=1
  2. Polk, R. E., Fox, C., Mahoney, A., Letcavage, J., MacDougall, C. (2007). Measurement of Adult Antibacterial Drug Use in 130 US Hospitals: Comparison of Defined Daily Dose and Days of Therapy. Clinical Infectious Diseases, 44 (5), 664–670. doi: http://doi.org/10.1086/511640
  3. Birnbaum, D. (2003). Resistance CCoA. Antimicrobial resistance: a deadly burden no country can afford to ignore. Canada Communicable Disease Report, 29 (18), 157–164.
  4. Feshchenko, Yu. I., Humeniuk, M. I., Denysov, O. S. (2010). Antybiotykorezystentnist mikroorhanizmiv. Stan problemy ta shliakhy vyrishennia. Ukrainskyi khimioterapevtychnyi zhurnal, 1-2 (23), 4–10.
  5. Suaifan, G. A. R. Y., Mohammed, A. A. M. (2019). Fluoroquinolones structural and medicinal developments (2013–2018): Where are we now? Bioorganic & Medicinal Chemistry, 27 (14), 3005–3060. doi: http://doi.org/10.1016/j.bmc.2019.05.038
  6. Bush, N. G., Diez-Santos, I., Abbott, L. R., Maxwell, A. (2020). Quinolones: Mechanism, Lethality and Their Contributions to Antibiotic Resistance. Molecules, 25 (23), 5662. doi: http://doi.org/10.3390/molecules25235662
  7. Dalhoff, A. (2012). Global Fluoroquinolone Resistance Epidemiology and Implictions for Clinical Use. Interdisciplinary Perspectives on Infectious Diseases, 2012, 1–37. doi: http://doi.org/10.1155/2012/976273
  8. Fasugba, O., Gardner, A., Mitchell, B. G., Mnatzaganian, G. (2015). Ciprofloxacin resistance in community- and hospital-acquired Escherichia coli urinary tract infections: a systematic review and meta-analysis of observational studies. BMC Infectious Diseases, 15 (1). doi: http://doi.org/10.1186/s12879-015-1282-4
  9. Savchenko, T. I., Silin, O. V., Kovalenko, S. M., Musatov, V. I., Nikitchenko, V. M., Ivachtchenko, A. V. (2007). Alkylation of 3‐Phenyl‐1H‐pyrazolo[4,3‐c] quinoline: Theoretical Analysis of Regioselectivity. Synthetic Communications, 37 (8), 1321–1330. doi: http://doi.org/10.1080/00397910701227077
  10. Ivachtchenko, A., Silin, O., Savchenko, T., Kovalenko, S., Nikitchenko, V. (2004). Synthesis of 5H-Pyrazolo[4,3-c]quinolines. Heterocycles, 63 (8), 1883–1890. doi: http://doi.org/10.3987/com-04-10092
  11. Bylov, I. E., Bilokin, Y. V., Kovalenko, S. M. (1999). Specific Features of Reactions of 2-Aminobenzotrifluoride and Anthranilates with Ethyl Cyanoacetate – Expeditious Routes to 3-Substituted 4-Amino- and 4-Hydroxyquinolin-2(1H)-Ones. Heterocyclic Communications, 5 (3). doi: http://doi.org/10.1515/hc.1999.5.3.281
  12. Naidu, K. M., Nagesh, H. N., Singh, M., Sriram, D., Yogeeswari, P., Gowri Chandra Sekhar, K. V. (2015). Novel amide and sulphonamide derivatives of 6-(piperazin-1-yl)phenanthridine as potent Mycobacterium tuberculosis H37Rv inhibitors. European Journal of Medicinal Chemistry, 92, 415–426. doi: http://doi.org/10.1016/j.ejmech.2015.01.013
  13. Black, T. A., Mcnicholas, P. M., Walker, S. S., Xu, Y., Ting, P. C. (2008). Pat. WO2008115385A2. Piperazine-substituted pyridazinone derivatives useful as glucan synthase inhibitors. Available at: https://patents.google.com/patent/WO2008115385A2/en
  14. Pushpan, S., Ramachandran, U., Kundu, M., Anantharaman, V., Subramanian, S., Viswanathan R., Tadiparthi, R. et. al. (2008). Novel compounds and their use. Pat. WO2009001192A2. Available at: https://patents.google.com/patent/WO2009001192A2/en
  15. Mohapatra, R. K., El-ajaily, M. M., Alassbaly, F. S., Sarangi, A. K., Das, D., Maihub, A. A. et. al. (2020). DFT, anticancer, antioxidant and molecular docking investigations of some ternary Ni(II) complexes with 2-[(E)-[4-(dimethylamino)phenyl]methyleneamino]phenol. Chemical Papers, 75 (3), 1005–1019. doi: http://doi.org/10.1007/s11696-020-01342-8
  16. Mohapatra, R. K., Perekhoda, L., Azam, M., Suleiman, M., Sarangi, A. K., Semenets, A. et. al. (2021). Computational investigations of three main drugs and their comparison with synthesized compounds as potent inhibitors of SARS-CoV-2 main protease (Mpro): DFT, QSAR, molecular docking, and in silico toxicity analysis. Journal of King Saud University – Science, 33 (2), 101315. doi: http://doi.org/10.1016/j.jksus.2020.101315
  17. Volianskyi, Yu. L., Hrytsenko, I. S., Shyrobokov, V. P. (2004). Vyvchennia spetsyfichnoi aktyvnosti protymikrobnykh likarskykh zasobiv. Kyiv: DFTs MOZ Ukrainy, 38.
  18. Vyznachennia chutlyvosti mikroorhanizmiv do antybakterialnykh preparativ (2007). Metodychni vkazivky, 70.
  19. Sheldon, R. A. (2012). Fundamentals of green chemistry: efficiency in reaction design. Chemical Society Reviews, 41 (4), 1437–1451. doi: http://doi.org/10.1039/c1cs15219j
  20. Sheldon, R. A. (2019). The greening of solvents: Towards sustainable organic synthesis. Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, 18, 13–19. doi: http://doi.org/10.1016/j.cogsc.2018.11.006

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-29

Як цитувати

Григорів, Г. В., Маріуца, І. О., Коваленко, С. М., Сидоренко, Л. В., Перехода, Л. О., Філімонова, Н. І., Гейдеріх, О. Г., & Георгіянц, В. А. (2021). Структурна модифікація ципрофлоксацину та норфлоксацину з метою пошуку нових антибіотиків задля подолання резистентності до них. ScienceRise: Pharmaceutical Science, (5(33), 4–11. https://doi.org/10.15587/2519-4852.2021.242997

Номер

№ 5(33) (2021)

Розділ

Фармацевтичні науки

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Halyna Hryhoriv, Illia Mariutsa, Sergiy M. Kovalenko, Lyudmila Sidorenko, Lina Perekhoda, Nataliia Filimonova, Olga Geyderikh, Victoriya Georgiyants

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons CC BY для журналів відкритого доступу.