Изучение антибактериальных свойств новых производных кофеина в отношении условно-патогенных бактерий in vitro

Введение. Невосприимчивость микробов ко многим классам антимикробных препаратов является глобальной угрозой для здоровья человека и обусловливает необходимость поиска новых соединений, обладающих противомикробным действием, с низкой токсичностью и потенциально широким спектром биологической активности.

Цель. Изучить in vitro способность новых производных ксантинов (кофеина, 1-бутилтеобромина и 7-бутилтеофиллина) подавлять рост Staphylococcus (S.) aureus, Bacillus (B.) cereus, Escherichia (E.) coli и Pseudomonas (P.) aeruginosa.

Материалы и методы. Антибактериальная активность производных ксантинов, синтезированных в лаборатории медицинской химии Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, изучалась in vitro методом серийных разведений в жидкой питательной среде в отношении культур S. aureus, B. cereus, E. coli и P. aeruginosa.

Результаты. Три вещества, в том числе исходные субстанции – кофеин и 7-бутилтеофиллин, антибактериальных свойств в отношении тест-микробов не проявили. Все исследованные производные ксантинов не подавляли рост E. coli и P. аeruginosa; 9 соединений, содержащих фрагменты эфиров аминокислот или ацетиленовый заместитель в положении С-8 ксантинового остова, проявили антибактериальную активность в отношении S. aureus и (или) B. cereus.

Заключение. При изучении способности природного ксантина кофеина и 12 его производных подавлять рост культур условно-патогенных бактерий выявлены антибактериальные свойства у ряда аминокислотных производных в отношении S. aureus и B. cereus. Наилучший эффект продемонстрировали соединения, содержащие фрагменты эфиров альфа- и бета-аминокислот (L-валина и бета-фенил-бета-аланина), что определяет перспективность дальнейших исследований.

1. Guo Y., Song G., Sun M., Wang J., Wang Y. Prevalence and therapies of antibiotic-resistance in Staphylococcus aureus // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2020;10:107. DOI: 10.3389/fcimb.2020.00107.

2. Романов А.В., Дехнич А.В., Сухорукова М.В. и др., исследоват. группа «Марафон». Антибиотикорезистентность нозокомиальных штаммов Staphylococcus aureus в стационарах России: результаты многоцентрового эпидемиологического исследования «МАРАФОН» в 2013–2014 // Клин. микробиология и антимикробная химиотерапия. 2017;19(1):57-62.

3. Surveillance of antimicrobial resistance in Europe. Annual report of the European Antimicrobial Resistance Surveillance Network (EARS-Net). 2018. URL: https://www.ecdc.europa.eu/sites/default/files/documents/surveillance-antimicrobial-resistance-Europe-2018.pdf (дата обращения: 02.12.2022).

4. Pormohammad A., Nasiri M.J., Azimi T. Prevalence of antibiotic resistance in Escherichia coli strains simultaneously isolated from humans, animals, food, and the environment: a systematic review and meta-analysis // Infect. Drug Resist. 2019;12:1181-1197. DOI: 10.2147/IDR.S201324.

5. Pang Z., Raudonis R., Glick B.R. et al. Antibiotic resistance in Pseudomonas aeruginosa: mechanisms and alternative therapeutic strategies // Biotechnol. Adv. 2019;37(1):177-192. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2018.11.013.

6. Chrysant S.G. The impact of coffee consumption on blood pressure, cardiovascular disease and diabetes mellitus // Expert Rev. Cardiovasc. Ther. 2017;15(3):151-156. DOI: 10.1080/14779072.2017.1287563.

7. Monteiro J., Alves M.G., Oliveira P.F., Silva B.M. Pharmacological potential of methylxanthines: Retrospective analysis and future expectations // Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 2019;59(16):2597-2625. DOI: 10.1080/10408398.2018.1461607.

8. Faudone G., Arifi S., Merk D. The medicinal chemistry of caffeine // J. Med. Chem. 2021;64(11):7156-7178. DOI: 10.1021/acs.jmedchem.1c00261.

9. Nehlig A. Interindividual differences in caffeine metabolism and factors driving caffeine consumption // Pharmacol. Rev. 2018;70(2):384-411. DOI: 10.1124/pr.117.014407.

10. Kadi A.A., El-Tahir K.E.H., Jahng Y., Kahman A.F.M.M. Synthesis, biological evaluation and Structure Activity Relationships (SARs) study of 8-(substituted)aryloxycaffeine // Arab. J. Chem. 2019;12(8):2356-2364. DOI: 10.1016/j.arabjc.2015.02.021.

11. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств / под ред. А.Н. Миронова. М.: Гриф и К, 2012. Ч. 1. 944 с.

12. Methods for Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria That Grow Aerobically. 11th ed. 2018. URL: https://clsi.org/standarts/products/microbiology/documents/m07/ (дата обращения: 02.12.2022).