Actividad antibacteriana y evaluacion farmacodinamica de Derivados arilmercaptoquinonicos sobre staphylococcus aureus Y enterococcus spp. Multirresistentes

Abstract

En abril del año 2015, la organización mundial de la salud (OMS), presentó un informe que reveló la situación actual en torno a la resistencia a antimicrobianos de 114 países, lo que dejó en evidencia un preocupante escenario: el fenómeno de la resistencia se encuentra diseminado en todo el orbe y está presente en una gran variedad de patógenos responsables de infecciones comunes, tales como: las del tracto urinario, la gonorrea, la diarrea, la neumonía y la sepsis. Dentro de estos agentes se encuentran diversos bacilos Gram negativos, Staphylococcus aureus resistente a meticilina y Enterococcus spp. resistente a vancomicina, siendo estos últimos responsables de enfermedades con altos índices de mortalidad, como son la sepsis y la endocarditis. A este escenario se suma el escaso avance e inversión por parte de las grandes industrias farmacéutica en el desarrollo de nuevos antimicrobianos. Frente a esto, el año 2010, la Sociedad Americana de Enfermedades Infecciosas (IDSA) en conjunto a otras entidades, lanzaron el programa “The 10x‘20 Initiative: Pursuing a Global Commitment to Develop 10 New Antibacterial Drugs by 2020”, una iniciativa que busca hacer un llamado a los diferentes actores de la salud pública mundial, a incentivar el desarrollo de nuevas entidades moleculares (NEMs) con actividad antimicrobiana para el año 2020. El Laboratorio de Desarrollo de Fármacos de la Universidad de Chile ha trabajado en la desarrollo de compuestos arilmercaptoquinonicos diseñados racionalmente a partir de la estructura de la ubiquinona, buscando intervenir la cadena de transportadora de electrones bacteriana (CTeB). Resultados previos han demostrado que los compuestos obtenidos poseen una interesante actividad sobre bacterias Gram positivas tales como S. aureus resistente a meticilina, S. aureus sensible a meticilina y E. faecalis. De la serie de compuestos sintetizados destacaron; DFUCh-O5 y DFUCh-P4. En la presente investigación se buscó determinar el potencial de aplicación terapéutica de los derivados sintetizados y con ello discernir cuál es el mejor candidato para poder avanzar a fases preclínicas que consideren la utilización de modelos animales. En primer término, se estudió la toxicidad de los compuestos sobre células humanas y murinas a través del método 15 de MTT. Además, se determinaron los valores Concentración Inhibitoria Mínima90 (CIM90) y Concentración Bactericida Minima90 (CBM90) para los derivados en estudio de acuerdo a las normas de CLSI, sobre población de aislamientos clínicos de S. aureus y E. faecium multirresistentes, obtenidos desde distintos sitios estériles (sangre, huesos, etc.) y diferentes centros hospitalarias de todo Chile durante el año 2014, provistos por el Instituto de Salud Pública de Chile. Se caracterizó la actividad antibacteriana de los derivados, a través de la cuantificación del efecto post-antibiótico, el estudios de las curvas de muerte de los derivados, el potencial de inducción de mutaciones de los derivados sobre cultivos expuesto en forma aguda y crónica a estos. Por otra parte, se evaluó la actividad de los compuestos en asociación con linezolid, vancomicina y daptomicina, por determinación del índice de CFI (Concentración Fraccionaria Inhibitoria). Adicionalmente, se determinó el porcentaje de unión a albumina de los derivados y se estudió cómo influye esta proteína en la actividad de los compuestos in vitro. Por último, se estudió la efectividad in vivo utilizando un modelo de infección en larvas de Galleria mellonella. Se evidenció que DFUCh-O5 y DFUCh-P4 no afectan la viabilidad de células mamíferas; HeLa, SH-SY5Y y H4-II-E-C3, a las concentraciones en que son activos como antibacterianos. Los compuestos poseen CIM90 similar a la exhibida por vancomicina sobre los aislamientos clínicos de S. aureus resistentes a meticilina. Frente a los aislamientos de E. faecium resistentes a vancomicina estudiados, DFUCh-P4 resultó 64 veces más activo que vancomicina y DFUCh-O5 128 veces más activo que esté fármaco. Los derivados son bactericidas en todos los aislamientos estudiados. En los estudios de cinética de muerte, los compuesto tardaron menos de 2 horas en reducir el 99,9% de la población bacteriana ensayada. Los derivados no tienen efecto post antibiótico significativo sobre las especies S. aureus y Enterococcus sp. prototipo. Ambos derivados tienen potencial de inducir mutaciones frente a una exposición aguda y cronica en S. aureus resistente a meticilina, pero estas mutaciones no se mantienen en la generaciones sucesivas de la población bacteriana. DFUCh-P4 y DFUCh-O5 poseen la misma 16 efectividad que vancomicina sobre los modelos de infección en G. mellonela provocado por S. aureus sensible a meticilina o E. faecalis. En este trabajo se demostró, que los derivados poseen potencial terapéuticos como compuestos antibacterianos de uso humano, ya que poseen una alta actividad sobre bacterias Gram positivas multirresistentes y no afectan la viabilidad de células mamíferas

In April 2015, the World Health Organization (WHO) presented a report that revealed the current situation regarding antimicrobial resistance in 114 countries, which revealed a dangerous scenario: the phenomenon of resistance It is disseminated throughout the world and is present in a wide variety of pathogens responsible for common infections, such as those of the urinary tract, gonorrhea, diarrhea, pneumonia and sepsis. Among these agents are Gram-negative bacilli, methicillinresistant Staphylococcus aureus (MRSA) and Enterococcus sp. Resistant to vancomycin (ERV), are the last responsible for diseases with high mortality rates, such as child sepsis and endocarditis. Added to this scenario is the scarce advancement and investment by large pharmaceutical companies in the development of new antimicrobials. In response to this, in 2010, the American Society for Infectious Diseases (IDSA), together with other entities, launched the program "The 10x'20 Initiative: Looking for a global commitment to develop 10 new antibacterial drugs by 2020", an initiative that. The Drug Development Laboratory of the University of Chile has worked on the development of new resources for the development of new molecular entities (NEMs) with antimicrobial activity for the year 2020. Arilmercaptoquinonics compounds rationally designed from the structure of ubiquinone, looking to block the bacterial electron transport chain (CTeB). Previous results have shown that the compounds obtained have an interesting activity on Gram-positive bacteria such as S. aureus susceptible to methicillin, MRSA and Enterococcus faecalis. From the series of synthesized compounds, it highlighted; DFUCh-O5 and DFUCh-P4. In the present investigation, we sought to determine the potential of therapeutic application of the synthesized derivatives and thereby discern which is the best candidate to be able to advance to preclinical phases that consider the use of animal models. First, the toxicity of the compounds was studied on human and murine cells through the MTT method. The values MIC90 and MBC90 were determined for the derivatives under study according to CLSI standards, on population of clinical isolates of Staphylococcus aureus and Enterococcus faecium multiresistant, isolated from different sterile sites (blood, bones, etc.) and different 18 hospital centers of Chile during 2014, provided by the Institute of Public Health of Chile. The antibacterial activity of the derivatives was characterized, through the quantification of the post-antibiotic effect, the studies of the time-kill curves of the derivatives, the potential for the induction of mutations of the derivatives on cultures exposed in acute and chronic form to these. On the other hand, the activity of the compounds in association with linezolid, vancomycin and daptomycin was evaluated by determining the CFI index (Fractional Inhibitory Concentration) In addition, the albumin binding percentage of the derivatives was determined and this protein was studied. in the activity of the compounds in vitro Finally, effectiveness was studied in vivo using a model of infection in larvae of Galleria mellonella. Evidence of DFUCh-O5 and DFUCh-P4 does not affect the viability of mammalian cells; HeLa, SH-SY5Y and H4-II-E-C3, at concentrations that are active as antibacterial drugs. The compounds possess a vancomycin-like activity on the clinical isolates of S. aureus resistant to methicillin. Faced with the isolates of vancomycin-resistant E. faecium studied, DFUCh-P4 was 64 times more active than vancomycin and DFUCh-O5 was 128 times more active than the drug. The activity exhibited is bactericidal in all isolates studied. In studies of death kinetics, isolation took less than hours to reduce 99.9% of the bacterial population tested. The compounds have no significant post-antibiotic effect on S. aureus and Enterococcus spp. prototype. Both derivatives have the potential to induce mutations in the face of acute and chronic MRSA exposure, but these mutations are not maintained in successive generations of the bacterial population. DFUCh-P4 and DFUCh-O5 have the same effectiveness than vancomycin on G. mellonela model infection by S. aureus or E. faecalis. In this study it was demonstrated that the derivatives have therapeutic potential as antibacterial compounds for human use, since they have a high activity on multiresistant Gram positive bacteria and do not affect the viability of mammalian cells