ПРИРОДНЫЕ ХЛОРИНОВЫЕ ФОТОСЕНСИБИЛИЗАТОРЫ И ПОТЕНЦИРУЮЩИЕ АГЕНТЫ ДЛЯ АНТИМИКРОБНОЙ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ
Аннотация
Данные всемирной организации здравоохранения свидетельствуют, что эра антибиотиков постепенно подходит к концу, и вероятность открытия новых классов антимикробных препаратов оценивается как низкая, необходимо найти альтернативные технологии для борьбы с антибиотикорезистентными микроорганизмами. Ключевой вопрос, на который необходимо ответить в последние годы: станет ли антимикробная фотодинамическая терапия (АФДТ) альтернативой стандартному лечению локализованных инфекций в той мере, в какой этот метод был принят медицинским сообществом при лечении поверхностных опухолей. Наши и многие другие исследования, описанные в данном обзоре, действительно показывают, что АФДТ имеет хороший потенциал, чтобы занять важное место среди ряда методов уничтожения резистентных микробов. Однако многое, если не все, будет зависеть от появления когорты врачей, готовых принять эту новую парадигму. В обзоре рассмотрены природные хлориновые фотосенсибилизаторы (ФС), используемые в АФДТ. Представлены соответствующие молекулярные структуры макрогетероциклов, сопоставлен и кратко обсужден ряд важных результатов по фотодинамической инактивации как музейных, так и нозокомиальных антибиотикорезистентных микроорганизмов in vitro. Проанализированы возможные пути потенцирования антимикробной активности хлориновых ФС путем использования соединений не макрогетероциклической природы. Доказано, что катионные макрогетероциклы являются наиболее эффективными агентами для элиминации как грамположительных, так и грамотрицательных патогенов при соответствующем облучении. Среди них важное место занимают производные хлорофилла - они малотоксичны для клеток млекопитающих, разрушаются при облучении и быстро выводятся из организма. Показано, что сильное потенцирование АФДТ путем добавления неорганических солей или полимеров в растворы ФС без роста темновой токсичности будет представлять особый интерес в ближайшие годы. Таким образом, разработка специальных лекарственных форм, содержащих как ФС, так и потенцирующий агент, а также сочетание АФДТ с традиционными методами лечения локализованных инфекций может вывести лечение микробных инфекций на качественно новый уровень.
Для цитирования:
Кустов А.В. Натуральные хлориновые фотосенсибилизаторы и потенцирующие агенты для антимикробной фотодинамической терапии. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 12. С. 32-40. DOI: 10.6060/ivkkt.20236612.6902.
Литература
WHO. WHO Library Cataloguingin-Publication Data. Anti-microbial resistance: global report on surveillance. 2014. P. 1–232.
Laxminarayan R., Matsoso P., Pant S., Brower C., Røttingen J-A., Klugman K., Davies S. // Lancet. 2016. V. 387. P. 168–175. DOI: 10.1016/S0140-6736(15)00474-2.
Banin E., Hughes D., Kuipers O.P. // FEMS Microbiol. Rev. 2017. V. 41. P. 450-452. DOI: 10.1093/femsre/fux016.
Biel M.A. Photodynamic therapy of bacterial and fungal bio-film infections. In: Photodynamic Therapy. Methods and Protocols. Ed. by C.J. Gomer. Berlin: Springer Dordrecht Heidelberg London. 2010. P. 175-94. DOI: 10.1007/978-1-60761-697-9_13.
Maisch T. // Photochem. Photobiol. Sci. 2015. V. 14. P. 1518-1526. DOI: 10.1039/c5pp00037h.
Yao L., Rong Q., Zaat S.A.J., Breukink E., Heger M. // J. Clin. Transl. Res. 2015. V. 1. P. 140-67. DOI: 10.18053/ jctres.201503.002.
Czaplewski L., Bax R., Clokie M., Dawson M., Fairhead H. // Lancet Infect. Dis. 2016. V. 16. P. 239-51. DOI: 10.1016/S1473-3099(15)00466-1.
Wainwright M., Maisch T., Nonell S., Plaetzer K., Almeida A., Tegos G.P., Hamblin M.R. // Lancet Infect. Dis. 2017. V. 17. P. e49-e55. DOI: 10.1016/S1473-3099(16)30268-7.
Kustov A.V., Berezin D.B., Strelnikov A.I., Lapochkina N.P. Antitumor and Antimicrobial Photodynamic Therapy: Mechanisms, Targets, Clinical and Laboratory Studies: a Guide. Ed. by A.K. Gagua. M.: Largo. 2020. 108 p. (in Russian).
Bonnett R. Chemical aspects of photodynamic therapy. Lon-don: VHC Publ. 2000. DOI: 10.1201/9781482296952.
Van Straten D., Mashayekhi V., de Bruijn H.S., Oliveira S., Robinson D.J. // Cancers. 2017. V. 9. P. 1–54. DOI: 10.3390/cancers9020019.
Kustov A.V., Privalov O.A., Strelnikov A.I., Koifman O.I., Lubimtsev A.V. // J. Clin. Med. 2022. V. 11. P. 233. DOI: 10.3390/jcm11010233.
Hamblin M.R. // Curr. Opin. Microbiol. 2016. V. 33. P. 67–73. DOI: 10.1016/j.mib.2016.06.008.
Hamblin M.R. // Expert. Rev. Anti. Infect. Ther. 2017. V. 15. P. 1059–1069. DOI: 10.1080/14787210.2017.1397512.
Kustov A.V., Garas’ko E.V., Belykh D.V., Khudyaeva I.S., Startseva O.M., Makarov V.V., Strel’nikov A.I., Berezin D.B. // Uspekhi Sovrem. Estestvozn. 2016. V. 12. P. 263-268 (in Russian). DOI: 10.17513/use.36297.
Kustov A.V., Belykh D.V., Smirnova N.L., Venediktov E.A., Kudayarova T.V. // Dye. Pigment. 2018. V. 149. P. 553–559. DOI: 10.1016/j.dyepig.2017.09.073.
Kustov A.V., Kustova T.V., Belykh D.V., Khudyaeva I.S., Berezin D.B. // Dye. Pigment. 2020 V. 173. P. 107948. DOI: 10.1016/j.dyepig.2019.107948.
Suvorov N., Pogorilyy V., Diachkova E., Vasil’ev Y., Mironov A., Grin M. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 6392. DOI: 10.3390/ijms22126392.
Berezin D.B., Kruchin S.O., Kukushkina N.V., Venediktov E.A., Koifman M.O., Kustov A.V. // Photo-chem. 2023. V. 3. P. 171–186. DOI: 10.3390/photochem3010011.
Kikuchi T., Mogi M., Okabe I., Okada K., Goto H. // Int. J. Mol. Sci. 2015. V. 16. P. 24111-24126. DOI: 10.3390/ijms 161024111.
Cieplik F., Deng D., Crielaard W., Buchalla W., Hellwig E., Al-Ahmad A., Maisch T. // Crit. Rev. Microbiol. 2018. V. 44. P. 571-589. DOI: 10.1080/1040841X.2018.1467876.
Caterino M., D'Aria F., Kustov A.V., Belykh D.V., Khudyaeva I.S. // Int. J. Biol. Macromol. 2020. V. 145. P. 244–251. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.12.152.
Kustov A.V., Morshnev Ph.K., Kukushkina N.V., Smirnova N.L., Berezin D.B. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 5294. DOI: 10.3390/ijms23105294.
Kustov A.V., Berezin D.B., Zorin V.P., Morshnev P.K., Kukushkina N.V. // Pharmaceutics. 2023. V. 15. P. 61. DOI: 10.3390/pharmaceutics15010061.
Brandis A.S., Salomon Y., Schetz A. Chlorophyll sensitizers in photodynamic therapy. In: Chlorophylls and bacterio-chlorophylls: biochemistry, biophysics, functions and application. Ed. by B. Grimm, R.J. Porra, W. Rüdiger, H. Scheer. Berlin: Springer. 2006. P. 461-83. DOI: 10.1007/1-4020-4516-6_32.
Trukhacheva T.V., Shlaykhtin S.V., Novikov G.A., Istomin Yu.A. Fotolon (Photolon) – a new photosensitizer for photodynamic therapy. Minsk: RUP Belmedpreparaty. 2006. 64 p. (in Russian).
Lee J.Y., Diaz R.R., Cho K.S., Lim M.S., Chung J.S., Kim W.T., Ham W.S., Choi Y.D. // J. Urol. 2013. V. 190. P. 1192–1199. DOI: 10.1016/j.juro.2013.04.077.
Zhidomorov N.Yu., Nazarenko O.A., Demidov V.I., Kustov A.V., Kukushkina N.V. // Biomed. Photonics. 2022. V. 11. P. 23–32. DOI: 10.24931/2413–9432–2022–11-2-23-32.
Kustov A.V., Morshnev Ph.K., Kukushkina N.V., Krestyaninov M.A., Smirnova N.L. // Comp. Rend. Chim. 2022. V. 25. P. 97–102. DOI: 10.5802/crchim.158.
Giovannetti R. The use of spectrophotometry UV-Vis for study of porphyrins. In: Nanotechnology and nanomaterials. Micro to nano spectroscopy. Ed. by J. Uddin. Rijeka: In Tech Europe. 2012. P. 87-108. DOI: 10.5772/38797.
Shukhto O.V., Khudyaeva I.S., Belykh D.V., Berezin D.B. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 11. P. 86-96.
Zenkevich E., Sagun E., Knyukshto V., Schulga A., Mironov A. // Photochem. Photobiol. B Biology. 1996. V. 33. P. 171-180. DOI: 10.1016/1011-1344(95)07241-1.
Drulis−Kawa Z., Bednarkiewicz A., Bugla G., Stręk W., Doroszkiewicz W. // Adv. Clin. Exp. Med. 2006. V. 15. P. 279–283.
Kustov A.V., Kukushkina N.V., Lyalyakina E.V., Solomonova N.N., Gagua A.K., Koifman O.I., Berezin D.B. Monocationic chlorin as a photosensitizer for efficient pho-toinactivation of Gramnegative antibiotic resistant microorganisms. Dokl. Phys. Chem. 2023. V. 508. P. 59-63 (in Russian). DOI: 10.31857/S2686953523700164.
Malik Z., Ladan H., Nitzan Y. // J. Photochem. Photobiol. B. 1992. V. 14. P. 262–266. DOI: 10.1016/1011-1344(92)85104-3.
Tegos G.P., Anbe M., Yang C., Demidova T.N., Satti M. // Antimicrob. Agents Chemother. 2006. V. 50. P. 1402-1410. DOI: 10.1128/AAC.50.4.1402-1410.2006.
Kustov A.V., Belykh D.V., Smirnova N.L., Khudyaeva I.S., Berezin D.B. // J. Chem. Thermodyn. 2017. V. 115. P. 302–306. DOI: 10.1016/j.jct.2017.07.031.
Brusov S.S., Efremenko A.V., Lebedeva V.S., Shchepelina E.Y., Ponomarev Ph.V., Feofanov A.V., Mironov A.F., Grin M.A. // Russ. Biother. J. 2015. V. 14. P. 87–92. DOI: 10.17650/1726-9784-2015-14-4-87-92.
Schwartzberg L.S., Navari R.M. // Adv. Ther. 2018. V. 35. P. 754–767. DOI: 10.1007/s12325-018-0707-z.
Amani A., York P., de Waard H., Anwar J. // Soft Matter. 2011. V. 7. P. 2900-2908. DOI: 10.1039/C0SM00965B.
Kustov A.V., Morshnev Ph.K., Shukhto O.V., Smirnova N.L., Kukushkina N.V., Koifman O.I., Berezin D.B. // Izv.. AN Ser. Khim. 2023. V. 72. P. 566-573 (in Russian).
Fromm-Dornieden C., Rembe J.D., Schäfer N., Böhm J., Stuermer E.K. // J. Med. Microbiol. 2015. V. 64. P. 407-414. DOI: 10.1099/jmm.0.000034.
Grin М.А., Brusov S.S., Shchepelina E.Y., Ponomarev P.V., Khrenova M.K., Smirnov A.S., Lebedeva V.S., Mironov A.F. // Mendeleev Commun. 2017. V. 4. P. 338-340. DOI: 10.1016/j.mencom.2017.07.005.
Likhonina A.E., Berezin M.B., Krest’yaninov M.A., Berezin D.B. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 10. P. 29-39. DOI: 10.6060/ivkkt.20216410.6464.
