PL226255B1

PL226255B1 - Medical use of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide

Info

Publication number: PL226255B1
Application number: PL395785A
Authority: PL
Inventors: Urszula Kosikowska; Monika Pitucha; Anna Malm; Barbara Rajtar; Małgorzata Polz-Dacewicz
Original assignee: Univ Medyczny W Lublinie
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2017-07-31
Also published as: PL395785A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest zastosowanie N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu jako substancji o niskiej toksyczności, hamującej namnażanie i tworzenie biofilmu przez pałeczki z gatunków Haemophilus influenzae i H. parainfluenzae.The subject of the invention is the use of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide as a substance of low toxicity, inhibiting the reproduction and formation of biofilm by rods from Haemophilus influenzae species and H. parainfluenzae.

Substancja o aktywności będącej przedmiotem wynalazku znana jest z publikacji [Pitucha i wsp., Heteroatom Chemistry, 2010, 21(4), 215-221]. W artykule tym wykazano na przykładzie szczepów referencyjnych bakterii, rosnących w warunkach tlenowych, że związek będący przedmiotem wynalazku wykazuje działanie przeciwbakteryjne.The substance with the activity being the subject of the invention is known from the publication [Pitucha et al., Heteroatom Chemistry, 2010, 21 (4), 215-221]. This article demonstrates that the compound of the invention exhibits antibacterial activity on the basis of reference bacterial strains growing under aerobic conditions.

Nieoczekiwanie okazało się, że pochodna będąca przedmiotem wynalazku może znaleźć nowe zastosowanie do wytwarzania preparatów przeciwdrobnoustrojowych przeznaczonych do eradykacji zakażeń wywołanych pałeczkami hemofilnymi, zwłaszcza patogennym gatunkiem H. influenzae i oportunistycznym H. parainfluenzae, tworzącym biofilm.Surprisingly, it turned out that the derivative, which is the subject of the invention, can find a new application for the production of antimicrobial preparations intended for the eradication of infections caused by hemophilic bacilli, especially pathogenic H. influenzae and opportunistic biofilm-forming H. parainfluenzae.

Bakterie z rodzaju Haemophilus są niewielkimi Gram-ujemnymi pałeczkami o dużych wymaganiach wzrostowych. Diagnostyka zakażeń wywołanych przez te drobnoustroje jest trudna, m.in. ze względu na problemy w izolacji i hodowli oraz powszechność występowania niektórych gatunków jako składnika mikroflory układu oddechowego. Dominującym gatunkiem wchodzącym w skład flory fizjologicznej jamy nosowo-gardłowej osób zdrowych jest H. parainfluenzae. Znacznie rzadziej organizm ludzki, zwłaszcza błony śluzowe dróg oddechowych dzieci poniżej 5 r.ż., kolonizuje najbardziej patogenny wśród pałeczek hemofilnych gatunek H. influenzae, zwłaszcza szczepy z polisacharydową otoczką typu b (Hib). Bakterie te mogą być czynnikiem etiologicznym wielu chorób, począwszy od przewlekłych zakażeń układu oddechowego po niebezpieczne dla życia infekcje, jak zapalenie nagłośni czy opon mózgowo-rdzeniowych (śmiertelność szacuje się tu na około 5-7%). Chorobom tym mogą towarzyszyć powikłania: utrata słuchu, zaburzenia mowy, opóźnienie rozwoju umysłowego, zaburzenia ruchowe, utrata wzroku. Po wprowadzeniu do powszechnego użycia szczepionki zapadalność na choroby inwazyjne wywołane wśród dzieci przez tę bakterię znacząco się obniżyła. H. influenzae może powodować również zapalenie płuc, przy którym śmiertelność dochodzi do 30% i która może wystąpić głównie u osób w podeszłym wieku oraz z towarzyszącymi chorobami. Inne schorzenia wywoływane przez Hib to: zapalenie szpiku kostnego, zapalenie stawów, posocznica, ropowica tkanki podskórnej, ropnie. Obecnie w etiologii wielu zakażeń rośnie znaczenie nie typujących się szczepów bezotoczkowych H. influenzae (NTHi - non-typeable Haemophilus influenzae) oraz innych gatunków, uznawanych do tej pory za komensalne, zwłaszcza H. parainfluenzae.Bacteria of the genus Haemophilus are small, gram-negative rods with high growth requirements. The diagnosis of infections caused by these microorganisms is difficult, e.g. due to problems in isolation and breeding and the common occurrence of some species as components of the respiratory system microflora. The dominant species in the physiological flora of the nasopharynx of healthy people is H. parainfluenzae. Much less frequently, the human body, especially the mucosa of the respiratory tract of children under 5 years of age, colonizes the most pathogenic haemophilic species H. influenzae, especially strains with a polysaccharide shell of type b (Hib). These bacteria can be the etiological factor of many diseases, ranging from chronic infections of the respiratory system to life-threatening infections such as epiglottitis or meningitis (mortality is estimated here at about 5-7%). These diseases may be accompanied by complications: hearing loss, speech disorders, mental retardation, movement disorders, and blindness. After the vaccine became widely used, the incidence of invasive diseases caused by this bacterium among children decreased significantly. H. influenzae can also cause pneumonia, with a mortality rate of up to 30%, and which can occur mainly in the elderly and people with underlying disease. Other conditions caused by Hib are: osteomyelitis, arthritis, sepsis, phlegmon of the skin tissue, and abscesses. Currently, the importance of non-typeable non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi) strains and other species considered commensal, especially H. parainfluenzae, is growing in the etiology of many infections.

Gatunek H. parainfluenzae zasiedla głównie jamę ustną i drogi oddechowe zdrowych ludzi. Bakteria ta, chociaż rzadko, bywa izolowana jako czynnik etiologiczny infekcji o zróżnicowanym przebiegu i nieokreślonych rokowaniach, m.in.: zapalenia wsierdzia, opłucnej, ropni i ropniaków o różnej lokalizacji, zapalenia spojówek, dróg żółciowych, otrzewnej, szpiku kostnego, septycznego zapalenia stawów, posocznicy, zapalenia ucha środkowego, a także infekcji układu moczowo-płciowego. Sporadycznie gatunek ten bywa odpowiedzialny za infekcje pediatryczne górnych i dolnych dróg oddechowych, zapalenia wsierdzia lub opon mózgowych. Wprawdzie choroby, których przyczyną jest H. parainfluenzae rozwijają się niezwykle rzadko, jednak ostatnio odnotowuje się rosnącą częstość ich występowania.The species H. parainfluenzae mainly inhabits the oral cavity and respiratory tract of healthy people. This bacterium, although rarely, is sometimes isolated as an etiological factor of infections of various course and undefined prognosis, including endocarditis, pleurisy, abscesses and abscesses of various locations, conjunctivitis, biliary tract, peritoneum, bone marrow, septic arthritis. , sepsis, otitis media, as well as urogenital infections. Occasionally, this species is responsible for pediatric infections of the upper and lower respiratory tract, endocarditis or meningitis. Although diseases caused by H. parainfluenzae develop extremely rarely, their incidence has been increasing recently.

Do czynników ważnych dla chorobotwórczości wielu bakterii zaliczany jest biofilm - wysoko zorganizowana struktura, która niczym wielokomórkowy organizm poszukuje optymalnej strategii przetrwania. Stanowi on podstawową formę życia bakterii (w naturze ponad 95-99% drobnoustrojów rośnie jako biofilm), może występować na powierzchni zębów, na ścianach naczyń krwionośnych i pęcherza, na kamieniach moczowych lub żółciowych, a także na biomateriałach - cewnikach, implantach, sztucznych zastawkach serca lub soczewkach kontaktowych. Infekcje związane z tą formą życia mikroorganizmów często mają nawracający charakter i cechują się znaczną opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe. Fizyczna bliskość bakterii w biofilmie sprzyja ponadto wymianie genów warunkujących zjadliwość i lekooporność drobnoustrojów. Pałeczki hemofilne posiadają zdolność do tworzenia biofilmu zarówno na powierzchniach naturalnych jak i sztucznych, wykonanych np. z polistyrenu.The factors important for the pathogenicity of many bacteria include biofilm - a highly organized structure that, like a multicellular organism, seeks an optimal survival strategy. It is the basic form of bacteria life (in nature, over 95-99% of microorganisms grow as biofilm), it can occur on the surface of the teeth, on the walls of blood vessels and bladder, on urinary or gallstones, as well as on biomaterials - catheters, implants, artificial valves heart or contact lenses. Infections associated with this microbial life form are often recurrent and highly antimicrobial resistant. The physical proximity of bacteria in the biofilm also favors the exchange of genes that determine the virulence and drug resistance of microorganisms. Hemophilic sticks have the ability to create biofilm on both natural and artificial surfaces, e.g. made of polystyrene.

Przedmiotem wynalazku jest nowe zastosowanie N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5- dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu jako substancji przeciwdrobnoustrojowej o aktywności względem biofilmu H. influenzae i H. parainfluenzae.The subject of the invention is a new use of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide as an antimicrobial substance with activity against H. influenzae and H. parainfluenzae biofilm.

Związek może znaleźć zastosowanie jako substancja aktywna do wytwarzania preparatów przeciwdrobnoustrojowych do eradykacji pałeczek hemofilnych biofilmu na etapie jego tworzenia, jakoThe compound may find use as an active substance for the production of antimicrobial preparations for the eradication of hemophilic bacilli of a biofilm at the stage of its formation, as

PL 226 255 B1 czynników etiologicznych odpowiedzialnych za choroby infekcyjne oraz w preparatach odkażających, hamujących zdolność tych bakterii do tworzenia biofilmu, m.in. na biomateriałach.The etiological factors responsible for infectious diseases and in disinfecting preparations that inhibit the ability of these bacteria to form biofilm, incl. on biomaterials.

Pochodna będąca przedmiotem wynalazku aktywnie hamuje namnażanie pałeczek hemofilnych oraz ich wzrost w formie biofilmu, znanego czynnika warunkującego zakażenia m.in. endogenne i oportunistyczne, trudne w diagnostyce i leczeniu.The derivative that is the subject of the invention actively inhibits the multiplication of hemophilic bacilli and their growth in the form of a biofilm, a known factor conditioning infections, e.g. endogenous and opportunistic, difficult to diagnose and treat.

Celem oceny aktywności przeciwbakteryjnej N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu używano trzech szczepów referencyjnych, pochodzących z kolekcji ATCC: H. influenzae ATCC 10211, H. parainfluenzae ATCC 7901, H. parainfluenzae ATCC 51505 oraz 24 szczepów H. parainfluenzae i 9 szczepów H. influenzae, pochodzących ze zbiorów Katedry i Zakładu Mikrobiologii Farmaceutycznej z Pracownią Diagnostyki Mikrobiologicznej Uniwersytetu Medycznego w Lublinie. Dla każdego szczepu przygotowywano zawiesinę bakteryjną (inokulum) o gęstości wyjściowej 0.5 w skali McFarlanda - 150 x 10⁶ CFU (Colony Forming Units)/mL w 0.85% NaCl. Roztwór podstawowy badanego związku o stężeniu 50 mg/mL otrzymywano po rozpuszczeniu pochodnej w DMSO (dimetylu sulfotlenek).In order to assess the antibacterial activity of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide, three reference strains from the ATCC collection were used: H. influenzae ATCC 10211, H parainfluenzae ATCC 7901, H. parainfluenzae ATCC 51505 and 24 strains of H. parainfluenzae and 9 strains of H. influenzae from the collections of the Department of Pharmaceutical Microbiology with the Laboratory of Microbiological Diagnostics of the Medical University of Lublin. For each strain prepared bacterial suspension (inoculum) having a density output at 0.5 McFarland - 150 x 10 ⁶ CFU (Colony Forming Units) / ml in 0.85% NaCl. A stock solution of the test compound at 50 mg / mL was obtained after dissolving the derivative in DMSO (dimethyl sulfoxide).

Będące przedmiotem wynalazku nowe zatosowanie N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu, jako związku o niskiej toksyczności, aktywnego względem pałeczek hemofilnych oceniano metodą mikrorozcieńczeń badanej pochodnej w podłożu bulionowym tryptozowo-sojowym (TSB, Tripticasein Soy Broth, Biocorp) z dodatkiem suplementu HTMS (Haemophilus Test Medium Suplement, Oxoid), zawierającego NAD i hem - ważne dla tej grupy bakterii czynniki wzrostowe. Aktywność przedwbakteryjną wobec Haemophilus spp. oceniano w oparciu o wartość MIC (minimal inhibitory concentration - najmniejsze stężenie hamujące), definiowaną jako najniższe stężenie badanego związku w podłożu, przy którym wzrokowo nie obserwowano wzrostu bakterii w porównaniu z ich namnażaniem na podłożu kontrolnym. Zdolność do hamowania tworzenia biofilmu przez pałeczki Haemophilus spp. oceniano w oparciu o wartość MBIC (minimal biofilm inhibitory concentration - najmniejsze stężenie hamujące biofilm), definiowaną jako najniższe stężenie badanego związku w podłożu, przy którym wzrokowo nie obserwowano tworzenia biofilmu przez bakterie w porównaniu z powstawaniem tej struktury w podłożu kontrolnym.The inventive new use of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide as a compound of low toxicity, active against hemophilic bacilli was assessed by the method of micro-dilution of the test derivative in tryptic-soy broth (TSB, Tripticasein Soy Broth, Biocorp) with the addition of HTMS (Haemophilus Test Medium Supplement, Oxoid), containing NAD and heme - important growth factors for this group of bacteria. Antimicrobial activity against Haemophilus spp. Was assessed on the basis of the MIC value (minimal inhibitory concentration), defined as the lowest concentration of the tested compound in the medium in which visually no bacterial growth was observed compared to their propagation on the control medium. The ability to inhibit biofilm formation by Haemophilus spp. Was assessed based on the value of MBIC (minimal biofilm inhibitory concentration), defined as the lowest concentration of the test compound in the medium where no biofilm formation by bacteria was observed visually compared to the formation of of this structure in the control medium.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Wpływ N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu na namnażanie pałeczek Haemophilus influenzae i Haemophilus parainfluenzae.Effect of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide on the multiplication of Haemophilus influenzae and Haemophilus parainfluenzae rods.

Zdolność namnażania pałeczek hemofilnych badano w podłożu TSB + HTMS. Używano 96-dołkowych mikropłytek, w których metodą seryjnych rozcieńczeń roztworu wyjściowego w podłożu bulionowym uzyskiwano podwójne rozcieńczenia N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu w zakresie stężeń końcowych od 0,12 do 31,25 pg/mL. Następnie do każdego dołka dodawano po 2 pL zawiesiny drobnoustrojów o gęstości 0,5 w skali McFarlanda. Do studzienek, które stanowiły tło, wprowadzano bulion TSB + HTMS w ilości 200 pL, natomiast do studzienek kontrolnych, gdzie był obserwowany wzrost bakterii, wprowadzano podłoże bulionowe w ilości 198 pL, następnie dodawano po 2 pL zawiesiny bakteryjnej. Całkowita objętość płynu w każdym dołku wynosiła 200 pL. Tak przygotowane mikropłytki inkubowano w temperaturze 35 ± 2°C przez 18 godzin w atmosferze wzbogaconej w około 5% CO2 (zgodnie z wymaganiami dla bakterii mikroaerofilnych). Po inkubacji odczytywano wartość MIC wzrokowo i spektrofotometrycznie (BioTek ELx800) przy długości fali λ = 570 nm (OD570), po odjęciu wartości OD570 dla substancji zawieszonej w bulionie bez dodatku bakterii.The ability to multiply haemophilic sticks was tested in TSB + HTMS medium. 96-well microplates were used in which double dilutions of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide in the range of final concentrations from 0.12 to 31.25 pg / mL. Then, 2 µL of the 0.5 McFarland microbial suspension was added to each well. 200 pL of TSB + HTMS broth was introduced into the background wells, while 198 pL of broth was introduced into the control wells where bacterial growth was observed, then 2 pL of the bacterial suspension was added. Total fluid volume in each well was 200 pL. The microplates prepared in this way were incubated at 35 ± 2 ° C for 18 hours in an atmosphere enriched with about 5% CO2 (in accordance with the requirements for microaerophilic bacteria). After incubation, the MIC was read visually and spectrophotometrically (BioTek ELx800) at a wavelength λ = 570 nm (OD570), after subtracting the OD570 value for the substance suspended in the broth without the addition of bacteria.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Wpływ N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu na tworzenie biofilmu przez pałeczki Haemophilus influenzae i Haemophilus parainfluenzaeEffect of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide on biofilm formation by Haemophilus influenzae and Haemophilus parainfluenzae

Po sprawdzeniu intensywności namnażania badanych bakterii w podłożu bulionowym TSB + + HTMS bez i z dodatkiem analizowanej pochodnej, znad hodowli zlewano bulion, po czym ostrożnie czterokrotnie przepłukiwano płytkę z hodowlą wodą destylowaną, następnie do każdej studzienki dodawano po 190 pL 0,85% chlorku sodu i po 10 pL 2% fioletu krystalicznego (Color Gram 2 R1-F, bioMerieux) tak, aby końcowe stężenie barwnika wynosiło 0,1%. Płytki pozostawiano na 15 minut celem wybarwienia się komórek, następnie przepłukiwano wodą destylowaną, aby pozbyć się nadmiaru barwnika. W celu wywołania reakcji do każdej ze studzienek dodawano po 200 pl alkoholu izopropylowego (Color Gram 2 R3-F, bioMerieux), pozostawiano w temperaturze pokojowej na 10 min, aby umożliwić dyfuzję barwnika do alkoholu, następnie płytki umieszczono w czytniku BioTek ELx800 i odczytywano wyniki przy fali o długości λ = OD570.After checking the intensity of multiplication of the tested bacteria in the TSB + + HTMS broth without and with the addition of the analyzed derivative, the broth was poured over the culture, then the culture plate was carefully rinsed four times with distilled water, then 190 pL 0.85% sodium chloride was added to each well and 10 pL of 2% crystal violet (Color Gram 2 R1-F, bioMerieux) each so that the final dye concentration is 0.1%. Plates were left for 15 minutes to stain cells, then rinsed with distilled water to get rid of excess dye. In order to induce a reaction, 200 µl of isopropyl alcohol (Color Gram 2 R3-F, bioMerieux) was added to each of the wells, left at room temperature for 10 minutes to allow diffusion of the dye into the alcohol, then the plates were placed in the BioTek ELx800 reader and the results were read. at wavelength λ = OD570.

PL 226 255 B1PL 226 255 B1

W badaniach dotyczących aktywności N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu wobec pałeczek z rodzaju Haemophilus spp. wykazano po raz pierwszy (Tabela 1), że pochodna będąca przedmiotem wynalazku hamowała namnażanie szczepów referencyjnych obydwu gatunków pałeczek hemofilnych - H. parainfluenzae ATCC 7901 (MIC = 0,24 gg/mL), H. parainfluenzae ATCC 51505 (MIC = 7,82 gg/mL) i H. influenzae ATCC 10211 (MIC = 0,98 gg/mL) oraz szczepów klinicznych H. parainfluenzae (MIC = 0,24-31,25 gg/mL; wartość średnia MIC = 15,72 gg/mL) i H. influenzae (MIC = 0,24-31,25 gg/mL; wartość średnia MIC = 9,47 gg/mL). W nieco wyższych stężeniach analizowana pochodna wykazywała również zdolność hamowania tworzenia biofilmu przez wszystkie wymienione szczepy pałeczek hemofilnych - H. parainfluenzae ATCC 7901 (MBIC = 3,91 gg/mL), H. parainfluenzae ATCC 51505 (MBIC = 31,25 gg/mL) i H. influenzae ATCC 10211 (MBIC > 31,25 gg/mL) oraz szczepów klinicznych H. parainfluenzae (MBIC = 0,49 do > 31,25 gg/mL; wartość średnia MIC = 34,76 gg/mL oraz 7 szczepów o wartości MBIC dla biofilmu > 31,25 gg/mL) i H. influenzae (MBIC = 1,95 do > 31,25 gg/mL; wartość średnia MBIC = 21,48 gg/mL oraz 6 szczepów o wartości MBIC dla biofilmu > 31,25 gg/mL). Uzyskane wartości MIC wskazują, że w użytym zakresie stężeń większą wrażliwość na pochodną będącą przedmiotem wynalazku wykazywały komórki p l a n kto idalne gatunku H. influenzae w porównaniu z komórkami gatunku H. parainfluenzae. Odwrotna sytuacja wystąpiła w przypadku wzrostu pałeczek hemofilnych w postaci biofilmu - niższe stężenia N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu hamowały tworzenie biofilmu przez oportunistyczny gatunek H. parainfluenzae w porównaniu ze stężeniami potrzebnymi do zahamowania wzrostu w tej formie patogennego gatunku H. influenzae.In studies on the activity of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide against Haemophilus spp. It was demonstrated for the first time (Table 1) that the derivative that is the subject of the invention inhibited the multiplication of reference strains of both species of hemophilic bacilli - H. parainfluenzae ATCC 7901 (MIC = 0.24 gg / mL), H. parainfluenzae ATCC 51505 (MIC = 7.82 gg / mL) and H. influenzae ATCC 10211 (MIC = 0.98 gg / mL) and clinical strains of H. parainfluenzae (MIC = 0.24-31.25 gg / mL; mean MIC = 15.72 gg / mL) and H. influenzae (MIC = 0, 24-31.25 gg / mL; mean MIC value = 9.47 gg / mL). At slightly higher concentrations, the analyzed derivative also showed the ability to inhibit biofilm formation by all the haemophilic bacilli strains mentioned - H. parainfluenzae ATCC 7901 (MBIC = 3.91 gg / mL), H. parainfluenzae ATCC 51505 (MBIC = 31.25 gg / mL) and H. influenzae ATCC 10211 (MBIC> 31.25 gg / mL) and clinical strains of H. parainfluenzae (MBIC = 0.49 to> 31.25 gg / mL; mean MIC = 34.76 gg / mL and 7 strains with MBIC value for biofilm> 31.25 gg / mL) and H. influenzae (MBIC = 1.95 to> 31.25 gg / mL; mean MBIC value = 21.48 gg / mL and 6 strains with MBIC value for biofilm > 31.25 gg / mL). The obtained MIC values indicate that in the concentration range used, the cells of the genus H. influenzae showed greater sensitivity to the derivative according to the invention in comparison to cells of the species H. parainfluenzae. The opposite situation occurred in the case of the growth of hemophilic rods in the form of biofilm - lower concentrations of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide inhibited the formation of biofilm by opportunistic species H parainfluenzae compared to the concentrations needed to inhibit the growth of pathogenic H. influenzae in this form.

T a b e l a 1T a b e l a 1

Wpływ N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu na namnażanie (MIC) i tworzenie biofilmu (MBIC) przez pałeczki Haemophilus influenzae i Haemophilus parainfluenzaeEffect of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide on the multiplication (MIC) and biofilm formation (MBIC) by Haemophilus influenzae and Haemophilus parainfluenzae

Szczep Strain Stężenie pochodnej (gg/mL) Derivative concentration (gg / mL) Liczba szczepów (n) Number of strains (n) Namnażanie MIC (gg/mL) MIC multiplication (gg / mL) Biofilm MBIC (gg/mL) MBIC biofilm (gg / mL) Haemophilus parainfluenzae ATCC 7901 Haemophilus parainfluenzae ATCC 7901 0,24 0.24 1 1 0 0 3,91 3.91 0 0 1 1 Haemophilus parainfluenzae ATCC 51505 Haemophilus parainfluenzae ATCC 51505 7,82 7.82 1 1 0 0 31,25 31.25 0 0 1 1 Haemophilus influenzae ATCC 10211 Haemophilus influenzae ATCC 10211 0,98 0.98 1 1 0 0 >31,25 > 31.25 0 0 1 1 Haemophilus parainfluenzae Haemophilus parainfluenzae n = 24 n = 24 n = 24 n = 24 0,24 0.24 1 1 0 0 0,49 0.49 0 0 1 1 1,95 1.95 1 1 0 0 3,91 3.91 2 2 3 3 7,82 7.82 5 5 0 0 15,63 15.63 9 9 5 5 31,25 31.25 6 6 8 8 >31,25 > 31.25 0 0 7 7 Haemophilus influenzae Haemophilus influenzae n = 9 n = 9 n = 9 n = 9 0,24 0.24 1 1 0 0 0,49 0.49 2 2 0 0 0,98 0.98 2 2 0 0 1,95 1.95 0 0 1 1 3,91 3.91 1 1 0 0 15,63 15.63 1 1 0 0 31,25 31.25 2 2 2 2 >31,25 > 31.25 0 0 6 6

PL 226 255 B1PL 226 255 B1

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Wpływ N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu na przeżywalność komórek VeroEffect of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide on Vero cell survival

W badaniu zastosowano hodowlę komórek Vero z European Collection of Cell Cultures (ECACC - 84113001). Do hodowli komórek użyto podłoże MEM (Minimum Essential Medium Eagle, Sigma) z dodatkiem 10% surowicy (Sigma) oraz penicyliny (100 U/mL) i streptomycyny (100 μg/mL) (Polfa-Tarchomin, Polska). Hodowlę poddawano inkubacji w temperaturze 37°C w atmosferze 5% CO2. Po uzyskaniu jednolitej warstwy (monolayer), komórki odklejano od podłoża za pomocą 0,25% roztworu trypsyny (Sigma). Zawieszano ponownie w świeżym podłożu hodowlanym z dodatkiem 10% surowicy. Zawiesinę o gęstości 2 x 10⁴ komórek na dołek rozlewano do plastikowych 96-dołkowych płytek (NUNC) po 100 μL na dołek i prowadzono inkubację przez 24 godziny. Tak przygotowane hodowle komórek stosowano w badaniu cytotoksyczności.Vero cell culture from the European Collection of Cell Cultures (ECACC - 84113001) was used in the study. The MEM medium (Minimum Essential Medium Eagle, Sigma) with the addition of 10% serum (Sigma) and penicillin (100 U / mL) and streptomycin (100 μg / mL) (Polfa-Tarchomin, Poland) was used for cell culture. The culture was incubated at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO 2. After obtaining a uniform layer (monolayer), cells were detached from the support with a 0.25% trypsin solution (Sigma). Resuspended in fresh culture medium supplemented with 10% serum. The suspension at 2 x 10 ⁴ cells per well was dispensed into plastic 96-well plates (NUNC) at 100 µL per well and incubated for 24 hours. Cell cultures prepared in this way were used in the cytotoxicity study.

Pochodną będącą przedmiotem wynalazku rozpuszczano w DMSO (Sigma) celem uzyskania stężenia wyjściowego 50 mg/mL. Substancję rozcieńczano w podłożu hodowlanym z dodatkiem 2% surowicy do stężeń końcowych w zakresie 3,15-500 μg/mL. Z 24-godzinnej hodowli usuwano podłoże i dodawano badane substancje w odpowiednim stężeniu. Do kontroli hodowli komórek dodawano tylko płyn hodowlany z dodatkiem 2% surowicy. Jednocześnie badano cytotoksyczn ość DMSO jako rozpuszczalnika. Komórki poddane działaniu N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu inkubowano w 37°C w obecności 5% CO2 przez 48 godzin.The derivative of the invention was dissolved in DMSO (Sigma) to obtain a starting concentration of 50 mg / mL. The material was diluted in culture medium with the addition of 2% serum to final concentrations in the range of 3.15-500 μg / mL. The medium was removed from the 24-hour culture and the test substances were added in the appropriate concentration. For the cell culture control, only the culture fluid supplemented with 2% serum was added. At the same time, the cytotoxicity of DMSO as a solvent was investigated. Cells treated with N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide were incubated at 37 ° C in the presence of 5% CO 2 for 48 hours.

Cytotoksyczność pochodnej będącej przedmiotem wynalazku badano metodą mikroskopową poprzez ocenę morfologii komórek oraz przy użyciu testu formazanowego MTT (bromek [3(4,5-dimetyltiazolo-2-ilo)-2,5-difenylotetrazolowy]) według Takenouchi i Munekata. Test ten jest ilościowym kolorymetrycznym testem toksyczności, którego podstawą jest przekształcanie soli tetrazoliowych o zabarwieniu żółtym - MTT do fioletowo zabarwionego, nierozpuszczalnego w wodzie formazanu. Proces ten zachodzi w mitochondriach żywych komórek. Po rozpuszczeniu formazanu organicznym detergentem, stężenie barwnika mierzy się ilościowo. Po 48 godzinach inkubacji z badaną pochodną, do hodowli komórkowych dodawano po 10 μL roztworu MTT o stężeniu 5 mg/mL na dołek i inkubowano dalej przez 4 godziny w 37°C. Następnie dodawano po 100 μL wodnego roztworu zawierającego 50% dimetyloformamidu oraz 20% SDS i po całonocnej inkubacji dokonywano odczytu absorbancji w czytniku do płytek 96-dołkowych (Organon Teknika) przy długości fali λ = 540 i λ = 620 nm.The cytotoxicity of the derivative of the invention was investigated by microscopy by assessing the cell morphology and using the formazan test MTT ([3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium] bromide) according to Takenouchi and Munekata. This test is a quantitative colorimetric toxicity test based on the conversion of yellow-colored tetrazolium salts (MTT) to a violet colored, water-insoluble formazan. This process takes place in the mitochondria of living cells. After dissolving formazan with an organic detergent, the dye concentration is quantified. After 48 hours of incubation with the tested derivative, 10 µL of 5 mg / mL MTT solution was added to the cell cultures per well and incubated further for 4 hours at 37 ° C. Then, 100 μL of an aqueous solution containing 50% dimethylformamide and 20% SDS was added, and after an overnight incubation, the absorbance was read in a 96-well plate reader (Organon Teknika) at wavelength λ = 540 and λ = 620 nm.

Z otrzymanych pomiarów wyliczano % żywych komórek w hodowlach poddawanych działaniu badanej substancji, przyjmując absorpcję roztworu w komórkach kontrolnych za 100%. Miarą cytotoksyczności analizowanej pochodnej jest stężenie związku, przy którym ilość żywych komórek w hodowli in vitro została zredukowana do 50% w stosunku do komórek kontrolnych.From the obtained measurements, the% of viable cells in the cultures exposed to the test substance was calculated, assuming the absorption of the solution in the control cells as 100%. The measure of the cytotoxicity of the analyzed derivative is the concentration of the compound at which the amount of viable cells in the in vitro culture was reduced to 50% in relation to the control cells.

Zgodnie z otrzymanymi wynikami, w oparciu o definicję, stężenie cytotoksyczne N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu wobec komórek Vero wynosiło powyżej 200 μg/mL, co oznacza, że pochodna będąca przedmiotem wynalazku nie jest toksyczna dla komórek eukariotycznych w zakresach stężeń o działaniu przeciwbakteryjnym zarówno dla komórek planktoidalnych jak i dla struktury biofilmu tworzonego przez pałeczki hemofilne.According to the obtained results, based on the definition, the cytotoxic concentration of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide against Vero cells was above 200 μg / mL , which means that the derivative of the invention is not toxic to eukaryotic cells in the concentration ranges with antibacterial activity, both for planctoid cells and for the structure of the biofilm formed by hemophilic bacilli.

T a b e l a 2T a b e l a 2

Wpływ N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu na żywotność komórek Vero wyrażony jako procent żywych komórek w stosunku do hodowli kontrolnej.Effect of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide on Vero cell viability expressed as a percentage of viable cells compared to the control culture.

Stężenia substancji (pg/mL) Substance concentrations (pg / mL) % żywych komórek Vero % viable Vero cells N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H- pirazolo-1-karbotioamid N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H- pyrazole-1-carbothioamide DMSO DMSO 1 1 2 2 3 3 500 500 37,95 ± 7,7 37.95 ± 7.7 97,95 ± 0,4 97.95 ± 0.4 200 200 82,15 ± 5,7 82.15 ± 5.7 98,65 ± 0,6 98.65 ± 0.6 100 100 89 ± 6,6 89 ± 6.6 99,05 ± 0,6 99.05 ± 0.6 50 50 93,55 ± 4,2 93.55 ± 4.2 99,75 ± 0,4 99.75 ± 0.4 25 25 97,4 ± 1,7 97.4 ± 1.7 100 ± 0,0 100 ± 0.0 12,5 12.5 98,05 ± 1,8 98.05 ± 1.8 100 ± 0,0 100 ± 0.0

PL 226 255 B1 cd. tabeli 2PL 226 255 B1 cont. table 2

1 1 2 2 3 3 6,25 6.25 98,75 ± 2,0 98.75 ± 2.0 100 ± 0,0 100 ± 0.0 3,15 3.15 100 ± 0,0 100 ± 0.0 100 ± 0,0 100 ± 0.0 0 (kontrola) 0 (control) 100 ± 0,0 100 ± 0.0 100 ± 0,0 100 ± 0.0

Uzyskane wyniki, wskazujące na nową aktywność pochodnej N-etylo-3-amino-4-fenylo-5-okso-2,5-dihydro-1H-pirazolo-1-karbotioamidu wobec pałeczek Haemophilus influenzae i H. parainfluenzae pozwalają oczekiwać, że będzie ona stanowiła związek wyjściowy w wytwarzaniu środków lub leków o niskiej toksyczności i dobrej aktywności, profilaktycznej lub terapeutycznej w infekcjach wywołanych pałeczkami hemofilnymi.The obtained results, indicating a new activity of the N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide derivative against Haemophilus influenzae and H. parainfluenzae it was the starting compound in the production of agents or drugs with low toxicity and good prophylactic or therapeutic activity in infections caused by haemophilic bacilli.

Claims

1. Use of N-ethyl-3-amino-4-phenyl-5-oxo-2,5-dihydro-1H-pyrazole-1-carbothioamide, a compound of formula 1, as shown in the figure, as an antimicrobial substance for the preparation of a prophylactic agent or a drug to combat the biofilm of Haemophilus influenzae and Haemophilus parainfluenzae at the stage of its formation.