8 Polymyxins
Polymyxins egy osztály kationos ciklikus decapeptides jelenléte jellemez öt pozitív töltésű amin maradékok, a di-amino-vajsav (Dab), valamint egy lipofil farka, mint látható, a szerkezet polimixin B1 (50). Erős aktivitást mutatnak Gram-negatív baktériumok ellen, és először klinikailag alkalmazták az 1950-es években, de a felhasználást korlátozták a toxicitási jelentések, különösen a nephrotoxicitás. Az elmúlt évtizedben azonban a multi-gyógyszer-rezisztens Gram-negatív baktériumok növekvő prevalenciájával újjáéledt a polimixinek végső gyógyszerként történő alkalmazása .
a jelenlegi polimixin terápiának számos hátránya van. A leggyakoribb készítmény klinikai használata a prodrug, Polimixin E (Colistint) (51) néven ismert CMS (Colistint metán szulfonát), amely fejlesztették ki az 1960-as években, mint a kevésbé toxikus adagolás formájában. Azonban, mint egy prodrug öt szulfonilált aminocsoport, a farmakokinetika bonyolult, nem jól ismert. A Polymyxin B-t lassú infúzióval szulfátsóként adagolják az akut toxikológiai hatások leküzdésére, de a nephrotoxicitással kapcsolatos aggodalmak az optimális adagoláshoz vezetnek. A” második generációs ” polimixin javított terápiás indexgel, valamint a modern PK–PD módszerrel kifejlesztett adagolási rend előnyös kiegészítője lenne a fegyverzetnek a multirezisztens Gram-negatív fertőzések ellen.
a polimixinek hatásmechanizmusa nem teljesen ismert. A polimixinek a gram-negatív baktériumok külső membránjának negatív töltésű lipopoliszacharidjához (LPS) kötődnek és megzavarják, lehetővé téve a polimixin (és más gyógyszerek) átjutását a periplazmikus térbe. Bár a polimixinek kationos amfifil molekulák, a külső membránhoz való kötődés és felismerés specifikus. A zsír-Acil lánc és az 1. aminosav törlése polimixin B nonapeptidhez (PMBN, (52)) vezet, amely bár lényegesen kevésbé aktív, mint a polimixin B, megtartja a gram-negatív baktériumok külső membránjának permeabilitását. A PMBN enantiomerje azonban nem permeabiliser . Kidolgozták az LPS erősen konzervált hidrofób lipid A-jához kötődő polimixin modelljét , amely az LPS komplexben lévő polimixin NMR-vizsgálata alapján készült. Ebben a modellben a pozitív töltésű aminok kölcsönhatásba lépnek az LPS foszfátjaival, míg a lipofil farok és a mag lipofil aminosav 6-7 régiója kölcsönhatásba lép az LPS lipid farkával. Kimutatták, hogy bizonyos, jelentős antibakteriális aktivitással nem rendelkező polimixin-származékok kötődnek az LPS-hez, és a baktériumokat más antibiotikumok hatására is áteresztik.
A szerkezet–aktivitási összefüggések, a polymyxins volt átfogóan felül 2010-ben, mivel ez a dátum fejlemények történtek, a medicinal chemistry, illetve a pre-klinikai vizsgálatok irányul, mind csökkenti toxicitás növelésével tevékenység, különösen a szemben kialakuló multi-gyógyszer-rezisztens törzsek.
Polymyxins exhibit nephrotoxicity at levels close to the therapeutic dose, as well as a number of poorly characterised acute toxicological effects. A nephrotoxicitás mechanizmusát jelenleg vizsgálják, azonban úgy gondolják, hogy összefügg a molekula kationos jellegével és a vese proximális tubuláris epiteliális sejtjein belüli felhalmozódással, a több ligand receptor, a megalin által közvetített felvételsel . Citotoxicitás határozták meg a cella típusok, amelyek a kábítószer halmozódik fel, például az emberi vese proximális csöves (HK-2) sejtek, vagy proximális csövet epithelialis (PTEC) sejtek, illetve járhat mitokondriális kárt, vagy a részvétel a reaktív oxigén fajok.
az elmúlt években számos megközelítést alkalmaztak a polimixinek toxicitásának csökkentésére és terápiás indexének javítására. Az új polimixin-származékok teljes szintézise szilárd fázisú peptidszintézis útján volt a fő út, amely lehetővé tette a polimixin szerkezetének bármely pontján történő manipulációt. Félig-szintézis kezdve polimixin maga is már széles körben használt, a rajz, a képesség, a különböző enzimek, hogy szelektíven ragaszkodjatok a lipofil farok tripeptide lánc egyes pozíciók. A Dab-maradékok terminális aminocsoportjainak szelektív védelme is megvalósult, lehetővé téve a nonapeptid különböző származékainak félszintézisét.
beszámoltak arról, hogy a lipofil farok és az 1 aminosav eltávolítása a polimixin B nonapeptid (PMBN) (52) elhagyásához a nephrotoxicitás és az antibakteriális aktivitás jelentős csökkenéséhez vezet, miközben megőrzi a molekula azon képességét, hogy a baktériumokat más antibiotikumok hatására permeabilizálja. Ez a csökkentés a toxicitás a közelmúltban megerősítette in vivo vizsgálatok az AstraZeneca , amelyben kórszövettani vizsgálata feltárta, jelentős változás a vesék a kezelt patkányokban colistint, mint azok, kezelt PMBN vagy a jármű ellenőrzése.
a zsír-Acil láncot nem tartalmazó származékok sorozatában a Katsuma és munkatársai Pseudomonas-specifikus polimixin analógokat vizsgáltak . A polimixin zsír-Acil láncának és 1.aminosavának az összes bázikus szermaradékkal, például a Dab-Dab-Dab lánccal (53a) való helyettesítése in vitro erős és szelektív Pseudomonas aktivitást eredményezett, de az egérben fokozott akut toxicitást mutatott. Egy kis hidrofil aminosav az N-terminálon (di-amino propionsav (Dap) vagy szerin) (53b, c) in vitro Pseudomonas aktivitást eredményezett,amely hasonló volt a polimixin B-hez. A DAP analóg (53B) 4,9-szer kevesebb akut toxicitást mutatott, mint az egérben lévő polimixin B. A vesetoxicitásra gyakorolt hatásról ebben a sorozatban nem számoltak be.
az Északi antibiotikumok által a polimixin-származékok toxicitásának csökkentésére alkalmazott megközelítés a molekula pozitív töltéseinek számának csökkentése volt. Bár a Dab-maradékok a ciklikus része a polimixin kimutatták, hogy fontos, hogy mindkét LPS kötelező, valamint a későbbi antibakteriális tevékenység , kötelező, hogy az LPS még sor analógok hiányzik amin maradékok a lineáris része a peptid . Az ilyen származékok más antibiotikumok permeabilizálójaként működhetnek, és némelyiknek saját joga van az organizmusok szűkebb spektrumával szemben. Ilyenek például a nonapeptidek NAB-7061 (54A) aminobutiráttal a 3.pozícióban, a NAB-739 (54B) pedig a d-szerin a 3. pozícióban. Mindkettő megtartja a polimixin képességét a külső membrán áthatolására, és szinergikusan hat más antibiotikumokkal. Mind a NAB-7061, mind a NAB-739 alacsonyabb affinitást mutatott (kb. egyötödével alacsonyabb) a vese kéreg kefe határmembránjához, mint a polimixin, amint azt egy radioizotóppal jelölt gentamicin elmozdulási vizsgálat kimutatta. A NAB-739 alacsonyabb citotoxicitást mutatott egy hk-2 sejtvonalban, az IC50 értékek körülbelül 26-szor kisebbek, mint a polimixin B. A NAB-739 antibakteriális hatást mutatott mind in vitro, mind in vivo. Míg az in vitro profilozás jó aktivitást mutatott az E. coli és a Klebsiella ellen, a Pseudomonas fajokkal szembeni aktivitás csökkent a polimixinhez képest. A NAB-739 hatásosnak bizonyult a fertőzés E. coli modelljében, azonban eddig nem számoltak be in vivo toxicitási vizsgálatokról.
Kubista Gyógyszerek arról számoltak be, hogy a csökkentés a toxicitás a csere a lipofil farok polimixin egy aril-karbamid összetett CB-182,804 (55). Eddig ez az egyetlen a polimixinek új generációja, amely előrehaladt az I. fázisú vizsgálatokhoz, miután csökkent nefrotoxicitást mutatott a cynomolgous majmokban .
a Pfizer nemrégiben számos polimixin-származék szintéziséről számolt be , amelyekben az aminosav lánc lineáris részének DAB-3-át di-amino-propionsav DAP-vel helyettesítették, amelyről beszámoltak az antibakteriális aktivitás fokozásáról. Különböző biaril terminális csoportokat vizsgáltak azzal a következtetéssel, hogy a clogd által mért poláris oldalláncokkal rendelkező vegyületek kevésbé citotoxikusak a hRPTEC vesesejtvonalával szemben, de általános tendencia volt az antibakteriális hatás csökkentésére. Azonban egy adott Pfizer-vegyület, az 5x (56), ahol a polimixin lipofil farkát poláris n-fenil-piridon-rész váltotta fel, jelentősen csökkentette az in vitro toxicitást a polimixinhez képest, miközben megtartotta az aktivitást. Egy 7 napos vizsgálatban az 5x vegyületet in vivo vizsgálták nephrotoxikus potenciállal összehasonlítva patkányban a polimixin B-vel. Olyan expozíciós szinten, ahol a polymyxin B minden állatban nekrotikus vese elváltozásokat okozott (bár minimális) (56), nem mutatott nekrotikus vese elváltozásokat. Azonban, a kutya, azt jelentették, hogy nincs jelentős biztonsági határ (56) felett polymyxin B. megértése összefüggés in vitro toxicitás in vivo helyzet polymyxins még mindig akadályt kell leküzdeni.
Cantab anti-infectives arról számolt be, hogy a polimixin nonapeptid származékok, amelyekben az acil-lánc poláris funkciót tartalmaz, in vitro és in vivo toxicitást mutatnak, miközben in vivo hatásosságot tartanak fenn . Például, vegyület (57) összehasonlítottuk polimixin B egy E. coli egér comb modell fertőzés. Az (57) 10 mg/kg (i.v., b.i.d.) teljes dózisa 4 log10-rel csökkentette a baktériumok terhelését a nem kezelt kontrollhoz képest, míg ugyanaz a polimixin adag 4, 8 log10-rel csökkentette a bakteriális terhet. Hasonló eredmények születtek a Klebsiella pneumoniae modell a fertőzés, ahol (57) adott egy hasonló csökkenése bakteriális teher (2.3 log10 csökkenés), hogy colistint 10 mg/kg. In vitro (57) hatszor kevesebb citotoxikus volt, mint az IC50 által A hk-2 sejtvonalhoz mért polimixin. In vivo, egy patkány nefrotoxicitási modellben (57) szignifikánsan alacsonyabb vesekárosodás (N-acetil-béta-d-glükozaminidáz, albumin és cisztatin C) szintet mutatott a vizeletben, mint az azonos dózisú kolisztin.
egy másik megközelítést alkalmazott a Monash Egyetem csoportja, akik olyan módosításokat vizsgáltak, amelyek rezisztens törzsekkel szembeni aktivitást mutatnak . Polymyxins a megnövekedett lipofilitású az aminosavak 6 7 a mag, egy lipofil lánc, pl. FADDI-02 (58a), valamint FADD1-03 (58b) térkép jobb tevékenység ellen rezisztens Pseudomonas aeruginosa törzsek, valamint Acinetobacter baumanii képest polimixin B. In vitro toxicitás nem jelentett; azonban a vegyületek értékelték in vivo modell a vesekárosító. A szövettani vizsgálat nem mutatott elváltozást ezekben a faddi-03-mal kezelt patkányokban, összehasonlítva a polimixin B-vel kezelt állatokban a vesekárosodás pozitív jeleivel. Ezt az alacsonyabb toxicitást a molekula magas szérumkötésének tulajdonították, megakadályozva a vesék felhalmozódását.