Prospects for the use of new generation of anti-tuberculosis drugs in treatment of drug-resistant tuberculosis (experimental and clinical study)

Mariia V. Pavlova; Павлова Мария Васильевна; Tatiana I. Vinogradova; Виноградова Татьяна Ивановна; Natalia V. Zabolotnykh; Заболотных Наталья Вячеславовна; Elena S. Ershova; Ершова Елена Сергеевна; Nadezhda V. Sapozhnikova; Сапожникова Надежда Валентиновна; Irina V. Chernokhaeva; Чернохаева Ирина Владиславовна; Liudmila I. Archakova; Арчакова Людмила Ивановна; Mariia L. Vitovskaya; Витовская Мария Львовна; Marine Y. Dogonadze; Догонадзе Марине Зауриевна; Anna A. Starshinova; Старшинова Анна Андреевна; Alevtina N. Grishko; Гришко Алевтина Николаевна; Petr K. Yablonsky; Яблонский Петр Казимирович

doi:10.17816/RCF16433-40

Prospects for the use of new generation of anti-tuberculosis drugs in treatment of drug-resistant tuberculosis (experimental and clinical study)

Authors: Pavlova M.V.¹, Vinogradova T.I.¹, Zabolotnykh N.V.¹, Ershova E.S.¹, Sapozhnikova N.V.¹, Chernokhaeva I.V.¹, Archakova L.I.¹, Vitovskaya M.L.¹, Dogonadze M.Y.¹, Starshinova A.A.¹, Grishko A.N.¹, Yablonsky P.K.¹
Affiliations:
1. Saint Petersburg State Research Institute of Phthisiopulmonology
Issue: Vol 16, No 4 (2018)
Pages: 33-40
Section: Articles
URL: https://journals.eco-vector.com/RCF/article/view/11085
DOI: https://doi.org/10.17816/RCF16433-40
ID: 11085

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Statistics

Abstract

The aim of this work was an experimental and clinical study of increasing of the efficiency of therapy of respiratory tuberculosis with drug resistant pathogen by including a combination of anti-tuberculosis drugs of new generation – Bedaquiline (Bq) and Thioureidoiminomethylpyridinium perchlorate (perchlozone, Tpp) into treatment regimens. The presented results were obtained: in the experiment on a model of tuberculosis infection in 103 male C57black / 6 mice, reproduced by inserting into the lateral vein of the tail of a suspense of clinical strains of Mycobacterium tuberculosis with multi-drug resistance and with various combinations of mutations in the genes; in the clinic – on the basis of examination and treatment of 148 patients with multidrug-resistant respiratory tuberculosis. It is shown that the application of the therapy schemes for multiple and broad drug resistant tuberculosis, containing Bq and Tpp in combination with drugs, selected taking into account the drug sensitivity of mycobacteria, allows to significantly reduce the periods of relief of symptoms of intoxication, regression of inflammatory changes, abacillation and achieving positive X-ray dynamics. Undesirable phenomena against the background of combined prescription of new generation drugs, as a rule, corresponded to light and moderate severity, and in frequency of development and expression did not differ from control groups of observation.

Keywords

tuberculosis, drug resistance of pathogen, treatment, Bedaquiline, Thioureidoiminomethylpyridinium perchlorate, preclinical evaluation, clinical efficacy, undesirable phenomena

Full Text

Введение

Туберкулез с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ-ТБ) представляет собой серь езную проблему общественного здравоохранения. Тенденции к росту МЛУ-ТБ характерны как для Российской Федерации, так и для всего мира. По оценкам экспертов Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), только лишь в европейском регионе из 323 000 новых случаев туберкулеза, зарегистрированных в 2015 г., каждый пятый — c МЛУ-ТБ [5]. В Российской Федерации на фоне достигнутой стабилизации эпидемической ситуации по туберкулезу с тенденцией к улучшению отмечается ежегодный прирост доли МЛУ-ТБ среди пациентов с туберкулезом органов дыхания, выделяющих микобактерии (МБТ), с 51,4 % в 2016 г. до 54 % в 2017 г. [7]. Эффективность лечения данного контингента пациентов вызывает особые трудности во всем мире и не превышает 54 % для туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью (МЛУ) возбудителя и 30 % для туберкулеза с широкой лекарственной устойчивостью [14]. Поэтому поиск путей повышения эффективности лечения МЛУ-ТБ с использованием возможностей новых противотуберкулезных препаратов является одним из важнейших и прио ритетных направлений современной фтизиатрии.

К препаратам последнего поколения, зарегистрированным в РФ в период 2012–2014 гг., включенным в Федеральные клинические рекомендации по диагностике и лечению туберкулеза органов дыхания с множественной и широкой лекарственной устойчивостью возбудителя [4] и Национальные клинические рекомендации по фтизиатрии [12], относятся бедаквилин (Bq) и тиоуреидоиминометилпиридиния перхлорат (перхлозон, Tpp). Бедаквилин — препарат из группы диарилхинолинов, оказывает бактерицидный эффект за счет ингибирования протонной помпы аденозинтрифосфат-синтазы микобактерий, разобщая процессы клеточного дыхания. Тиоуреидоиминометилпиридиния перхлорат относится к группе тиосемикарбазонов, является пролекарством, трансформируется в активную форму с помощью фермента монооксигеназы, проявляет бактерио статическое действие в отношении Mycobacterium tuberculosis, нарушая биосинтез клеточной стенки, механизм антимикобактериального воздействия не изучен полностью.

Появились отечественные исследования по обоснованию применения бедаквилина [3, 5, 8, 9] или тиоуреидоиминометилпиридиния перхлората [1, 2, 8, 13] в качестве препаратов выбора при лечении лекарственно устойчивого туберкулеза органов дыхания.

Целью исследования явилось экспериментальное клиническое изучение возможности повышения эффективности терапии туберкулеза легких с лекарственной устойчивостью возбудителя за счет включения в схемы лечения сочетания противотуберкулезных препаратов нового поколения — Bq и Tpp.

Материалы и методы исследования

Экспериментальные исследования выполнены в двух сериях опытов на 103 мышах-самцах линии C57black/6 массой 16–18 г, полученных из питомника «Андреевка» филиала ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий» ФАНО. Животных содержали в условиях вивария при свободном доступе к воде и пище и естественной смене светового режима. В обеих сериях экспериментальный туберкулез моделировали путем инокуляции в латеральную хвостовую вену суспензии, содержащей 10⁶КОЕ (колониеобразующих единиц/мышь) трехнедельных клинических штаммов Mycobacterium tuberculosis (из коллекции ФГБУ «Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт фтизиопульмонологии» (СПб НИИФ) Минздрава России) с МЛУ и с различными сочетаниями мутаций в генах. В первой серии опытов использован штамм № 9660 с устойчивостью к изониазиду, рифампицину, стрептомицину этионамиду, канамицину с сочетанными мутациями в генах rpoB (резистентность к рифампицину), katG, inhA, ahpC (устойчивость к изониазиду). Во второй серии применяли штамм № 2712, резистентный к изониазиду, рифампицину, этамбутолу, стрептомицину, канамицину, капреомицину и амикацину с мутациями в генах rpoB, katG и ahpC. Все исследования проводили согласно Правилам лабораторной практики (приказ Минздравсоцразвития РФ № 708 н от 23.08.2010).

Противотуберкулезную терапию с учетом спектра лекарственной чувствительности микобактерий туберкулеза (ЛЧ МБТ) начинали на 14-й день после инфицирования, когда при вскрытии эвтаназированных животных группы контроля заражения в легких визуализировали очаги специфического воспаления. В первой серии опытов контролем терапии являлась группа мышей, леченных амикацином (A), этамбутолом (E), пиразинамидом (Z) и левофлоксацином (Lfx). В опытных группах заменяли один либо два из базовых препаратов (Lfx или ZLfx) на Bq и Tpp. Во второй серии опытов животных группы терапии лечили парааминосалициловой кислотой (PAS), циклосерином (Cs), протионамидом (Pt) и Lfx. В опытной группе заменяли Pt и Lfx на Bq и Tpp. Курс лечения составил 2 месяца в первой серии, 4 месяца — во второй.

Эффективность лечения в обеих сериях оценивали по макроскопической регистрации пораженности легких туберкулезным процессом и их биометрии (в условных единицах), а также по оценке массивности роста МБТ в дозированных посевах гомогенатов ткани легких на плотную яичную среду Левенштейна – Йенсена методом серийных разведений по числу КОЕ на массу легких.

Характеристика обследованных больных. В клиниках ФГБУ «СПб НИИФ» Минздрава России и КУ ХМАО-Югры «Ханты-Мансийский клинический противотуберкулезный диспансер» было проведено обследование и курс лечения пациентов (148 чел.) с мультирезистентным туберкулезом органов дыхания.

Все пациенты с установленной лекарственной устойчивостью разделены на 4 группы в зависимости от схемы назначения противотуберкулезной терапии. Основную группу (ОГ) составили 32 пациента, которые получали химиотерапию с учетом ЛЧ МБТ с включением сочетания Bq + Трр. Сформировано три контрольные группы (КГ), где противотуберкулезную терапию также назначали с учетом ЛЧ МБТ: в ГК1 (n = 37) препараты нового поколения не использовали; в схему химиотерапии контрольной группы 2 (n = 40) был включен Bq (ГК2Вq); в контрольной группе 3 (n = 39) использовали Трр (ГК3Трр). Пациенты основной и контрольных групп были сопоставимы по клинико-рентгенологическим и лабораторным показателям.

Среди обследованных пациентов мужчин было 80,4 % (119 чел.), женщин — 19,5 % (29 чел.), из них 110 чел. (74,3 %) — в возрасте от 18 до 40 лет, 38 чел. (25,6 %) — от 41 до 65 лет. Социальный состав пациентов в исследуемых группах был однороден. Туберкулез легких выявлен в большинстве случаев при обращении в лечебно-профилактические учреждения с жалобами — 64,2 % случаев (95 чел.); при прохождении профилактического осмотра — 35,8 % (53 чел.). Клинические проявления в различных сочетаниях имели место у 119 (80,4 %) пациентов.

При поступлении в стационар у 91 больного (61,4 %) заболевание проявлялось острым началом с выраженным интоксикационным синдромом, подострое начало (небольшой кашель с мокротой, мало выраженный интоксикационный синдром) отмечено у 12 (8,1 %), бессимптомное — у 44 (29,7 %) пациентов. В клинической структуре туберкулеза преобладали диссеминированный и инфильтративный туберкулез легких и 42 (28,3 %) больных соот ветственно у 92 (62,2 %); у 8 пациентов (5,4 %) диагностирован фиброзно-кавернозный туберкулез, казеозная пневмония — у 6 (4 %) человек. У подав ляющего большинства пациентов туберкулезный процесс характеризовался наличием в легочной ткани фазы распада (130 чел., 87,8 %), у 84 из них (56,7 %) деструктивные изменения имелись в обоих легких. Более половины больных, поступивших в стационар для лечения, имели различные сопутствующие заболевания (89 чел., 60,2 %). Наибольшее число патологии у 22 (14,8 %) человек установлены со стороны желудочно-кишечного тракта: язвенная болезнь желудка, гастрит вне обострения; состояли на учете у кардиолога 14 (9,4 %) пациентов, у 6 больных наблюдались изменения со стороны органов зрения и слуха. Патология со стороны бронхолегочной системы (хроническая обструктивная болезнь легких, хронические неспецифические заболевания легких) и вирусного поражения печени (хронический вирусный гепатит В и С) установлена у 9,4 % пациентов.

Множественная или широкая лекарственная устойчивость микобактерий установлена у всех пациентов и подтверждена культуральными методами (посевы на плотные и жидкие питательные среды в системе BACTEC MGIT-960). К изониазиду и рифампицину, как наиболее эффективным противотуберкулезным препаратам, ЛУ МБТ подтверждена во всех 148 случаях; к изониазиду и рифампицину в сочетании с устойчивостью к фторхинолонам и одному из инъекционных препаратов (канамицин, амикацин, капреомицин) — в 98 случаях (66,2 %). Наиболее высокая ЛУ МБТ к препаратам второго ряда установлена к этионамиду (77,4 %), фторхинолону (66,5 %) и препарату первого ряда — этамбутолу (70,2 %). Множественная ЛУ МБТ установлена у 33 (22,3 %), пре- и широкая ЛУ МБТ соответственно у 57 (38,5 %) и 58 (39,1 %) пациентов. Достоверных различий по лекарственной устойчивости МБТ между группами не установлено.

Эффективность химиотерапии больных оценивали по критерию прекращения бактериовыделения методами люминисцентной микроскопии и посева на жидкие питательные среды в системе BACTEC MGIT-960.

Статистическую обработку данных проводили с использованием стандартного пакета программ Statistica по t-test, а также с помощью коэффициента корреляции по формуле точного метода Фишера для количественных данных.

Результаты и их обсуждение

Экспериментальное исследование терапевтического эффекта композиции AEZLfx у мышей в первой серии, инфицированных лекарственно устойчивым штаммом Mycobacterium tuberculosis № 9660, показало отчетливую результативность через 2 месяца применения по достоверному снижению показателей тяжести течения инфекции в сравнении с группой не получавших лечения зараженных животных (коэффициент массы легких до 0,98 ± 0,04 усл. ед. против 1,94 ± 0,09 и индекс их поражения до 2,25 ± 0,05 усл. ед. против 3,0 ± 0,07 усл. ед., р < 0,001) и по числу КОЕ МБТ в посевах легких в 5,7 раза (р < 0,00001).

Замена одного либо двух из базовых препаратов (Lfx или ZLfx) на Bq Tpp привела к дальнейшему улучшению результатов противотуберкулезной терапии. Наибольшая терапевтическая эффективность установлена у получавших лечение по схеме AEBqTpp мышей: по сравнению с контролем у них зафиксировано достоверное снижение коэффициента массы легких (на 30 %, р < 0,001), индекса их поражения (на 20 %, р < 0,001), а также интегрального показателя результативности терапии — обсемененности легких МБТ (рис. 1).

Рис. 1. Обсемененность легких микобактериями через 2 месяца терапии композицией AEBqTpp лекарственно устойчивого туберкулеза у мышей C57BL/6. Данные представлены в виде диаграмм размаха; горизонтальная линия — медиана; ** р < 0,05; *** р < 0,00001

При этом клиренс легких от МБТ по числу КОЕ МБТ повысился в 3 раза и составил (1,86 ± 0,29) × 10³КОЕ при (5,66 ± 1,09) × 10³КОЕ (р < 0,05) у мышей, получавших противотуберкулезную терапию по схеме AEZLfx. Тенденция более качественной инволюции туберкулезного процесса по показателю обсемененности легких МБТ у мышей, получавших сочетание Bq ± Tpp в схеме химиотерапии, сохранялась и через 3 месяца после прекращения лечения, но эти различия с группой контроля не были статистически достоверными.

Во второй серии опытов, где для моделирования экспериментального лекарственно устойчивого туберкулеза использован клинический штамм № 2712, четырехмесячный курс лечения композицией PASCsPtLfx повысил клиренс легких от МБТ более чем в 3,7 раза по числу КОЕ по сравнению с группой контроля заражения (р < 0,00001, рис. 2). На этом фоне, как и в предыдущей серии, наибольший положительный эффект был достигнут при сочетанном введении Bq и Tpp в комплексную терапию по дальнейшему снижению коэффициентов массы легких в 1,4 раза (с 1,34 ± 0,08 до 0,94 ± 0,1 усл. ед., р < 0,001), индексов их поражения в 1,2 раза (с 2,88 ± 0,04 до 2,36 ± 0,13 усл. ед., р < 0,02) и обсемененности количества КОЕ в легких в 2,1 раза (р < 0,001) по сравнению с группой контроля (см. рис. 2).

Рис. 2. Обсемененность легких микобактериями через 4 месяца терапии композицией PASCsBqTpp лекарственно устойчивого туберкулеза у мышей C57BL/6. Данные представлены в виде диаграмм размаха; горизонтальная линия — медиана; ** р < 0,001; *** р < 0,00001

Таким образом, в двух сериях опытов при инфицировании мышей C57BL/6 двумя клиническими штаммами МБТ (с различным спектром лекарственной устойчивости и различными сочетаниями мутаций в генах) установленоно достоверное повышение эффективности лечения при сочетанном включении Bq и Tpp в схемы противотуберкулезной терапии.

Оценка клинической эффективности терапии больных показала, что ко второму месяцу лечения включение в комплексную терапию туберкулеза с ЛУ МБТ сочетания Трр + Bq обеспечивало прекращение бактериовыделения у больных ОГ достоверно чаще, чем в группе ГК1 и ГК3 (80,0 против 29,6 и 36,6 % соответственно, р < 0,05, рис. 3). В группе пациентов, получавших бедаквилин, абациллировано 63,8 % пациентов по сравнению с основной группой (р > 0,05). К четырем месяцам химиотерапии достоверность различий по негативации мокроты между ОГ и ГК1 сохранилась. При этом прекращение бактериовыделения в основной группе составило 96,2 % (25 чел.), а у пациентов ГК1 — 48,6 % (18 чел., р < 0,05). Такая же тенденция, как видно из рис. 3, сохранялась и к 6 месяцам терапии.

Рис. 3. Эффективность лечения по прекращению бактериовыделения в группах наблюдения: ГК1 — контрольная группа 1, не получавшая препаратов нового поколения; ГК2Вq — контрольная группа 2 с включением бедаквилина в противотуберкулезную терапию; ГК3Трр — контрольная группа 3 с включением Трр; ОГBqTpp — основная группа пациентов с сочетанным использованием Трр и Bq

Эффективность терапии оценивали также по рентгенологической динамике специфического процесса. Значительная регрессия воспалительных изменений, рассасывание инфильтрации и очагов с уменьшением деструктивных изменений, уменьшение полостей распада наблюдались у ¹/₃ пациентов основной группы уже к 2–4 мес. терапии, то есть быстрее, чем в группах сравнения. К 6 мес. терапии наибольшая эффективность по динамике рентгенологических изменений также зарегистрирована в основной группе (87,5 %, 28 случаев). В группах сравнения положительная рентгенологическая динамика зафиксирована соответственно в КГ1 — 63 %; в ГК2 — 68,4 %; в ГК3 — 69,7 %.

Анализ нежелательных реакций среди исследуе мых групп больных не выявил серьезных нежелательных реакций. Нежелательные реакции средней степени выраженности установлены у 8,1 % (12) пациентов всех групп, и, после временной отмены химиотерапии и назначения симптоматического лечения, прием препаратов продолжен в прежнем объеме. Легкие нежелательные реакции, которые не требовали отмены противотуберкулезных препаратов, зарегистрированы у 58,1 % (86) больных. Развитие нежелательных реакций (НР) на химиотерапию (ХТ) (интенсивная фаза) в основной группе зарегистрировано у 68,8 % (22); в ГК2 НР установлены у 29 пациентов (72,5 %). У больных, получавших Tpp (контрольная группа 3) НР установлены у 79,5 % (31), в первой контрольной группе (пациенты, получавшие стандартный режим ХТ) — в 81,0 % (30). Все НР соответствовали первой или второй степени тяжести, которые относятся к легкой или средней степени выраженности шкалы CTCAE (95,7, 93,0 и 91,9 % соответственно). Нежелательные реакции были купированы при назначении симптоматической терапии без отмены противотуберкулезных препаратов. У двух пациентов отмечались нежелательные явления третьей степени, которые потребовали отмены препаратов и назначения корригирующей терапии. Достоверных различий по развитию НР между сравниваемыми группами пациентов не обнаружено. Нежелательных явлений, соответствующих четвертой и пятой степеням тяжести, то есть реакций, которые бы требовали проведения реанимационных мероприятий или приводили к смертельному исходу, не наблюдалось. Частота выявления нежелательных реакций легкой и средней степеней выраженности в основной группе больных по поражению определенной системы органов по классификации ВОЗ (2000) представлена на рис. 4.

Рис. 4. Распределение нежелательных реакций в группе больных, получавших тиоуреидоиминометилпиридиния перхлорат и бедаквилин в составе комплексной терапии, по системам органов: 1 — аллергические реакции в виде поражения кожи и ее производных (сыпь, кожный зуд); 2 — гепатотоксические реакции; 3 — поражение желудочно-кишечного тракта (тошнота, рвота, изжога, диарея, боли в эпигастрии); 4 — кардиотоксическое влияние по изменениям электрокардиограммы (тахикардия, нарушение процессов реполяризации, изменения сегмента ST, удлинения интервала QT ); 5 — эндокринные нарушения в виде развития гипотиреоза; 6 — нейротоксические проявления (слабость, сонливость/бессонница, головокружения)

Выводы

Применение бедаквилина и тиоуреидоиминометилпиридиния перхлората в комплексе с противотуберкулезными препаратами, подобранными с учетом спектра лекарственной устойчивости клинических штаммов, использованных для моделирования экспериментального туберкулеза у мышей C57black/6, существенно улучшало результаты химиотерапии (независимо от длительности курса): уменьшалась распространенность специфического воспаления в легких (по индексу поражения и коэффициенту их массы), усиливался клиренс легких от МБТ.
Сочетанное использование тиоуреидоиминометилпиридиния перхлората и бедаквилина в комплексной терапии больных туберкулезом легких с множественной или широкой лекарственной устойчивостью возбудителя достоверно повышает эффективность лечения пациентов по срокам прекращения бактериовыделения (2 месяца). Все нежелательные проявления у больных, получавших тиоуреидоиминометилпиридиния перхлорат и бедаквилин, соответствовали легкой и умеренной степеням тяжести и отмечались с той же частотой, что и в группах контроля.

Работа выполнена в рамках Государственного задания Минздрава России.

About the authors