Склад деяких антибіотиків групи поліміксинів

Складові молекули антибіотика	Поліміксини
В1	В2	В3	D1	D2	К	М	S1
L-Треонін
L-Лейцин
D-Лейцин
D-Фенілаланін
D-Серін
L-a,g-діаміномасляна кислота
6-метилоктаноїл
6-метилгептаноїл
октаноїл
Аліфатична кислота

 

Продуцент – Bacillus polymyxa, B. circulans.

Умови отримання. Культура продуцента добре росте і утворює антибіотик при глибинному культивуванні. В якості основного компоненту поживного середовища використовують кукурудзяний екстракт, дріжджовий екстракт, сульфат амонію. Як джерело вуглецю доцільно використовувати глюкозу, сахарозу, крохмаль.

Для розвитку продуценту і утворення антибіотика може бути рекомендоване середовище наступного складу (г/л): глюкоза – 20, хлорид натрію – 0,1, крейда – 3, кукурудзяний екстракт – 2 або біотин – 0,5 мг/л, вода водогінна до 1 л, рН 7,0-7,2.

Вихідну культуру готують на гороховому агарі у вигляді спор. Засівний матеріал вирощують протягом 10–18 год та вносять у ферментер в кількості 2,0–2,5%. Культивування здійснюють при температурі 28–30°С та аерації. Максимальне утворення антибіотику спостерігається на 24–30 годині культивування, основна маса поживних компонентів до цього часу вже спожита. Препарат повинен містити не менше 8000 од./мг антибіотику.

Видалення поліміксину здійснюється різними способами. В одних випадках антибіотик адсорбують за допомогою вугілля, а потім здійснюють елюювання підкисленою сумішшю ацетону і води або метиловим чи етиловим спиртами. Виділяти антибіотик можна також шляхом екстракції з нефільтрованої культуральної рідини ізопропиловим спиртом в присутності сульфату амонію (0,25 об’єму спирту до 1 об’єму культуральної рідини). Досить розповсюджений спосіб виділення поліміксинів – використання іонообмінних смол марки КБ-2; за хімічною природою поліміксини – луги, тому для їх виділення використовують катіоніти.

Процес виділення поліміксину М за допомогою катіонітів включає наступні стадії. Культуральну рідину обробляють щавлевою кислотою до рН 3,5 –4,0, потім щавлевокислим натрієм до повного видалення іонів кальцію та фільтрують. За такої обробки повністю видаляють неорганічні (кальцій, залізо) та органічні катіоніти, що є конкурентами антибіотика при зв’язуванні з катіонітами. На наступному етапі рідину нейтралізують розчином їдкого натрію і пропускають через колонки заповнені катіонітом до насичення антибіотиком головної колони. Після насичення колонку відключають і промивають дистильованою водою. Десорбцію антибіотика здійснюють за допомогою водного розчину соляної або сірчаної кислоти. Знебарвлення елюатів досягається обробленням в кислому середовищі активованим вугіллям або перманганатом калію.

Сушка розчину поліміксину М сульфату відбувається методом розпилювання попередньо випареного в 1,5 – 2,0 рази розчину (до значення вологості не більше 6%). Такий препарат фасують в поліетиленові мішки.

Отримання лікарської форми поліміксину М сульфату передбачає розчинення товарного препарату, його стерильну фільтрацію, розлив в стерильні флакони, які заморожуються в сушильному агрегаті і висушуються методом ліофілізації (загальна тривалість процесу – 24–26 годин), після чого флакони укупорюються стерильними пробками та алюмінієвими ковпачками.

Препарат повинен витримувати випробування на токсичність. Тест-доза – 1000 од. в 0,5 мл води внутрішньовенно. Термін спостереження – 24 год. Препарат для виготовлення лікарських форм на стерильність не перевіряється.

Використання. Зовні – білий порошок або пориста маса без запаху, препарат гігроскопічний, легко розчиняється у воді і практично не розчиняється у етиловому спирті, хлороформі і ефірі. Досить стабільний в кислому середовищі, менш стабільний в лужному.

Діє переважно на грамнегативні мікроорганізми, затримує ріст кишкової, дезинтерійної паличок, паличок брючного тифу, паратифів «А» і «Б». Активний по відношенню до синегнійної палички, на яку не діють інші антибіотики.

При місцевому застосуванні препарат малотоксичний. При внутрішньому введенні слабко всмоктується, тому його застосовують при лікуванні кишкових інфекцій. Препарат застосовується при лікуванні гострих та хронічних дезинтерій у дорослих та дітей у випадках, якщо застосування інших препаратів неефективне.

Антимікробна активність поліміксинів пов’язана зі зміною проникності мембран, внаслідок чого клітини втрачають іони калію.

 

Нізини

До групи нізинів належить чотири антибіотика – нізини А, В, С, D. До складу молекул цих антибіотиків входить 34 залишки 15 амінокислот: лізіну, гістидіну, аспарагінової кислоти, серіну, проліну, гліцину, аланіну, валіну, метіоніну, ізолейцину, лейцину, а також залишки ненасичених амінокислот – дегідроаланіну і b-метилдегідроаланіну. Можуть зустрічатися також сірковмісні амінокислоти – лантіонін та b-метиллантіонін.

Біосинтез нізину чутливий до впливу хлорамфеніколу, який є інгібітором білкового синтезу, та актиноміцину, який інгібує синтез РНК. Це дозволяє вважати, що утворення нізину, на відміну від інших поліпептидних антибіотиків, пов’язане з рибосомним механізмом. Утворення нізину відбувається шляхом синтезу нізиноподібних білків, а перетворення пренізину в нізин – під дією ферменту, розташованого на зовнішній поверхні мембрани клітин продуценту.

За хімічною природою нізин є кислотою, тому він більш стабільний в кислих умовах середовища. Розчин нізину при рН 2 витримує нагрівання до 120°С без втрати активності.

Продуцент – Streptococcus lactis.

Умови утворення. Біосинтез нізину починається в ранню стаціонарну фазу розвитку продуценту. Відносно високий вихід антибіотику спостерігається на середовищах, що містять амонійні солі органічних кислот та глюкозу. Оптимальне значення рН для росту і утворення антибіотика 6,5-6,8. Необхідно зазначити, що рН середовища впливає на виділення антибіотика з клітин продуценту. Так за рН 4,3 більше 90% нізину виділяється в середовище.

Використання. Антибіотик пригнічує розвиток грампозитивних і деяких кислотостійких бактерій. Не впливає на грамнегативні, дріжджі та плісняві гриби. Пригнічують розвиток пневмококів, стрептококів, різноманітних видів Bacillus, Clostridium, Mycobacterium tuberculosis, Lactobacillus, Corynebacterium. Не має антимікробної дії на E. сolі, Salmonella typhi, Shigella.

Нізин не використовується в медицині, але використовується у ветеринарії і у харчовій промисловості у якості консерванту. Безпека використання нізину в харчовій промисловості обумовлюється його поліпептидною структурою. В кишково-шлунковому тракті людини цей антибіотик швидко руйнується до амінокислот, які включаються в звичайний метаболізм людини.

 

Батумін

Продуцент – Pseudomonas batumici.

Батумін є унікальним антибіотиком, що відкритий українськими вченими, працівниками Інституту мікробіології і вірусології ім.Д.К. Заболотного НАНУ. Антибіотик не має аналогів серед відомих груп антибіотиків і характеризується високою селективною активністю щодо всіх випробуваних штамів стафілококів, у тому числі штамів, полірезистентних до антибіотиків. Батумінова кислота – основна частина антибіотику батуміну – є 3,5,15-триметил-7-метилен-17-кето-2,10,12-триєн-октадекановою кислотою. Здатність «дикого» штаму P. batumici до біосинтезу антибіотика була підвищена шляхом хімічного мутагенезу; одержано активний штам – продуцент антибіотика, захищений патентом України.

Унікальна активність батуміну щодо стафілококів стала підставою для створення на його основі діагностичного препарату «Діастаф», який забезпечує швидку й надійну діагностику стафілококів в умовах клінічної лабораторії. Рішенням Державного фармакологічного центру МОЗ України диски з батуміном «Діастаф» для експрес ідентифікації стафілококів впроваджено у клінічну практику.

Розроблена й захищена патентом України лікарська форма антибіотика – 0,1% батумінова мазь, ефективна при місцевому лікуванні стафілококових інфекцій. Мазь є високоефективним препаратом вибору для боротьби з назальним носійством полірезистентних до антибіотиків госпітальних штамів золотистих стафілококів.

При вивченні механізму дії батуміну були продемонстровані істотні зміни жирнокислотного складу стафілококів, вплив антибіотика на структуру та функції (зокрема на проникність) бактеріальної мембрани.

 

Питання для самоконтролю:

1. Охарактеризуйте антибіотики, що утворюються бактеріями.

2. Опишіть в загальних рисах механізм біосинтезу поліпептидних антибіотиків.

3. Які особливості будови поліпептидних антибіотиків відрізняють їх від білків?

4. Поліміксини і умови їх утворення.

5. Опишіть в загальних рисах процес виділення і очистки поліміксину.

6. Бацитрацини, продуцент і властивості.

7. Як умови середовища впливають на біосинтез бацитрацину?

8. Назвіть продуцент антибіотика нізину.

9. Практичне використання нізинів.

10. Граміцидин С, умови його біосинтезу.

11. Охарактеризуйте антибіотик батумін та сфери його використання.