1

ТЕХНОЛОГІЇ МІКРОБНОГО ТЕХНОЛОГІЇ МІКРОБНОГО СИНТЕЗУ ЛІКАРСЬКИХ СИНТЕЗУ ЛІКАРСЬКИХ

ЗАСОБІВЗАСОБІВ

Лекцій – 38 годин, лабораторних робіт -38, диф. залік

Тема 6. Технологічні особливості Тема 6. Технологічні особливості одержання антибіотиків мікробного одержання антибіотиків мікробного

походження походження Бактеріальні антибіотикиБактеріальні антибіотики: граміцидин С, : граміцидин С,

бацитрицини, поліміксини, нізин, бацитрицини, поліміксини, нізин, батумін. батумін. Актиноміцетні антибіотикиАктиноміцетні антибіотики: :

стрептоміцин, тетрацикліни, стрептоміцин, тетрацикліни, авермектини, ністатин, рифампіцин. авермектини, ністатин, рифампіцин.

Мікроміцетні антибіотикиМікроміцетні антибіотики: пеніциліни, : пеніциліни, цефалоспорин, напівсинтетичні цефалоспорин, напівсинтетичні

цефалоспорини.цефалоспорини.2

Бактеріальні антибіотики: граміцидин С, бацитрицини, поліміксини, нізин, батумін

Бактерії є продуцентами значної кількості антибіотиків, але порівняно невелика кількість їх використовується в практичних цілях, тому що більшість бактеріальних антибіотиків є токсичними.

Використання бактеріальних антибіотиків:

медицина – граміцидін С, поліміксини, бацитрацини;

• харчова промисловість – нізин, субтілін;3

сільське господарство – бацитрацини.За хімічною будовою майже всі

бактеріальні антибіотики є поліпептидами.В більшості випадків бактерії

синтезують антибіотики, які є не окремими сполуками, а групою близьких за хімічними та біологічними властивостями речовин. Відомо, що Bacillus subtilis утворює приблизно 70 різних поліпептидних антибіотиків, Bacillus polymyxa – близько 20 поліміксинів.

4

Особливість поліпептидних антибіотиківОсобливість поліпептидних антибіотиків - - вони містять разом з вони містять разом з L- L- формами амінокислот формами амінокислот (які зазвичай входять до складу білків) (які зазвичай входять до складу білків) D-D-амінокислоти, а також метиловані амінокислоти, а також метиловані амінокислоти (метилдегідроаланін).амінокислоти (метилдегідроаланін).

•   

5

Граміцидин СГраміцидин СНа сьогодні відомо п’ять видів

граміцидинів - А, В, СD, С(S) і D. Вони дещо відрізняються за амінокислотним складом. Найбільш активним є граміцидин С. Молекула цього антибіотика складається з 10 амінокислотних залишків 5 амінокислот: L-валін, L-орнітин, L-лейцин, D-пролін, D-фенілаланін.

  L-Вал L-Орн L-Лей D-Фен L-Про  L-Про D-Фен L-Лей L-Орн L-Вал

6

Продуцент – Brevi bacillus (Bacillus brevis) subsp. G.B. Грампозитивні спороутворюючі паличкоподібні бактерії. Ізольовані із ґрунту. Біосинтез граміцидину відбувається незалежно від процесу спороутворення. Антибіотик синтезується як в процесі спороутворення, так і клітинами, які активно розмножуються.

7

Умови отримання. Для отримання граміцидину С використовують м’ясні або дріжджові гідролізати. Температура культивування 40ºС максимальний синтез антибіотика відмічається у перші 24 год. Концентрація в КР-до 2,5 мг/мл. Важливе значення для отримання граміцидину має аерація: за низької аерації бактерії розвиваються погано і антибіотик майже не утворюється, а за дуже високої - активно споживається субстрат, але антибіотик не утворюється. Необхідна швидкість аерації від 2,0 до 5,8 г О2/(л*год).

8

Склад поживного середовища (ПС)Просте синтетичне середовище:• янтарнокислий амоній - 0,5%; • гліцерин -1,5%; • сульфат магнію - 0,02%; • двозаміщений фосфат калію - 0,2%;• дистильована вода. рН середовища – 7,0-7,3.

Концентрація антибіотика в КР -до 2,0 мг/мл граміцидину. Біосинтез граміцидину відбувається за наявності двох ферментів – граміцидинсинтази І та ІІ в присутності АТФ і іонів магнію.

9

Виділення граміцидину – культуральну рідину підкислюють соляною кислотою до рН 4,5-5,0 і видаляють осад, що містить дихлоргідрат граміцидина і бактеріальні клітини (див. рис) . В подальших стадіях здійснюють екстрагування антибіотику з осаду за допомогою етилового спирту. Отриманий концентрат містить до 4% граміцидина і певну кількість інших сполук, які за необхідності, можуть бути видалені. Граміцидин С при упарюванні спиртового екстракту легко перетворюється в кристалічну форму у вигляді голок.

10

Виділення граміцидіну С Виділення граміцидіну С

Осад клітин бактерій та антибіотика

Спирт етиловий

Культуральна рідина

Фільтрат

11

Упарювання розчину

Сушіння кристалів

Спиртовий розчин, що містить до 4% граміцидину

Кристали граміцидіну

Водно-спировий розчин

Використання. Граміцидин С має досить широкий спектр антибіотичної

активності стосовно грампозитивних і деяких грамнегативних бактерій. Використовують в хірургії при первинній обробці ран, лікуванні інфікованих ран та опіків.

12

Бацитрацини Відомо до десяти індивідуальних речовин

бацитрацинів. Не всі вони є безпосередньо продуктами життєдіяльності бактерій, а можуть утворюватися в процесі виділення та очистки цього антибіотика. Основною речовиною є бацитрацин А, який становить до 37% утворюваних бацитрацинів.Бацитрацин А – складається з 10 амінокислот: трьох залишків L- ізолейцину, L-лейцину, L-цистеїну, L-гістидіну, L-лізіну, L-аспарагінової кислоти, D-фенілаланіну, D-орнітину, D-аспарагінової та D-глютамінової кислот.

13

Молекули всіх бацитрацинів містять в своєму складі тіазолінове кільце.

Продуцент – Bacillus licheniformis. Процес утворення бацитрацину B.licheniformis пов'язаний із спороутворенням.Умови утворення. Склад ПС для біосинтезу, містить глюкозу, лактат амонію, соєве борошно, неорганічні солі. Для біосинтезу бацитрацинів суттєве значення має співвідно-шення вуглецю та азоту в поживному сере-довищі. При високому співвідношенні (більше вуглецю) C:N відбувається утворення бацитра-цинів, при зниженому – утворення антибіотиків групи ліхеніформінів.

14

Синтезується бацитрацин мультиферментним шляхом. В процесі вирощування культура продуценту має бути в стані спороутворення.Максимальна активність високоочищеного препарату – до 60 од/мг.

Використання. Бацитрацин – активний стосовно грампозитивних бактерій і майже не діє на грамнегативні. За спектром дії набли-жається до пеніцилінів, але на відміну від них, бацитрацини діють на стійкі до пеніциліну форми. Характерна ознака бацитрацинів – синергізм дії з іншими антибіотиками, такими як пеніцилін, хлортетрациклін, стрептоміцин.

15

В медицині застосовують переважно при локальному лікуванні хірургічних інфекцій, захворювань шкіри;

в сільському господарстві - як домішки до кормів – стимулюють ріст сільськогосподарсь-ких тварин.

16

ПоліміксиниПоліміксини – це сполуки з групи

поліпептидів, які мають основний характер і утворюють солі з неорганічними та органічними кислотами. Існує декілька груп поліміксинів – A, B, C, D, E, M. Загалом на сьогодні описано 22 антибіотика поліміксинового ряду. Найбільше практичне значення мають поліміксини В та М. Поліміксини розрізняються за амінокислотним складом. Але в молекулі всіх поліміксинів містяться треонін, ,-діаміномасляна кислота і одна з жирних кислот.

17

Умови отримання. Культура продуцента добре росте і утворює антибіотик при глибинному культивуванні.

  Продуцент – Bacillus polymyxa, B. circulans.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.

18

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 антибіотика.

19

Виділення поліміксину М

Фільтраціясуспензії солей кальцію

Підкислення культуральної рідини

до рН = 3,5 – 4,0

Нейтралізація розчином ідкого натрію

рН= 6,3 – 6,8

Щавелєва кислота

Ідкий натрій

Культуральна рідина

Щавелєвокислийнатрій

Осад солей

20

Сорбція антибіотика на іонообмінній колоні

КБ -2

Промивка іонообмінної колони

КБ -2

Дистильована вода

Десорбція антибіотика з іонообмінної колони

КБ -2

Розчин сірчаної кислоти

Знебарвлення елюату

Активоване вугілля

Випарювання розчину антибіотика (у 1,5 -2 рази)

21

Сушіння на розпилювальній сушарці до 6 %

вологості

Пакування товарної форми антибіотика

у поліетиленові мішки

Отримання лікарської форми поліміксину М

Розчинення товарної форми антибіотика

Вода очищена

Стерильна фільтрація розчину антибіотика

22

Розлив розчину антибіотика у

стерильні флакони

Заморожування розчину антибіотика в стерильних флаконах

Ліофільне висушування антибіотика

Укупорювання та пакування флаконів

23

Використання. Діє переважно на грамнегативні мікроорганізми, затримує ріст кишкової, дезинтерійної паличок, паличок брюшного 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.

24

НізинДо 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 -метилдегідроаланіну. Можуть зустрічатися також сірковмісні амінокислоти – лантіонін та -метиллантіонін.

25

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.

26

• 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.

За рН 4,3 більше 90% нізину виділяється в середовище.

27

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.

28

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

29

БатумінПродуцент – Pseudomonas batumici.Батумін є унікальним антибіотиком, що

відкритий українськими вченими 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.

30

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.

31

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.

32

Актиноміцетні антибіотикиНайбільша кількість антибіотиків (не

менше ніж 70%), що широко використовую-ться в практичних цілях, належать до речовин, що утворюються актиноміцетами (порядок Actinomycetales). До цього порядку належать декілька родів: Streptomyces, Nocardia, Actinomadura, Micromonospora, Saccharopolyspora та інші. Продуцентом більшості відомих на сьогодні антибіотиків, що синтезуються актиноміцетами, є рід Streptomyces.

33

Антибіотики, що утворюються актиноміцетами, дуже різноманітні за хімічною будовою. Вони використовуються в різних галузях, оскільки мають антибактеріальну, антигрибну та протипухлинну активність.

  Стрептоміцин Перше повідомлення про виділення

антибіотика було зроблене А. Шатц, И.Буги та З. Ваксманом у січні 1944 року. Антибіотик отримав назву стрептоміцин (від родової назви актиноміцетів Streptomyces), а організм, що його утворює було ідентифіковано як Streptomyces griseus.

34

Стрептоміцин

35

Стрептоміцин утворюють не лише штами S. griseus, а й інші стрептоміцети: S. bikiniensis, S. raneus, S. reticuli. Але основним продуцен-том є Streptomyces griseus. Продуценти, що використовуються на сучасних виробництвах, здатні накопичувати до 10 –20 тис. мкг/мл антибіотика. Стрептоміцин – аміноглікозид-ний антибіотик широкого спектру дії. Його бактерицидна дія обумовлена пригніченням синтезу білку на рибосомах мікробної клітини.

36

Стрептоміцин один з класичних протитубер-кульозних антибіотиків. Він активний стосовно більшості грамнегативних бактерій, чутливі до нього також стафілококи, стрептококи, дифтерійна паличка. Не діє на анаеробні бактерії.

Найкращим джерелом вуглецю для розвитку S. griseus і утворення антибіотика є глюкоза. Стрептоміцет добре росте також на середови-щах, що містять фруктозу, галактозу, ксилозу, мальтозу, лактозу, крохмаль. Майже всі штами продуценту використовують тваринні жири, рослинні олії, жирні кислоти як джерело вуглецю на середовищах, що не містять глюкози.

37

До складу середовища для біосинтезу стрептоміцину обов’язково входить хлорид натрію. За присутності хлориду натрію збільшується проникність клітинної стінки і стрептоміцин легше переходить в середовище.

В більшості випадків виробництво стрептоміцину здійснюється на середовищах з соєвим борошном приблизно такого складу (%): глюкоза – 2,0; соєве борошно – 2,0; сульфат амонію – 0,3; фосфат калію однозаміщений – 0,05; хлорид натрію – 0,25; карбонат кальцію – 0,3.

38

Умови культивування: Температура – в межах 27- 29 ° С; Початкове рН – 7,0; утворення

стрептоміцину - 7,5…8,5. Інтенсивна аерація

39

Виділення стрептоміцину

Нейтральнеактивоване

вугілля

Розчин метанолу (1:1)

Культуральна рідина

Нативнийрозчин

0,8 н мурашина кислота

40

Упарювання елюатупід вакуумом

Розчинення концентрату стрептоміцину

Пари метанолу

Розчин метанолу

Осадження стрептоміцину

Ацетон (4:1)

Фільтування осаду стрептоміцину

Фільтрат

Сушіння стрептоміцину

41

Особливість біосинтезу стрептоміцину – паралельно з накопиченням антибіотику відбувається утворення досить потужного протеолітичного комплексу – пронази. Це мультиензимна композиція широкого спектру протеолітичної дії. Протеази S. griseus отримують з фільтрату глибинної культури шляхом вибіркової сорбції катіонообмінними смолами. Протеаза після елюції і подальшої очистки очищується в 22-25 разів і відома на мировому ринку під назвою проназа. Він володіє широкою специфічністю і здатністю глибоко (на 70-90%) гідролізувати субстрат до амінокислот.

42

ТетрацикліниДо цієї групи належить низка речовин,

що мають схожу хімічну бідову, з широким спектром антибіотичної активності і успішно використовуваних в медицині.

Ця група антибіотиків зберігає до сьогодні важливе значення при лікуванні захворювань дихальних шляхів, спричинених хламідіями, рикетсіями, спірохетами, мікоплазмами, що є стійкими до інших антибіотиків. Крім цього, деякі тетрациклінові антибіотики використо-вуються в сільському господарстві.

43

Найбільш відомими тетрацикліновими антибіотиками є: тетрациклін, 7-хлортетра-циклін, окситетрациклін і метациклін, доксициклін, які отримано в результаті хімічної модифікації окситетрацикліну.

Тетрациклін

44

ХлортетрациклінПродуцент Streptomyces aureofaciens.

Після вивчення хімічної будови дано назву хлортет-рациклін (ХТЦ). Випускається промисловістю під назвами біоміцин, ауреоміцин, дуоміцин, біовіт.S. aureofaciens – аероб, оптимальна темпера-тура розвитку 26–28ºС, крім хлортетрацикліну накопичує вітамін В12, тетрациклін і інші анти-біотичні речовини.

ХТЦ має найбільшу активність при рН 3,5–4, в лужному середовищі досить швидко руйнується.

45

Дія ХТЦ бактеріостатична. ХТЦ застосовує-ться тільки як антибіотик для ветеринарії, бо, незважаючи на його активність проти коклюшу і дифтерії, він є високотоксичним препаратом.

Компонентами комплексного середовища для одержання ХТЦ є крохмаль, соєве борошно, кукурудзяне борошно. Альтернативне джерело вуглецю – оцтова, молочна, янтарна кислоти або багатоатомні спирти – манніт, сорбіт, гліцерин, тваринні і рослинні жири. Тваринні і рослинні жири одночасно є піногасниками.

46

Амонійні солі при біосинтезі ХТЦ можуть бути єдиним джерелом азоту. Культура має досить розвинений протеолітичний комплекс і тому може засвоювати органічні джерела азоту – поліпептиди, амінокислоти. Найбільш ефективний варіант – присутність в середовищі як органічного, так і неорганічного азоту.

Середовище для культивування має рН 6,6–7,2. Процес біосинтезу ХТЦ відбувається при рН 5,5–7,2 температурі 27–28ºС. Необхідною є посилена аерація в порівнянні з іншими випадками.

47

Більша частина ХТЦ знаходиться в міцелії. ХТЦ, який знаходиться в культуральній рідині, можна осадити при простому підкисленні при рН 7,5-8,0.

Після ферментації відбувається відділення міцеліальної маси фільтруванням, яку потім знімають з фільтрів і висушують на парових сушарках. Іншим способом культуральну рідину без фільтрації висушують на розпилюючій сушарці. Для сільського господарства випускається препарат «Біовіт».

48

Загальний вигляд – однорідний порошок коричневого кольору зі специфічним запахом нерозчинний у воді.

В 1 г препарату «Біовіт – 120» міститься 120 мг ХТЦ та не менше, ніж 120 г вітаміну В12. В 1 г «Біовіт – 80» - 80 мг ХТЦ та не менше, ніж 8 мкг В12. «Біовіт – 40» - 40 мг ХТЦ та не менше 40 мкг В12.

49

Тетрациклін Продуцент Streptomyces viridifaciens,

використовують також мутантні форми S.aureofaciens.

За розвитку на звичайних середовищах S.aureofaciens утворює переважно хлортетрациклін і незначну кількість тетрацикліну. Але використовуючи середовища, що не містять хлоридів вдається отримувати значну кількість тетрацикліну.

50

Ферментаційне середовище для отримання тетрацикніну містить: кукурудзяний екстракт, кукурудзяне борошно, азотнокислий амоній, крейда, бромистий натрій, роданістий амоній, роданістий бензил, соняшникову олію.

Тетрациклін утворює нерозчинні продукти з багатьма речовинами, що присутні в культуральній рідині (солями кальцію та магнію, деякими амінами, білками та інше). Під час ферментації такі нерозчинні сполуки накопичуються в міцелії продуценту, а концентрація тетрацикліну в розчині залишається порівняно невеликою.

51

Підкисленнякультуральної рідини

рН=1,5-2,0

Фільтрування культуральної рідини

Сірчана кислота

Осадження тетрацикліну

рН=9,0-9,5

Луг

Фільтрування осаду тетраціикліну

Фільтрат

Промивання осаду стрептоміцину

Виділення тетрацикліну

Осад міцелію із солями

Вода

52

Осадтетрацикліну

(W= 80% Ак= 500 од/мг )

Розчин тетрациклінуАк=30 тис.од/мл

рН= 1,5-1,8

3% розчин щавлевої кислоти

Фільтрування розчину тетрацикліну

Луг Осадження тетрациклінурН= 4,5 – 5,0

Осад оксалату кальцію

Фільтрування осаду тетрацикліну

Фільтрат

53

Осадтетрацикліну

(W= 80% Ак= 800 од/мг ))

Освітлений розчин тетрацикліну

Водний розчин щавлевої кислоти

Фільтрування осаду тетрацикліну

Активоване вугільне

Осадження тетрацикліну

рН= 4,0

Сушіння осаду тетрацикліну

Товарний продукт

Фільтрат

Луг

54

З технологіями отримання антибіотиків авермектинів, ністатину, ріфампіцину, дауноміцину, ландоміцину Е ознайомитись самостійно.

55

Антибіотики мікроміцетного

походження

56

ФумагілінФумагілін

Aspergillus fumigatus

57

Penicillium griseofulvum

ГризеофульвінГризеофульвін

58

Trichotecium roseum

ТрихотецинТрихотецин

59

Пеніцилін Пеніцилін (бензилпеніцилін)(бензилпеніцилін)

Penicillium chrysogenum

60

Acremonium chrysogenum(Cephalosporium acremonium)

Цефалоспорин

61

Бензилпеніцилін

За хімічною будовою є одноосновною кислотою, яка містить бета-лактамне кільце

Природні пеніциліни активні по відношенню до грампозитивних бактерій (особливо до Streptococcus,

Staphylococcus, Bacillus), коринебактерій, спірохет, лістерій

62

Механізм антибактеріальної дії бета-лактамних антибіотиків

Діє бактерицидно – інгібує синтез

пептидоглікану

63

Класифікація пеніцилінів Природні пеніциліни:бензилпеніцилін (пеніцилін) натрієва та калієва солі;бензатин бензилпеніцилін, бензилпеніцилін прокаїн ;феноксиметилпеніцилін.

Напівсинтетичні пеніциліни:ізоксазолілпеніциліни (оксацилін);амінопеніциліни (ампіцилін, амоксицилін);карбоксипеніциліни (карбеніцилін, тикарцилін).

64

Хімічна будова природних пеніцилінів

Назва пеніциліну Умовне позначення

Будова R бокового ланцюга

бензилпеніцилін G

оксибензилпеніцилін X

пентенілпеніцилін F

феноксиметилпеніцилін V

65

Ампіцилін

66

комбінація пеніцилінів з інгібіторами -лактамаз

Інгібітор-захищені препарати пеніцилінівКлавуланова кислота

Сульбактам

67

Технології одержання грізеофульвіну, цефалоспорину та

трихотецину розглянути самостійно.

Тема 7. Антибіотики немікробного 3 походження та пробіотики

69

1. Антибіотики з вищих рослин Біологічно активні речовини з вищих рослин,

здані інактивувати інші організми, отримали назву фітонциди. На сьогодні з рослин виділено більше 700 антибіотичних речовин, які здатні пригнічувати розвиток бактерій, вірусів, пригнічувати ріст пухлинних клітин.

70

Антибіотики з вищих рослин мають різну

хімічну будову і належать до різних груп сполук. Серед них зустрічаються аліфатичні сполуки, алкалоїди, хінони, ефірні олії, поліфеноли, кумаріни.

До числа найбільш досліджених сполук

належать алліцин, берберин, госсіпол, хінін.

71

Алліцин – продукт життєдіяльності часнику, його було виділено у 1944 р. К.Ковалліто.

Антибіотик виділяють шляхом екстрагування з часнику органічними розчинниками. Алліцин – дуже нестійка сполука, при кімнатній температурі він руйнується протягом декількох днів. Однак неушкоджений часник зберігає свою активність протягом року і більше.

72

Алліцин пригнічує розвиток грампозитивних і

грамнегативних бактерій. Але його нестійкість та

значна токсичність (летальна доза для мишей за

внутрішньовенного введення становить 60 мг/кг)

роблять його непридатним для використання в

медичній практиці.

73

Госсіпол – антибіотична речовина, що виділяється з насіння бавовнику мохнатого. Цей антибіотик має антивірусну дію, слабко активний щодо бактерій. За хімічною будовою госсіпол належить до поліфенолів:

74

Хінін - відомий з доісторичних часів як засіб для лікування хворих на малярію. Це алкалоїд з хінного дерева красносокового. Його структуру було встановлено у 1907 році і у 1944 синтезовано хімічним шляхом. Хінін має протибактеріальну активність.

75

Антибіотики тваринного походження

Антибіотики тваринного походження відрізняються від решти антибіотиків здатністю активізувати захисні сили макроорганізму. Поєднання цих властивостей з антибактеріаль-ною дією робить їх важливими для профілак-тики та лікування деяких захворювань.

Лізоцим – міститься у білку курячого яйця, у слині, сльозах. Цей антибіотик було відкрито О.Флемінгом, який і визначив, що лізоцим є ферментом.

76

Лізоцим – білок з відносно невисокою молекулярною вагою, що характеризується ферментативними властивостями. Цей фермент має також назву мурамідаза.

Лізоцим курячого білка активний щодо грампозитивних бактерій. Він активно діє на клітинну стінку бактерій, спричиняючи гідроліз - глікозидних зв’язків між залишками ацетилмурамової кислоти і глюкозаміну в пептидоглікані. Використовується в дерматології, офтальмології, хірургії.

77

Скваламін – антибіотик, що у 1992 році було виділено з катранової акули. Вчені раніше помічали, що акули майже ніколи не хворіють. Можливо це пов’язано з наявністю в усіх їхніх клітинах антибіотику. Скваламін активний щодо бактерій, грибів, паразитів. За хімічною будовою він подібний до холестерину і не належить до жодного з відомих класів антибіотиків.

78

Екмолін – це суміш білків-протамів, які отримують з риб. Він малотоксичний, пригнічує грампозитивні і грамнегативні бактерії. Спостерігається синергізм за сумісної дії з пеніциліном.

Інтерферон – білкової природи, пригнічує розмноження вірусів. Утворюється в клітинах під впливом вірусів, бактерій, ендотоксинів. Для отримання інтерферону використовують шестиденні одношарові культури клітин курячого ембріона або культивовані лейкоцити крові людини, що заражують певним вірусом.

79

Пробіотики

В останні часи все більшої популярності набуває біотерапія. Організм людини в сучасних умовах витримує значний вплив несприятливих факторів: погіршення екології, збільшення кількості стресових факторів, неконтрольований прийом хіміотерапевтичних препаратів, в тому числі антибіотиків. Все це призводить до порушення функціонування нормальної мікрофлори людини.

80

Відновлення та оптимізація мікрофлори, тобто мікроекологія та ендоекологія макро-організму, нині набуває надзвичайної ваги.

Для корекції мікрофлори використовують препарати, що отримали назву „пробіотики” та „пребіотики”.

На відміну від пробіотиків, пребіотики є речовинами чи дієтичними інгредієнтами, які вибірково стимулюють ріст та біологічну активність мікроорганізмів в кишечнику і позитивно впливають на склад мікробіоценозу.

81

Їх можна розділити на такі групи:• моносахариди і спирти (ксилоза, рафіноза,

сорбіт);• олігосахариди (лактулоза, галактоолігосахарид,

ксилоолігосахарид);• полісахариди (пектини, декстрини, інулін);• ферменти (-галактозидаза мікробного

походження, протеази сахароміцетів);• пептиди (соєві, молочні);• антиоксиданти (вітаміни),• а також інші біологічно активні добавки –

амінокислоти, рослинні екстракти, органічні кислоти.

82

Іноді комбінації пребіотиків з пробіотиками називають „симбіотиками”.

Термін „пробіотик” в буквальному перекладі означає „для життя”. У сучасному трактуванні пробіотики – біопрепарати, що представляють стабілізовані культури сімбіонтних мікроорганізмів і продукти їхньої життєдіяльності, які мають сприятливий вплив на здоров’я людини або тварин.

83

Біфідо- і молочнокислі бактерії, які найчастіше входять до складу пробіотиків, за рахунок продукування антибіотикоподібних факторів, низки органічних кислот, а також конкуренції за ділянки слизової оболонки кишечнику з представниками патогенної і умовно-патогенної флори сприяють нормалізації якісного і кількісного складу мікробіоценозу шлунково-кишкового тракту.

84

Для створення пробіотиків використовують різноманітні мікроорганізми:

Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. cereus, Lactobacillus acidophilus, L. delbrueckii, L. plantarum, L. fermentum, L. casei, L. rhamnosus, Bifidobacterium bifidum, B. longum, Escherichia coli, Enterococcus faecium, Streptococcus salivarius, Saccharomyces boulardii .

85

Найчастіше у складі пробіотиків використовують біфідобактерії та молочнокислі бактерії (лактобацили). Такі пробіотики базуються на штамах, що ізольовано з кишечнику людини, де вони домінують з перших днів життя.

• Досить давно для створення пробіотиків використовують бактерії групи кишкової палички, ефективність яких пов’язана з різким зменшенням утворення в кишечнику токсичних речовин під впливом нормалізованої кишкової мікрофлори. Кишкова паличка є основою препарату колібактерін.

86

Нині високої популярності набувають пробіотики, що містять декілька видів мікроорганізмів, які належать до різних родів.

При їх створенні пробіотиків мають бути дотримані наступні умови:

• безпека для людини штамів, що входять до складу пробіотика;

• наявність антагоністичних властивостей до конкурентної, в тому числі патогенної та умовно-патогенної мікрофлори;

• стійкість до дії антибіотиків, що найчастіше використовують в антибіотикотерапії;

87

• здатність пробіотичних мікроорганізмів активно засвоювати широкий спектр поживних речовин, які присутні в кишково-шлунковому тракті;

• наявність адгезивної активності до клітин епітелію організмів, для яких призначено пробіотичний препарат;

• більш висока, порівняно з існуючою мікрофлорою, питома швидкість росту пробіотичних штамів, що дозволить їм швидше освоювати поживний субстрат.

88

Більшість пробіотиків, що представлені сьогодні на фармацевтичному ринку, призначені для лікування і профілактики дисбактеріозів кишково-шлункового тракту. Одиничні розробки пробіотиків для санації ротової порожнини і урогенітальної систем

В останній час велика увага приділяється пробіотикам, що базуються на використанні бактерій роду Bacillus.

Препараті на їх основі B.cereus (Бактисубтіл) та B. subtilis ( Біосопорін)

89

Терапія за їх допомогою дає високий лікувальний ефект при абсцесах легенів, легеневій формі туберкульозу, а введення живої культури під мозкові оболонки сприяло виліковуванню інфекційного менінгіту та вірусного енцефаліту. Вони є також ефективними при профілактиці та лікуванні інфекційних хвороб у людей та тварин, а також як протиалергійний та протитоксичний засіб.

• Препарати пробіотиків використовують також у сільському господарстві (ветеринарія).

90

Найбільш перспективними серед них є препарати на основі Bacillus, Lactobacillus, Propionibacterium, що є складовою частиною мікробіоценозів рубця жвачних тварин, зобу птиці, шлунково-кишкового тракту поросят.

Більшість пробіотиків для сільського господарства базуються на монокультурах. Серед найбільш відомих – Біовіт, Лактосан, Лактовіт.

91

В Українській колекції мікроорганізмів зберігається більше 10 штамів мікроорганізмів, на основі яких вже розроблені пробіотики. Їх характеристика

наведена в Таблиці 1.10. (стр.124 Технології мікробного синтезу лікарських засобів"./ Л.М.Бутенко, Ю.М. Пенчук, Т.П. Пирог: Навч.посіб.- К.:НУХТ,2010,-323 с. )

92

Основні вимоги до технології отримання пробіотиків - збереження їхньої стабільності протягом тривалого часу. Це може бути реалізовано за рахунок:

- регламентованого вміст узалишкової вологи; - наявність захисного середовища; - зберігання сухих препаратів в атмосфері, що

не містить кисню.. Для захисту проубіотиків від кислого сере-

довища шлунку на таблетовані і капсульовані форми наносять ацидорезистентні покриття чи здійснюють імобілізацію бактерій на сорбенті.

93

Технологічна схема отримання Лактобактеріну

94

Приготування гідролізованого молока

рН=7,7; t = 40 °C; τ =72 год

Фільтрування гідролізованого молока

Молоко

Розбавлення та розлив у бутилі

гідролізованого молока

Стерилізація гідролізованого молока

t = 110 °C; τ = 1 год

ПанкреатинХлороформ

Осад

Вода

Пара

Приготування дріжджового аутолізата

Стерилізаціядріжджового аутолізата

t = 115 °C; τ = 1 год

Дріжджі хлібопекарські

Приготування гідролізату казеїнуt = 45 °C; τ = 5 діб

Розчин казеїну

Фільтування осаду гідролізату казеїну

Осад

Стерилизація гідролізату казеїнуt = 115 °C; τ = 1 год

Вода

95

Хлороформ

Пара

Пара Конденсат

Конденсат

Приготування захисного середовища

Стерилізаціязахисного середовища

t = 115 °C; τ = 1 год

Желатин

96

СахарозаМолоко

Амоній лимоннокислий

Пара

Вода

Приготування середовища МРС

Стерилізаціясередовища МРС t = 115 °C; τ = 1 год

Гідролізоване молоко Дріжджовий аутолізат

Магній Амоній лимоннокислий

Глюкоза

Пара

Марганець сірчанокислий

Конденсат

Конденсат

Вирощування маточної культуриt = 37 °C; τ = 9 діб

Вирощування

виробничої культури t = 37 °C; τ = 18-20 год

Титр - 6 ∙10 9 кл/мл

Змішування КР із захисним середовищем

та розлив у ампули 97

Приготування казеїново-дріжджового

середовища

Середовище МРС

Гідролізат казеїну

Lactobacillus plantarum

Ліофільне висушування культури

t = 25 °C; τ = 68-70 годТитр - 6 ∙10 9 кл/мл

Запаювання ампул та пакування у вторинну

тару

98

Заморожування суспензії клітин

Із захисним середовищемt = - 40 °C; τ = 18-24 год

99

Далі буде!