Материал: Фарм производство БАР

По спектру действия:

антибактериальные, губительно действующие на грамположительные (бензилпенициллин, ристомицин, новобиоцин), грамотрицательные (полимиксин) бактерии, а также антибиотики широкого спектра действия (левомицетин, канамицин, мономицин, гентамицин);

противогрибковые (амфотерицин В, нистатин, леворин, гризеофу-

львин);

противоопухолевые, включающие в себя: актиномицины, антракциклины (доксорубицин, эпирубицин, идарубицин), оливомицины, брунеомицины, блеомицины.

В зависимости от химической структуры и ряда других свойств антибиотики делят на ряд классов:

1.-лактамные – пенициллины, цефалоспорины, причем составляют более 40 % рынка антибиотиков.

2.Макролиды – макроциклические (эритромицин, джозамицин, олеандомицин).

3.Аминогликозиды – (стрептомицин, канамицин, гентамицин, амикацин, тобрамицин).

4.Тетрациклины – тетрациклин, метациклин.

5.Гликопептиды – ванкомицин, ристомицин, блеомицин.

6.Антрациклины – доксорубицин, эпирубицин, идарубицин.

7.Амфениколы – левомицетин.

8.Линкосамиды – линкомицин.

9.Полиеновые – ациклические (нистатин, леворин).

10.Полипептиды – полимиксин, грамицидин.

Мы считаем целесообразным привести химическую структуру широко используемых антибиотиков (табл. 2).

28

Таблица 2 – Химическая структура антибиотиков

Стрептомицин

Рифампицин

Амикацин

29

4.Нарушение движения рибосомы по нити информационной РНК (эритромицин, линкомицин).

5.Нарушение целостности цитоплазматической мембраны (противогрибковые антибиотики – нистатин, амфотерицин В, полимиксины и др.).

6.Нарушение прикрепления РНК к рибосомам (тетрациклины, макролиды, левомицитин).

7.Селективное ингибирование ДНК-зависимой РНК полимеразы в микробной клетке (рифампицин).

8.Нарушение энергетического обмена (олигомицин).

В табл. 3 представлены продуценты и характеристика антибиотиков.

Таблица 3 – Продуценты и характеристика антибиотиков

Продолжение таблицы 3

Продолжение таблицы 3

34

2.3. Пути биотехнологического получения антибиотиков

Необходимость поисков новых антибиотиков обусловлена многими причинами. Постоянно ведутся поиски эффективных антибиотиков для борьбы с теми заболеваниями, на возбудители которых не действуют существующие препараты. Потребность в антибиотиках обусловлена также тем, что при их использовании в лечебных целях происходит накопление резистентных к этим соединениям форм организмов. Длительное и не всегда оправданное применение антибиотиков приводит зачастую к ускорению эволюции патогенных организмов в сторону закрепления их устойчивости к этим препаратам. Поэтому необходимо постоянно заменять одни виды антибиотиков на другие. Для этого нужно находить наиболее активные микроорганизмы – продуценты антибиотиков.

Основные этапы поисков антибиотиков:

выделение микробов-антагонистов из почвы;

определение антагонистического спектра и активности антибиоти-

ков;

подбор условий культивирования продуцентов антибиотиков;

выделение и химическая очистка антибиотиков;

изучение физико-химических и фармакологических свойств антибиотиков;

испытание химико-терапевтической эффективности;

идентификация антибиотиков.

Биосинтез антибиотиков – наследственная особенность организмов, проявляющаяся в том, что каждый вид (штамм) способен образовывать один или несколько вполне определенных, строго специфичных для него антибиотических веществ. Вместе с тем известно, что одинаковые антибиотики могут образовываться несколькими видами организмов.

Выявление потенциальной возможности образовывать в процессе жизнедеятельности антибиотики связано с условиями культивирования организмов. В одних условиях организм образует антибиотик, в других условиях тот же организм не будет обладать способностью синтезировать антибиотическое вещество.

35

В связи с резистентностью микроорганизмов к антибиотикам постоянно проводится их совершенствование, что приводит к появлению новых поколений. Например, цефалоспориновые антибиотики, приводящие к нарушению синтеза компонентов клеточной мембраны, присутствуют в виде 4-х поколений полусинтетических цефалоспориновых антибиотиков: Цефадроксил, Цефазолин, Цефалексин – 1 поколение; Цефамандол, Цефуроксим – 2 поколение; Цефиксим, Цефоперазон, Цефотаксим, Цефтазидим, Цефтриаксон – 3 поколение; Цефпиром, Цефепим – 4 поколение.

Основными продуцентами антибиотиков являются актиномицеты, плесневые грибы, бактерии. Главным местом их обитания является почва. Для выделения микроорганизмов, образующих антибиотики, берут пробы почвы, высушивают ее до воздушно-сухого состояния и делают высевы на специальные питательные среды.

Выделенные штаммы-продуценты антибиотиков часто вариабельны и нестабильны. Поэтому методом селекции отбирают наиболее перспективные штаммы, а затем проводят отбор индуцированных мутантов. Мутантное действие на микроорганизмы достигается применением различных источников лучистой энергии (УФ-лучи, рентгеновские лучи, нейтроны и др.).

Антибиотики продуцируются плесневыми грибами, актиномицетами, эубактериями и рядом других микроорганизмов. Некоторые из этих организмов способны продуцировать большое количество антибиотиков. Так, шесть родов филаментозных грибов производят 1000 различных антибиотиков, в том числе пенициллин и цефалоспорин, а три рода актиномицетов – 3000 антибиотиков. Среди актиномицетов наибольший вклад вносит род Streptomyces, один из видов которого S. griseus синтезирует более 50 антибиотиков. В процессе образования антибиотиков задействовано значительное число генов. Массовая расшифровка первичной структуры геномов микроорганизмов показала, что эта величина равна 1–2 %. Так, у Bacillus subtilis число таких генов достигает 2 %, что обеспечивает микроорганизму большие возможности для защиты и адаптации. С другой стороны, это обстоятельство затрудняет анализ путей биосинтеза антибиотиков и идентификацию отдельных мутаций, способных увеличить выход продукта. Тем не менее, большинство известных в настоящее время

36

высокопродуктивных штаммов продуцентов антибиотиков получено традиционными методами мутагенеза и селекции.

Выделенные культуры микроорганизмов-антагонистов изучают по содержанию в них антибиотических веществ, необходимых для практических целей. При этом методом хроматографии определяют наличие известных антибиотиков. Если обнаруживают новый антибиотик, то вначале осуществляют первичное выделение и химическую очистку антибиотика, определяют его токсичность и химико-терапевтические свойства на животных, зараженных возбудителями различных заболеваний.

Биосинтез молекулы любого антибиотика происходит с участием ряда ферментов – от нескольких единиц до нескольких десятков. Координация действия ферментов, т.е. обеспечение правильной последовательности ферментативных реакций, обеспечивается разными, не всегда еще ясными путями.

Процесс развития микроорганизмов (продуцентов антибиотиков) имеет, как правило, двухфазный характер:

В первой фазе развития культуры, носящей название трофофазы

(тропофазы) (фаза сбалансированного роста микроорганизма), идет интенсивное накопление биомассы продуцента. Продуцент синтезирует белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, ферменты и другие биологически активные вещества (БАВ), необходимые для роста микроорганизма; наблюдается быстрое потребление основных компонентов субстрата (источников углерода, азота, фосфора и др.), интенсивное поглощение кислорода. В культуральной среде может снижаться рН, как результат накопления органических кислот. В трофофазе антибиотик, как правило, не образуется или его количество незначительное. Возможно, в этой фазе синтез ферментов, принимающих участие в образовании антибиотика, подавлен.

Вторая фаза развития культуры, носящая название идиофазы (фаза несбалансированного роста) характеризуется снижением общего количества биомассы. В период второй фазы происходит развитие микроорганизма и образование новых клеток, но в культуре начинают преобладать автолитические процессы, что приводит к снижению общего числа биомассы. Продукты метаболизма микроорганизмов частично используются на построение клеток мицелия, частично – на синтез антибиотика. Среда обога-

37