Способ повышения эффективности антибиотиков
Владельцы патента RU 2425668:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени профессора И.И. Иванова" Министерства сельского хозяйства Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии, в частности к производству антибиотиков. Способ повышения эффективности антибиотиков, заключающийся в том, что проводят детоксикацию и полимеризацию антибиотиков обработкой сначала раствором формалина, а затем раствором этония при определенных условиях, и применяют их в жидком или лиофилизированном состоянии. Вышеописанный способ повышает эффективность антибиотиков. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к микробиологии и биотехнологии, в частности к производству антибиотиков, в том числе бета-лактамовых.
В результате исследований выявлено, что снижение эффективности антибиотиков связано с их инактивацией бактериальными ферментами - бета-лактамазами, продуцируемыми бактериальными клетками (стафилококками и др.), повышением выведения антибиотиков из клетки, мутациями рибосомальных белков и соответственно подавлением синтеза бактериальных белков и в целом торможения взаимодействия т-РНК с рибосомами (Никитин А.В. Титециклин: антимикробное действие и химиотерапевтическая эффективность // Антибиотики и химиотерапия, 2009, 54; 1-2. С.63-65; Соколова Г.Б., Краснов В.А. Новый противотуберкулезный препарат Рифалекс // Антибиотики и химиотерапия, 2009, 54; 1-2. С.38-41).
Повышение химиотерапевтической активности антибиотиков проводится комбинацией разных групп антибиотиков, в том числе с клавулановой кислотой (антибиотик, полученный в 1976 году из продукта метаболизма гриба Streptomyces clavuligerus), а также введением в их химическую структуру фтора, пиперазинового радикала и совместное применение с лимонной, янтарной и изоянтарной кислотами и их солями - сукцинатами, а также пробиотиками (Андреева Н.Л., Войтенко В.Д. Повышение эффективности химиопрепаратов с помощью органических кислот // Международный вестник ветеринарии, 2004, №1. - С.55-58; Шевелева М.А., Раменская Г.В. Современные представления о применении пробиотических средств при антибиотикотерапии // Антибиотики и химиотерапия, 2009, 54; 3-4. - С.61-64).
Однако на фоне снижения бактериальной резистентности, повышения токсичности и особенно нефротоксичности антибиотиков арсенал использования средств антибактериальной терапии резко сужается. В России пока не выявлены патогены, резистентные к метициллину, ванкомицину, линезолиду, но в Западной Европе выделено до 20%, а в США - до 55% устойчивых к указанным антибиотикам микроорганизмов. Поэтому появление резистентных микроорганизмов в других регионах мира и в России является вопросом времени.
Современные подходы совершенствования изготовления антибиотиков нуждаются в иных направлениях, так как существующий потенциал разработки инновационных антибактериальных препаратов ограничен, и принципиально новых антибиотиков создать не удается.
Создание новых лекарственных форм и комбинаций антибиотиков не обеспечивает качественного прорыва и снижения токсичности в фармокинетике антимикробных препаратов.
Известен способ создания более эффективного антибиотика комбинацией амоксициллина с клавуланатом (Карпов О.И. Флемоклавсолютат - новая лекарственная форма амоксициллина/клавуланата // Клиническая фармакология и терапия. - 2006. - 15. - №4. - С.1-4).
Несмотря на замену ампициллина на амоксициллин, обладающий более эффективным бактерицидным действием и проникновением в ткани и жидкости организма, и последующее создание ряда комбинированных антибиотиков - аугментина, сулациллина и т.д., основные недостатки, присущие антибиотикам, сохранились. Это - токсичность, появление лекарственноустойчивых видов микроорганизмов, депрессивное их воздействие на иммунную систему организма, дороговизна и дефицитность из-за прекращения изготовления в РФ антибиотиков (Медуницын Н.В. Биопрепараты. 2006, №4. С.2-3).
Для устранения указанных недостатков, для повышения бактерицидной эффективности антибиотиков, снижения их токсичности и аллергизации организма, повышения их устойчивости к действию бактериальных ферментов за счет создания у них стабильной структуры предлагается полимеризация и детоксикация антибиотиков двумя детоксикаторами - вначале 0,15±0,05% раствором формалина при 40,0±2,0°С в течение 3-5 суток, а затем 0,15±0,05% раствором этония (бисчетвертичного аммониевого соединения) при 40,0±2,0°С в течение 3-5 суток из расчета 100-150 мг/мл антибиотика.
Правомерность использования формалина и этония для полимеризации и детоксикации антибиотиков основана на производстве и применении анатоксинов, толерогенов (аллергоидов), инактивированных вирусных вакцин.
Однако сведений об использовании этих соединений при изготовлении антибиотиков в патентной и научной литературе не обнаружено.
Использование этония в качестве полимеризатора и детоксикатора доказало свою эффективность при получении ряда инактивированных вакцин, разработанных авторами заявляемого способа (RU 2360697, 2371197, 2372937, 2377013, 2377014, 2377016). Этоний обладает инактивирующим действием на токсины ряда микроорганизмов и стимулирует заживление ран, поэтому используется при лечении трофических язв, маститов, стоматитов, кератитов и т.д. (Покровский В.И. Медицинская микробиология, 1999. С.138). При этом этоний менее токсичен и не обладает канцерогенными свойствами в отличие от формалина. При получении вакцин формалин и этоний практически подавляют индукцию экзотоксинов и обеспечивают их детоксикацию.
Изучение действия формалина и этония на антибиотики показало их эффективность в усилении бактерицидного действия антибиотиков, повышении их резистентности к ферментам, вырабатываемым патогенными микроорганизмами, снижении токсичности самих антибиотиков.
На основании изученных свойств был разработан режим полимеризации и детоксикации, дозировка формалина и этония и предложен способ повышения эффективности антибиотиков.
Цель изобретения - повышение эффективности антибиотиков на основе усиления их бактерицидных свойств, снижения токсичности, усиления резистентности антибиотиков к бета-лактамным ферментам бактерий. В результате повысится эффективность терапии инфекционных болезней животных.
Поставленная цель достигается полимеризацией и детоксикацией антибиотиков вначале 0,15±0,05% раствором формалина при 40,0±2,0°С в течение 3-5 суток, а затем 0,15±0,05% раствором этония при 40,0±2,0°С в течение 3-5 суток из расчета 100-150 мг/мл антибиотика. При таком способе детоксикации и полимеризации концентрация антибиотика сохраняется, а содержание формалина и этония снижается в 10 и более раз, а при изготовлении лиофилизированных препаратов полностью утрачивается.
Способ заключается в том, что эффективность антибиотиков повышают полимеризацией и детоксикацией при 42°С в течение 3-5 суток сначала раствором формалина, а затем в том же режиме раствором этония. При этом в антибиотики поочередно вводят 0,2% растворы формалина и этония и применяют их в жидком состоянии. При использования 0,1% растворов формалина и этония после полимеризации и детоксикации антибиотики подвергают лиофилизации.
Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение обеспечения стабильной и полной детоксикации и полимеризации антибиотиков и получения в результате безвредных препаратов, обладающих бактерицидным действием в отношении лекарственноустойчивых микроорганизмов позволило предложить рациональный и экономически выгодный способ изготовления и повышения эффективности антибиотиков, то есть получить технико-биологический эффект.
Полученные результаты иллюстрированы следующими примерами и таблицами.
Пример 1. Осуществление способа.
Во флаконы с лиофилизированным антибиотиком (пенициллин, метициллин, эритромицин, амоксициллин, амоксиклав, стрептомицин, тетрациклин, энфроксацин и др.) с помощью шприца внесли по 5,0 мл 0,2% раствора формалина для детоксикации и полимеризации при 42°С в течение 3-5 суток, а затем во флаконы с растворенным в 0,2% растворе формалина антибиотиком ввели с помощью шприца 5,0 мл 0,2% раствора этония для продолжения детоксикации и полимеризации в термостате при 42°С в течение 3-5 суток.
Полученные растворы антибиотиков при комнатной температуре сохраняли прозрачность, бактерицидную активность в течение 1 года (срок наблюдения).
Для изготовления препаратов в лиофилизированном виде детоксикацию и полимеризацию антибиотиков проводили в уменьшенном вдвое объеме формалина и этония. При этом лиофилизированный тюбик с антибиотиком сохранял свою исходную форму в течение 1 года (срок наблюдения).
Пример 2. Испытание ряда модифицированных антибиотиков на токсичность.
В исследованиях использовали 24 белых мышей массой 18-20 г и 24 цыплят-бройлеров 20-суточного возраста, которых разделили на 4 группы по 6 голов в каждой. Испытание на токсичность проводили ежедневно в течение трех суток путем подкожного введения по 0,5 мл модифицированного пенициллина, тетрациклина, амоксициллина и энфроксацина (байтрила). При этом на месте введения модифицированных антибиотиков не было гнойных или некротических поражений, а все животные (мыши и бройлеры) остались живыми в течение 15 суток (срок наблюдения).
Пример 3. Сравнительная оценка бактерицидной эффективности коммерческих и модифицированных антибиотиков.
Для оценки бактерицидной эффективности модифицированных антибиотиков использовали бумажные диски, пропитанные антибиотиками, результаты исследования представлены в таблице 1.
| Таблица 1. | ||||||
| Сравнительная оценка эффективности коммерческих и модифицированных антибиотиков по диаметрам подавления роста микроорганизмов на агаре Хоттингера. | ||||||
| №№ п/п | Наименование антибиотика | Содержание в бумажном диске, мкг | Диаметры подавления роста (в мм) | |||
| S.aureus | E.coli | S.dublin | Bac.subtilis | |||
| 1 | Пенициллин | 10 | 15-20 | 18-22 | 20-22 | 20-22 |
| 2 | М*-пенициллин | 10 | 30-35 | 30-35 | 30-35 | 30-35 |
| 3 | Метициллин | 10 | 20-22 | 22-25 | 20-22 | 22-23 |
| 4 | М-метициллин | 10 | 30-35 | 35-40 | 30-35 | 30-35 |
| 5 | Эритромицин | 15 | 20-22 | 20-25 | 18-20 | 20-22 |
| 6 | М-эритромицин | 15 | 30-35 | 35-40 | 30-35 | 30-35 |
| 7 | Амоксициллин | 5 | 20-22 | 22-25 | 18-20 | 20-22 |
| 8 | М-амоксициллин | 5 | 25-35 | 30-35 | 30-35 | 30-35 |
| 9 | Амоксициллин /клавуланат | 5 | 30-35 | 25-27 | 25-27 | 25-27 |
| 10 | М-амоксициллин /клавуланат | 5 | 40-50 | 35-40 | 35-40 | 35-40 |
| 11 | Стрептомицин | 10 | 15-20 | 20-22 | 20-22 | 18-20 |
| 12 | М-стрептомицин | 10 | 30-35 | 30-35 | 30-35 | 30-35 |
| 13 | Тетрациклин | 30 | 20-25 | 25-27 | 25-28 | 22-25 |
| 14 | М-тетрациклин | 30 | 30-35 | 35-40 | 35-40 | 35-40 |
| *М - модифицированный антибиотик |
Учитывая, что показатели эффективности антибиотиков по диаметрам задержки роста микроорганизмов по бумажным дискам являются относительными, для более точной оценки использовали мясопептонный глицериновый бульон (МПГБ) с определенной концентрацией микроорганизмов и антибиотиков. Полученные результаты представлены в таблице 2.
| Таблица 2. | ||||||
| Бактерицидная эффективность антибиотиков (ЕД/мл, мкг/мл) в МПГБ, содержащем 10 тысяч микробных клеток в 1 мл | ||||||
| №№ п/п | Наименование антибиотика | Объем МПГБ, мл | S.aureus | E.coli | S.dublin | Bac.subtilis |
| 1. | Пенициллин | 10 | 12-15 | 10-12 | 12-14 | 15-16 |
| 100 | 12-15 | 10-12 | 12-14 | 15-16 | ||
| 2. | М*-пенициллин | 10 | 5-7 | 5-6 | 6-7 | 6-7 |
| 100 | 5-9 | 5-6 | 6-7 | 6-7 | ||
| 3. | Метициллин | 10 | 10-12 | 10-12 | 10-12 | 10-12 |
| 100 | 10-12 | 10-12 | 10-12 | 10-12 | ||
| 4. | М-метициллин | 10 | 5-6 | 5-6 | 5-6 | 5-6 |
| 100 | 5-6 | 5-6 | 5-6 | 5-6 | ||
| 5. | Эритромицин | 10 | 12-15 | 10-12 | 12-13 | 12-13 |
| 100 | 12-15 | 10-12 | 12-13 | 12-14 | ||
| 6. | М-эритромицин | 10 | 5-7 | 5-6 | 5-6 | 5-6 |
| 100 | 5-8 | 5-6 | 5-6 | 5-7 | ||
| 7. | Амоксициллин | 10 | 10-12 | 9-10 | 9-10 | 9-10 |
| 100 | 10-12 | 9-10 | 9-10 | 9-10 | ||
| 8. | М-амоксициллин | 10 | 7-8 | 4-5 | 4-5 | 4-5 |
| 100 | 6-8 | 4-5 | 4-5 | 4-5 | ||
| 9. | Амоксициллин/ | 10 | 5-6 | 5-6 | 5-7 | 5-7 |
| клавуланат | 100 | 5-6 | 5-7 | 5-7 | 5-7 | |
| 10. | М-амоксициллин/ | 10 | 3-4 | 2-3 | 2-3 | 2-3 |
| клавуланат | 100 | 3-4 | 2-3 | 2-3 | 2-3 | |
| 11. | Стрептомицин | 10 | 10-12 | 9-10 | 8-10 | 8-10 |
| 100 | 10-12 | 9-10 | 8-10 | 9-10 | ||
| 12. | М-стрептомицин | 10 | 10-12 | 9-10 | 8-10 | 8-10 |
| 100 | 10-12 | 9-10 | 8-10 | 9-10 | ||
| 13. | Тетрациклин | 10 | 20-22 | 18-20 | 18-20 | 18-22 |
| 100 | 20-22 | 18-22 | 18-20 | 18-20 | ||
| 14. | М-тетрациклин | 10 | 12-15 | 9-10 | 7-9 | 7-9 |
| 100 | 12-15 | 7-9 | 7-9 | 7-9 | ||
| 15. | Энфроксацин | 10 | 10-12 | 10-12 | 10-12 | 12-14 |
| 100 | 10-12 | 10-12 | 10-12 | 12-14 | ||
| 16. | М-энфроксацин | 10 | 5-6 | 5-6 | 5-6 | 5-6 |
| 100 | 5-6 | 5-6 | 5-6 | 5-7 | ||
| *М - модифицированный антибиотик |
Из данных, представленных в таблице 1, следует, что диаметры подавления роста микроорганизмов по бумажным дискам на агаре Хоттингера у модифицированных антибиотиков превышают показатели для известных коммерческих препаратов практически вдвое. Идентичные показатели бактерицидной активности у модифицированных антибиотиков получены в сравнении с коммерческими препаратами в отношении 10 тысяч в 1 мл МПГП указанных микроорганизмов (табл.2).
1. Способ повышения эффективности антибиотиков, заключающийся в том, что проводят детоксикацию и полимеризацию антибиотиков обработкой сначала 0,1-0,2%-ным раствором формалина при 42°С в течение 3-5 суток, а затем 0,1-0,2%-ным раствором этония при 42°С в течение 3-5 суток и применяют их в жидком или лиофилизированном состоянии.
2. Способ по п.1, заключающийся в том, что антибиотики обрабатывают 0,2%-ным раствором формалина и 0,2%-ным раствором этония и применяют в жидком состоянии.
3. Способ по п.1, заключающийся в том, что антибиотики обрабатывают 0,1%-ным раствором формалина и 0,1%-ным раствором этония, а затем подвергают их лиофилизации.
