DE2930394A1 - Determn. of antibiotic concn. in a medium - by observing change in adenosine concn. - Google Patents

Determn. of antibiotic concn. in a medium - by observing change in adenosine concn.

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DE2930394A1 DE19792930394 DE2930394A DE2930394A1 DE 2930394 A1 DE2930394 A1 DE 2930394A1 DE 19792930394 DE19792930394 DE 19792930394 DE 2930394 A DE2930394 A DE 2930394A DE 2930394 A1 DE2930394 A1 DE 2930394A1
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Abstract

Determination of antibiotic (I) levels in a medium comprises measuring the initial increase in adenosine levels of a test culture caused by metabolic changes induced by (I). Pref. the change in ATP concn. in the organism is measured by the firefly bioluminescence system. Patic. the method is used to measure gentamycin or other aminoglycoside or toxic antibiotics in sera or other body fluids, or to measure (I) contents of milk, meats, and other foods. Rapid, simple and quantitative method for measuring (I) concn. and for assessing sensitivity of moc microbes to (I) or for determining min. inhibitory concns. Only simple instrumentation is needed.

Description

Verfahren zur Bestimmung des Antibiotikaspiegels in einem MediumMethod for determining the antibiotic level in a medium

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Antibiotikaspiegels in einem Medium mittels eines Antibiotikatests, bei dem die anfängliche Zunahme der ATP-Konzentration in Bakterienproben als Folge der Anwesenheit der antibiotischen Substanz bestimmt wird.The invention relates to a method for determining the antibiotic level in a medium by means of an antibiotic test in which the initial increase the concentration of ATP in bacterial samples as a result of the presence of the antibiotic Substance is determined.

Antibiotikaspiegel werden derzeit gemessen zur Bestimmung der Antibiotikageholte im Serum eines Patienten und zur Kontrolle der Antibiotikagehalte von Lebensmitteln, um Menschen dagegen zu schützen, daß sie übermäßig stark Antibiotika ausgesetzt sind, und um im Falle von Milch sicherzustellen, daß die Milch für Fermentationsprozesse (für die Herstellung von Käse, Joghurt und dgl.) verwendet werden kann. Antibiotikaspiegel bzw. Antibiotikagehalte werden normalerweise unter Anwendung eines Bioassay (biologischen Nachweisverfahrens) bestimmt, bei dem ein spezieller Mikroorganismenstamm in Gegenwart einer unbekannten Probe gezüchtet wird. Die Antibiotikakonzentration in der Probe wird beurteilt an Hand des Grades der Wachstumshemmung des Organismus bei Anwendung bekannter Konzentrationen des Antibiotikums als Standards. Derartige Tests werden beispielsweise mit Klebsiella edwardsii var. atlantae (NCTC 10896) oder E. coli(LUI4>fur Gentamycin durchgeführt.Antibiotic levels are currently measured to determine antibiotic pick-up in the serum of a patient and to control the antibiotic content of food, to protect people from being overly exposed to antibiotics are, and in the case of milk, to ensure that the milk is suitable for fermentation processes (for the production of cheese, yogurt and the like.) Can be used. Antibiotic levels or antibiotic levels are usually measured using a bioassay (biological Detection method) in which a special strain of microorganisms is present an unknown sample is grown. The concentration of antibiotics in the sample is assessed on the basis of the degree of growth inhibition of the organism when used known concentrations of the antibiotic as standards. Such tests will for example with Klebsiella edwardsii var. atlantae (NCTC 10896) or E. coli (LUI4> fur Gentamycin carried out.

Ein anderes Verfahren zur Bestimmung der Antibiotikaspiegel (Antibiotikagehalte) ist die sogenannte Hochdruck-Flüssigchromatographie, dieses Verfahren wird jedoch nicht generell angewendet, weil eine solche Vorrichtung in den Krankenhauslaboratorien selten zur Verfügung steht und aufgrund der Tatsache, daß dieses Verfahren für Routineuntersuchungen zu langsam ist.Another method of determining antibiotic levels (antibiotic levels) is the so-called high pressure liquid chromatography, but this method is used not generally used because such a device is used in hospital laboratories is seldom available and due to the fact that this procedure is used for routine examinations is too slow.

Ein drittes Verfahren zur Bestimmung der Antibiotikaspiegel im Serum besteht darin, daß man die Abnahme der ATP-Konzentration nach 2-stundiger Inkubation bei 370C in der Kultur eines Testorganismus bestimmt, der gegenüber dem nachgewiesenen Antibiotikum empfindlich ist (vgl. M.J. Harber und A.W. Asscher, "A new method for antibiotic assay based on measurement of bacterial adenosine triphosphate using the firefly bioluminescent system" in "J. Microbiol. Chemother.", 2, 35-41, 1977; L. Nilsson, H. Höjer, S. Ansehn und A. Thore, "A rapid seaiautomated bioassay of gentamicin based on luciferase assay of bacterial adenosine triphosphate" in '!Scand. J. Infect.A third method of determining serum antibiotic levels consists in seeing the decrease in ATP concentration after 2 hours of incubation determined at 370C in the culture of a test organism compared to the detected Antibiotic sensitive (see M.J. Harber and A.W. Asscher, "A new method for antibiotic assay based on measurement of bacterial adenosine triphosphate using the firefly bioluminescent system "in" J. Microbiol. Chemother. ", 2, 35-41, 1977; L. Nilsson, H. Höjer, S. Ansehn and A. Thore, "A rapid seaiautomated bioassay of gentamicin based on luciferase assay of bacterial adenosine triphosphate "in '! Scand. J. Infect.

Dis.", 9 232-236, 1977; und A. Thore, L. Nilsson, H. Höjer, S. ansehen und L. Bröte, "Effects of ampicillin on intracellular levels of adenosine triphosphate in bacterial cultures related to antibiotic susceptibility" in "Acta Path. Microbiol. Scand.Dis. ", 9 232-236, 1977; and A. Thore, L. Nilsson, H. Höjer, S. See and L. Bröte, "Effects of ampicillin on intracellular levels of adenosine triphosphate in bacterial cultures related to antibiotic susceptibility "in" Acta Path. Microbiol. Scand.

Sect. B.", , 161-166, 1977).Sect. B. ",, 161-166, 1977).

Bei diesen Verfahren steht der Abfall des intracellularen ATP-Spiegels (-Gehaltes) nach 2- bis 3-stundiger Inkubation in Korrelation zu der Konzentration des Antibiotikums in der Probe.In these procedures there is a drop in the intracellular ATP level (Content) after 2 to 3 hours of incubation in correlation to the concentration of the antibiotic in the sample.

Die ATP-Werte der Probe werden mit denjenigen von bekannten Standards verglichen, um die Antibiotikagehalte in den Proben zu errechnen. Dieses Verfahren arbeitet gut mit sogenannten bakterioziden Antibiotika, die Bakterien abtöten, während bei sogenannten bakteriostatischen Antibiotika die Bakterien nicht getötet, sondern nur an der Vermehrung gehindert werden. Im letzteren Falle können die Bakterienzellen ihre schützende Zellwand nicht bilden und das ATP kann aus den Zellen in das Wachstumsmedium austreten. Dieses extrazelluläre ATP wird bei dem Verfahren durch Inkubieren der Proben mit einem ATPase-Enzym (beispielsweise Kartoffelapyrase) zerstört, welches ATP abbaut (spaltet). Vor der Extraktion und Bestimmung des intrazellulören ATP wird die AlPase-Aktivität durch Erhitzen, durch starke Mineralsäuren oder auf andere Weise zerstört.The ATP values of the sample are compared with those of known ones Standards compared to calculate the antibiotic levels in the samples. This method works well with so-called bacteriocidal antibiotics that kill bacteria while with so-called bacteriostatic antibiotics, the bacteria are not killed, but can only be prevented from multiplying. In the latter case, the bacterial cells can their protective cell wall does not form and the ATP can escape from the cells into the growth medium step out. This extracellular ATP is in the process by incubating the Samples with an ATPase enzyme (e.g. potato apyrase) destroys which ATP breaks down (splits). Before extraction and determination of intracellular ATP AlPase activity is increased by heating, by strong mineral acids or by other means Way destroyed.

Bezüglich der Antibiotikaspiegel bzw. Antibiotikagehalte in Milch und anderen Lebensmitteln sei bemerkt, daß die Antibiotika in die Milch und in die anderen Lebensmittel gelangen, wenn Tiere zur Behandlung von mikrobiellen Infektionen, wie z.B. der Rindermastitis (EuterentzUndung) damit behandelt werden oder wenn das Tierfutter Antibiotika als vorbeugendes Arzneimittel enthält.Regarding the antibiotic level or antibiotic content in milk and other foods it should be noted that the antibiotics in the milk and in the other foods when animals are used to treat microbial infections, such as cattle mastitis (udder inflammation) are treated with it or if that Animal feed contains antibiotics as a preventive medicine.

Da die unkontrollierte Verwendung von Antibiotika in Lebensmitteln zur Bildung von Mikrobenstummen führen kann, die gegenüber Antibiotika resistent werden, Allergiereaktionen bei Menschen hervorrufen oder erwünschte Mikroben an dem Wachstum bei der Lebensmittelbearbeitung hindern (beispielsweise bei der Käseherstellung, der Joghurtfermentation und dgl.), bestehen in den meisten Ländern strenge Vorschriften bezüglich der Antibiotikaspiegel bzw. -gehalte in Milch, Fleisch und anderen Lebensmitteln.Because the uncontrolled use of antibiotics in food can lead to the formation of mute microbes that are resistant to antibiotics cause allergy reactions in humans or target microbes prevent growth in food processing (e.g. in cheese making, yogurt fermentation and the like), strict regulations exist in most countries regarding the antibiotic levels or contents in milk, meat and other foods.

Bei den gängigen Tests wird die Hemmwirkung der Antibiotika auf das Wachstum eines spezifischen Bakterienstammes, der gegen-Uber dem nachgewiesenen Antibiotikum empfindlich ist, gemessen.In the usual tests, the inhibitory effect of the antibiotics on the Growth of a specific bacterial strain compared to the detected one Antibiotic sensitive, measured.

Bei einigen Verfahren wird ein flüssiges Kulturmedium verwendet, das mit einem spezifischen Bakterienstamm inokuliert wird. Das Wachstum der Bakterien wird überwacht an Hand der Zunahme der Trübung oder an Hand der Farbänderung eines pH"Tndikatorfarbstoffes als Folge der Stoffwechselprodukte der wachsenden Bakterien. Das Wachstum oder das fehlende Wachstum wird mit demjenigen einer Gruppe von bekannten Antibiotika-Standardproben verglichen.In some procedures, a liquid culture medium is used which is inoculated with a specific strain of bacteria. The growth of bacteria is monitored on the basis of the increase in the turbidity or the change in color of one pH indicator dye as a result of the metabolic products of the growing bacteria. The growth or lack of growth will be familiar with that of a group Standard antibiotic samples compared.

Ein zweites Verfahren besteht darin, ein halbfestes Medium gleichmäßig mit den Testbakterien zu inokulieren und eine Absorbens-Papierscheibe auf die Oberfläche zu legen. Die Proben und Antibiotiko-Standards läßt man dann von den Papierscheiben absorbieren. Während der Inkubation diffundieren die antibiotischen Agentien in das Agarmedium und hindern die Bakterien an dem Wachstum um die Scheibe herum. Je höher der Antibiotikaspiegel (Antibiotikagehalt) in der Probe oder in dem Standard ist, um so breiter ist die klare Zone um die Scheibe herum. Die Antibiotikakonzentration dieser Probe wird bestimmt durch Vergleich des Durchmessers der klaren Zone, die frei von Bakterien ist, mit denjenigen bekannter Standards. Die für dies.A second method is to make a semi-solid medium evenly inoculate with the test bacteria and place an absorbent paper disk on the surface to lay. The samples and antibiotic standards are then removed from the paper disks absorb. During the incubation, the antibiotic agents diffuse in the agar medium and prevent the bacteria from growing around the disc. Ever higher the antibiotic level (antibiotic content) in the sample or in the standard the wider the clear zone around the disk. The antibiotic concentration This sample is determined by comparing the diameter of the clear zone that is free of bacteria by those of known standards. The one for this.

Tests verwendeten Bakterienstämme sind gegenüber dem nachgewiesenen (bestimmten) Antibiotikum hoch-empfindlich und diese Stämme wachsen sehr schnell, wenn sie bei erhöhten Temperaturen bis zu 650C inkubiert werden können. Zu solchen Stämmen gehören die Spezies von Bacillus stearothermophilus var. calidolactoris, Pseudomonas thermophilus 101, Bacillus subtilis ATCC 6633 und dgl. Das Wachstum dieser Organismen kann innerhalb von 2 bis 4 Stunden nach Beginn der Inkubation visuell beobachtet werden.Bacterial strains used in tests are compared to that detected (certain) antibiotic highly sensitive and these strains grow very quickly, if they can be incubated at elevated temperatures up to 650C. To such Strains include the species of Bacillus stearothermophilus var. Calidolactoris, Pseudomonas thermophilus 101, Bacillus subtilis ATCC 6633 and the like. The growth these organisms can occur within 2 to 4 hours of onset the Incubation can be observed visually.

Ein drittes Verfahren zur Bestimmung der Antibiotika konzentration in Milch beruht auf der änderung des pH-Wertes des Wachstumsmediums. Ein pH-Indikatorfarbstoff in dem Medium ändert seine Farbe mit sinkendem pH-Wert als Folge der sauren Stoffwechselprodukte, die von wachsenden Bakterien erzeugt werden. Bei diesem Verfahren wird die Probe dem den pH-Indikator enthaltenden Medium zugesetzt und mit den Testbakterien inokuliert, die gegenüber dem nachgewiesenen antibiotischen Agens empfindlich sind. Die Proben werden 2 bis 3,5 Stunden lang bei erhöhten Temperaturen, normalerweise bei 650C, inkubiert. Nach der Inkubation wird die Farbe der Probe mit einer Farbkarte und einer Kontrollprobe verglichen.A third method for determining the concentration of antibiotics in milk is based on the change in the pH value of the growth medium. A pH indicator dye in the medium changes its color with decreasing pH value as a result of the acidic metabolic products, generated by growing bacteria. In this procedure, the sample added to the medium containing the pH indicator and inoculated with the test bacteria, that are sensitive to the detected antibiotic agent. Samples are used for 2 to 3.5 hours at elevated temperatures, usually at 650C, incubated. After incubation, the color of the sample is indicated with a color card and compared to a control sample.

Proben, in denen sich die ursprüngliche Farbe geändert hat, zeigen an, daß Antibiotika in der Probe das Wachstum der Bakterien verhindert haben. Dieser Test ist halbquantitativ. Die Empfindlichkeit beträgt etwa 0,005 internationale Einheiten (IU) Penicillin pro ml Milch.Samples in which the original color has changed will show suggest that antibiotics in the sample prevented the bacteria from growing. This Test is semi-quantitative. The sensitivity is about 0.005 international Units (IU) of penicillin per ml of milk.

Ein viertes Verfahren zur Bestimmung bzw. zum Nachweis von Penicillin in Milch beruht auf der Wachstumshemmung von Bakterien sporen die daran gehindert werden, in Gegenwart von Penicillin in den Proben in sterilisierter Milch zu wachsen. Das Bakterienwachstum wird durch Biolumineszenzbestimmung von ATP überwacht (vgl. D.C. Westhoff und T. Engler, Detektion of penicillin in milk by bioluminescence" in "J. Milk Food Technol.", jE, 537-539, 1975). Bei diesem Verfahren werden.Milchproben mit 1 9; oder 5 -Gehalten an Bacillus subtilis ATCC 6633-Sporen inokuliert. Die ATP-Konzentration wird 2 oder 3 Stunden danach gemessen und die Werte der Proben werden mit einer Kontrollprobe und Standards verglichen. Die Empfindlichkeit beträgt 0,03 IU bei einem 1 %-Inokulum und 0,01 IU (internationale Einheiten) bei einem 5 %-Inokulum nach 3-stUndiger Inkubation.A fourth method for the determination or detection of penicillin in milk relies on the growth inhibition of bacteria spores which are prevented from doing so will grow in the presence of penicillin in the samples in sterilized milk. Bacterial growth is monitored by determining the bioluminescence of ATP (cf. D.C. Westhoff and T. Engler, Detection of penicillin in milk by bioluminescence " in "J. Milk Food Technol.", jE, 537-539, 1975). In this procedure, milk samples are used with 1 9; or 5 levels of Bacillus subtilis ATCC 6633 spores inoculated. the ATP concentration is measured 2 or 3 hours afterwards and the values of the samples be with a Control sample and standards compared. The sensitivity is 0.03 IU for a 1% inoculum and 0.01 IU (international units) for a 5% inoculum after 3 hours of incubation.

Die Bestimmung von ATP durch Leuchtköfer-Biolumineszenz ist ein an sich bekanntes Verfahren. Bakterien weisen eine verhältnismäßig konstante ATP-Konzentration auf, so daß die Biolumineszenz-Bestimmung von ATP bisher für schnelle Bestimmungen von lebensfähigen Bakterien in verschiedenen Typen von Proben, beispielsweise in Urinproben, angewendet wurde. Die Bestimmung des Wachstums der Bakterienkultur mit ATP wurde ebenfalls zur Bestimmung der Antibiotikaspiegel bzw. -gehalte in Serum und Milch angewendet. Das Prinzip dieser Verfahren besteht darin, die Hemmwirkung der Antibiotika auf das Wachstum von Bakterien zu bestimmen im Vergleich zu Kontrollproben ohne Antibiotika. Die Bestimmung des Wachstums bei diesen Verfahren beruht auf der Messung von Gesamt-ATP oder intrazellulörem ATP. Bei diesen Verfahren muß die Bakterienkultur mindestens 2 bis 3 Stunden lang inkubiert werden, um den Effekt der Antibiotika zu quantisieren. Es wurde darauf hingewiesen, daß in Gegenwart von Antibiotika Bakterien ATP an das Wachstumsmedium oder die Probenlösung freisetzen (vgl. A. Thore, L. Nilsson, H.The determination of ATP by light box bioluminescence is an on known procedure. Bacteria have a relatively constant concentration of ATP on, so that the bioluminescence determination of ATP has so far been used for rapid determinations of viable bacteria in different types of samples, for example in Urine samples. Determining the growth of the bacterial culture with ATP was also used to determine antibiotic levels in serum and milk applied. The principle of this procedure is the inhibiting effect of antibiotics to determine bacterial growth compared to control samples without antibiotics. The determination of the growth in this method is based on the Measurement of total ATP or intracellular ATP. In this process, the bacterial culture Incubate for at least 2 to 3 hours to allow the effect of the antibiotics to quantize. It was suggested that in the presence of antibiotics bacteria Release ATP to the growth medium or the sample solution (see A. Thore, L. Nilsson, H.

Hörer, S. Ansehn und L. Bröte, "Effects of ampicillin on intracellular levels of adenosine triphosphate in bacterial cultures related to antibiotics susceptibility" in "Acta Path.Hörer, S. Ansehn and L. Bröte, "Effects of ampicillin on intracellular levels of adenosine triphosphate in bacterial cultures related to antibiotics susceptibility " in "Acta Path.

Microbiol. Scand. Sect. B", , 161-166, 1977). Dieses Phänomen ist bei bakteriostatischen Antibiotika, die Bakterien nicht abtöten, sondern die Entwicklung der schützenden Zellwand verhindern und somit die Vermehrung der Bakterien verhindern, ausgeprögter als bei bakteriociden Antibiotika, die Bakterien abtöten.Microbiol. Scand. Sect. B ",, 161-166, 1977). This phenomenon is With bacteriostatic antibiotics, the bacteria do not kill, but develop prevent the protective cell wall and thus prevent the bacteria from multiplying, more pronounced than with bacteriocidal antibiotics that kill bacteria.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Bestimmung bzw. zum Nachweis von Antibiotika zu entwickeln, das schnell, empfindlich und quantitativ ist und somit den bisher bekannten Verfahren Uberlegen ist.The aim of the present invention is to provide an improved method for the determination or detection of antibiotics to be developed quickly and sensitively and is quantitative and is therefore superior to the previously known methods.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Nachweis bzw. zur Bestimmung der Antibiotikaspiegel bzw. Antibiotikagehalte in einem Medium, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die anfängliche Zunahme des Adenosingehaltes einer Testmikrobenkultur als Folge einer Änderung der Stoffwechselaktivität des Testorganismus in Gegenwart der antibiotischen Substanz bestimmt.The invention relates to a method for detection or determination the antibiotic level or antibiotic content in a medium, which is characterized by this is that one can see the initial increase in adenosine content of a test microbe culture as a result of a change in the metabolic activity of the test organism in the presence the antibiotic substance determined.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren, bei dem die Bestimmung (Messung) von extrazellulörem ATP oder Gesamt-ATP dazu verwendet wird, die Antibiotikaspiegel in Serum, Milch und anderen Proben oder die Antibiotikaempfindlichkeit sowie die minimale Hemmkonzentration der Antibiotika zu bestimmen bzw. abzuschätzen-.The invention also relates to a method in which the determination (Measurement) of extracellular ATP or total ATP is used to measure antibiotic levels in serum, milk and other samples or the antibiotic sensitivity as well as the to determine or estimate the minimum inhibitory concentration of the antibiotics.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung bezieht sich die Erfindung auf die Verbesserung des Antibiotikanachweises bzw. der Antibiotikabestimmung auf zwei verschiedenen Anwendungsgebieten, auf die sie jedoch nicht beschränkt ist. Gemaß einer ersten Ausführungsform bezieht sie sich auf eine schnelle Bestimmung von Antibiotikaspiegeln in Serum und gemäß einer zweiten Ausführungsform bezieht sie sich auf eine schnelle Bestimmung bzw. einen schnellen Nachweis der Antibiotikaspiegel in Milch, Fleisch, Tierfutter, Lebensmittel und dgl. Beide Verfahren beruhen auf der Bestimmung der anfänglichen Zunahme der Adenosintriphosphatgehalte (ATP-Gehalte) in den Proben in Gegenwart von antimikrobiellen Agentien. Die Ergebnisse können entweder als Zunahme des Gesamt-ATP oder als Zunahme des extrazellulören ATP ermittelt werden.According to a preferred embodiment, the invention relates to the improvement of the antibiotic detection or the antibiotic determination to two different areas of application, to which it is not limited. According to In a first embodiment it relates to a rapid determination of antibiotic levels in serum and according to a second embodiment, it relates to a rapid one Determination or rapid detection of antibiotic levels in milk, meat, Animal feed, food and the like. Both methods are based on the determination of the initial increase in adenosine triphosphate (ATP) levels in the samples in the presence of antimicrobial agents. The results can determined either as an increase in total ATP or as an increase in extracellular ATP will.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Tatsache, daß dann, wenn Bakterien oder andere Mi kroben zellen Antibiotika ausgesetzt werden, ihre Zellwand zerstört wird oder ihre Durchlässigkeit so stark geändert wird, daß ATP und andere verwandte kleine Moleküle aus den Zellen austreten können. Da der Umsatz von ATP in Bakterienzellen weniger als 1 Sekunde beträgt (vgl. A.G. Chopman und D.E. Atkinson, "Adenine nucleotide concentrations and turnover rates, their correlation with biological activity in bacteria and yeast", S. 253-306, in "Advances in Microbiol Physiology", Band 15, Academic Press, London und New York, 1977, A.H. Rose und D.W. Tempest, Eds.), werden mit der Zeit große Mengen ATP in den Zellen gebildet. Selbst wenn nur ein geringer Prozentsatz ATP aus der Zelle austritt, kann die Konzentration on extrazellulörem ATP innerhalb von wenigen Minuten diejenige an intrazellulörem ATP übersteigen. Es scheint auch, daß in Gegenwart von Antibiotika das intrazellulöre ATP während der ersten Stunde der Inkubation ansteigt. Dies zeigt an, daß die Stoffwechselaktivität der Bakterien unter der Beanspruchung durch Antibiotika ansteigt. Deshalb kann die anfängliche Zunahme an intrazellulärem ATP zur Bestimmung der Antibiotika spiegel bzw. -gehalte oder der Antibiotikaexpfindlichkeit bei verschiedenen Anwendungszwecken ausgenutzt werden.The inventive method is based on the fact that then, when bacteria or other microbe cells are exposed to antibiotics, their Cell wall is destroyed or its permeability is changed so much that ATP and other related small molecules can leak out of the cells. Because sales of ATP in bacterial cells is less than 1 second (cf. A.G. Chopman and D.E. Atkinson, "Adenine nucleotide concentrations and turnover rates, their correlation with biological activity in bacteria and yeast ", pp. 253-306, in" Advances in Microbiol Physiology, "Volume 15, Academic Press, London and New York, 1977, A.H. Rose and D.W. Tempest, Eds.), Large amounts of ATP are formed in the cells over time. Self if only a small percentage of ATP leaks out of the cell, the concentration may decrease of extracellular ATP that of intracellular ATP within a few minutes Exceed ATP. It also appears that in the presence of antibiotics the intracellular ATP increases during the first hour of incubation. This indicates that the metabolic activity the bacteria increase under exposure to antibiotics. That's why the initial increase in intracellular ATP to determine antibiotic levels or contents or the sensitivity to antibiotics for different purposes be exploited.

Nachfolgend werden das Prinzip und Anwendungsbeispiele fUr die anfängliche Zunahme der extrazellulören ATP beschrieben.The following are the principle and application examples for the initial Increase in extracellular ATP described.

A) Verfahren zur Bestimmung der Antibiotikaspiegel in einer Probe mit extrazellulörem ATP Während der Test zur Bestimmung der Gentamycin-Spiegel im Serum durchgeführt wurde, stiegen die Spiegel an extrazellulörem ATP mit steigender Gentamycinkonzentration in der Probe an, während die Gehalte an intrazellulörem ATP und Gesamt-ATP während der ersten drei Stunden der Inkubation abnahmen (vgl. die Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen). Der Test wurde wie folgt durchgeführt: 1.) 50 bis 200 l einer Ubernachtkultur von fur Gentamycin spezifischen Bakterien, wie E. coli (LU14) werden in sterile Teströhrcben einpipettiert (106 bis 10 Zellen); 2.) 200 bis 1000 pl sterile NährstoffbrUhe wird jedem Röhrchen zugesetzt; 3.) dann werden 10 bis 100 Sl Probe (Serum, Gentamycin-Standard oder andere Gentamycinproben) zugegeben; 4.) die Probe wird 60 bis 120 Minuten lang bei 370C inkubiert; 5.) 10 bis 200 Fl der Probe werden in eine MeßkUvette einpipettiert und in einem Photometer wird das freie ATP bestimmt mittels des Leuchtköfer-Luciferin-Luciferase-Reagens. Bei der Bestimmung von Gentamycin in Serumproben werden diese zuerst 30 Minuten lang 0 auf 56 C erhitzt, um die bakterizide Wirkung des Serums selbst zu zerstören. Der Gehalt an extrazellulärem ATP steigt mit der Zeit an (vgl. die folgende Tabelle I) und die Messung kann zwischen 10 und 120 Minuten, vorzugsweise zwischen 60 und 120 Minuten, durchgeführt werden.A) Method of determining the antibiotic levels in a sample with extracellular ATP During the test to determine the gentamycin level in the serum was carried out, extracellular levels rose ATP with increasing gentamycin concentration in the sample, while the contents of intracellular ATP and total ATP during the first three hours of incubation decrease (see Fig. 1 of the accompanying drawings). The test was as follows carried out: 1.) 50 to 200 l of an overnight culture of gentamycin-specific Bacteria such as E. coli (LU14) are pipetted into sterile test tubes (106 up to 10 cells); 2.) 200 to 1000 μl of sterile nutrient broth is added to each tube; 3.) Then 10 to 100 Sl samples (serum, gentamycin standard or other gentamycin samples) admitted; 4.) the sample is incubated for 60 to 120 minutes at 37 ° C; 5.) 10 up to 200 μl of the sample are pipetted into a measuring cell and placed in a photometer the free ATP is determined using the Leuchtköfer luciferin luciferase reagent. When determining gentamycin in serum samples, these are first 30 minutes heated to 56 C for a long time in order to destroy the bactericidal effect of the serum itself. The extracellular ATP content increases over time (see the following table I) and the measurement can take between 10 and 120 minutes, preferably between 60 and 120 minutes.

Tabelle I Konzentration an extrazellulörem ATP als Funktion der Inkubationszeit; 3 die Getamycinkonzentration betrug 10 ng/cm3 Probe (vgl. Fig. 2) Inkubationszeit (Min.) Konzentration an extrazellulärem ATP relative Lichteinheiten 0 0,04 20 0,05 60 0,25 90 0,65 120 1,23 B) Bestimmung der Antibiotikaspiegel in Lebensmitteln an Hand der anfänelichen Zunahme von Gesamt-ATP Das Verfahren wurde mit verschiedenen Penicillinkonzentrationen in Milch unter Verwendung von Streptococcus thermophilus 101 als Testorganismus und bei Anwendung einer Inkubationstemperatur von 650C getestet. Table I Concentration of extracellular ATP as a function of incubation time; 3 the getamycin concentration was 10 ng / cm3 sample (cf. FIG. 2) incubation time (Min.) Concentration of extracellular ATP relative light units 0 0.04 20 0.05 60 0.25 90 0.65 120 1.23 B) Determination of antibiotic levels in food Hand of the Initial Increase in Total ATP The procedure has been varied with Penicillin concentrations in milk using Streptococcus thermophilus 101 was tested as a test organism and using an incubation temperature of 650C.

Die Gesamtmenge an ATP nahm in den Penicillin enthaltenden Proben schnell zu (vgl. Fig. 3) und die Werte für Gesamt-ATP nach 10-6is 35-minutiger Inkubation korrelierten mit der Penicillinkonzentration (vgl. Fig. 4). Der Test wurde wie folgt durchgeführt: 1.) Zu 2,5 cm3 frischer Milch werden 1 cm3 Ubernachtkultur von Streptococcus thermophilus 101 oder anderer Bakterien, die für die getesteten Antibiotika empfindlich sind, zugegeben; 2.) die Probe wird 10 bis 40 Minuten, vorzugsweise 20 bis 30 Minuten lang bei 370C inkubiert; 3.) ein aliquoter Anteil von 100 Rl wird entnommen und das ATP wird aus den Zellen extrahiert mit einem siedenden Tris-(0,02M)-EDTA (0,002 M)-Puffer, Mineralsäuren und dgl., unter Anwendung von bekannten Verfahren zum Extrahieren von ATP aus Bakterien, vorzugsweise werden jedoch 100 p1 eines Nucleotid-freisetzenden Reagens für Mikroben zellen (NRB, eingetragenes Warenzeichen der Firma Lumac Systems AG, Basel) verwendet und durch 5 Sekunden langes Schütteln von Hand durchgemischt, wobei NRB innerhalb von wenigen Sekunden ATP freisetzt, die Proben können ohne Neutralisation, Kühlung oder eine andere weitere Behandlung gemessen werden. Die Probe wird in ein Lumineszenz-Photometer eingesetzt und es werden 10 bis 1000 Eul, vorzugsweise 50 bis 200 ,ul Leuchtkäfer-Luciferin-Luciferase-Reagens injiziert und die Lichtintensität wird in Form von relotiven Lichteinheiten aufgezeichnet; 4.) eine Gruppe von Standards für Antibiotika in Milch, die auf die gleiche Weise wie die Proben behandelt worden sind, wird gemessen; 5.) die Antibiotikakonzentration wird aus der Standard-Kurve errechnet.The total amount of ATP increased in the samples containing penicillin quickly to (see. Fig. 3) and the values for total ATP after 10-6is 35 minutes of incubation correlated with the penicillin concentration (cf. FIG. 4). The test was as follows performed: 1.) Add 1 cm3 of Streptococcus overnight culture to 2.5 cm3 of fresh milk thermophilus 101 or other bacteria sensitive to the antibiotics tested are, admitted; 2.) the sample is 10 to 40 minutes, preferably 20 to 30 minutes incubated long at 37 ° C; 3.) an aliquot of 100 rl becomes removed and the ATP is extracted from the cells with a boiling Tris (0.02M) EDTA (0.002 M) buffers, mineral acids and the like using known methods for extracting ATP from bacteria, but preferably 100 p1 of a nucleotide-releasing Reagent for microbial cells (NRB, registered trademark of Lumac Systems AG, Basel) and mixed by hand by shaking for 5 seconds, whereby NRB releases ATP within a few seconds, the samples can be used without neutralization, Cooling or other further treatment can be measured. The sample is in a Luminescence photometer is used and 10 to 1000 Eul, preferably 50 To 200, ul firefly luciferin luciferase reagent injected and the light intensity is recorded in the form of relative light units; 4.) a group of standards for antibiotics in milk that have been treated in the same way as the samples are is measured; 5.) the antibiotic concentration is taken from the standard curve calculated.

Die Fig. 3 zeigt das Verhalten des Gesamt-ATP in den Milchproben als Funktion der Zeit. Aufgrund der in der Milch vorhandenen Antibiotika steigt die ATP-Konzentration in dem Bakterieninokulum während der Inkubation innerhalb von 10 bis 60 Minuten schnell an im Vergleich zu der Kontrollprobe, die keine Antibiotika enthält.Fig. 3 shows the behavior of the total ATP in the milk samples as Function of time. Because of the antibiotics present in milk, the rate increases ATP concentration in the bacterial inoculum during incubation within 10 to 60 minutes on quickly compared to the control sample that did not have antibiotics contains.

Die Konzentration an Gesamt-ATP steigt linear mit der ansteigenden Konzentration an ATP, wenn die Proben nach 60 bis 10 Minuten der Inokulation gemessen werden (vgl. Fig. 3).The concentration of total ATP increases linearly with the increase Concentration of ATP when the samples after 60 to 10 minutes of the Inoculation be measured (see. Fig. 3).

Das erfindungsgemöße Verfahren, bei dem die anfängliche Zunahme des Gehaltes an freiem ATP zur Bestimmung der baktericiden Antibiotikaspiegel bzw. -gehalte und des Gesamt-ATP oder freien ATP zur Bestimmung der bakteriostatischen Antibiotikaspiegel bzw. -gehalte usgenutzt wird, stellt ein schnelles, einfaches und quantitatives Verfahren dar. Die dafür erforderlichen Apparaturen sind ebenfalls einfach und billig, so daß das erfindungsaemeße Verfahren zahlreiche Vorteile gegenüber den konventionellen Verfahren bietet.The method of the invention, in which the initial increase in Free ATP content to determine the bactericidal antibiotic level or content and total or free ATP to determine bacteriostatic antibiotic levels and content is used, provides a quick, simple and quantitative Process. The equipment required for this is also simple and cheap, so that the method according to the invention has numerous advantages over the conventional one Procedure offers.

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Claims (5)

Patentansprtiche Verfahren zur Bestimmung der Antibiotikaspiegel bzw. Patent pending method for determining antibiotic levels respectively. -gehalte in einem Medium, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die anfängliche Zunahme des Adenosinspiegels bzw. -gehaltes einer Testmikrobenkultur aufgrund einer Änderung der Stoffwechselaktivität des Testorganismus in Gegenwart der antibiotischen Substanz bestimmt wird.-Contents in a medium, as indicated by the fact that the initial increase in adenosine level or content of a test microbe culture due to a change in the metabolic activity of the test organism in the presence the antibiotic substance is determined. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Adenosintriphosphat (ATP)-Gehaltes in dem Testorganismus mittels des Leuchtkäfer-Biolumineszenz-Systems bestimmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the change the adenosine triphosphate (ATP) content in the test organism by means of the firefly bioluminescence system is determined. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antibiotikaspiegel im Serum oder in einer anderen KörperflUssigkeit bestimmt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Antibiotic level in the serum or in another body fluid is determined. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Antibiotikum um Gentamycin, andere Aminoglycoside oder andere toxische Antibiotika handelt, deren Spiegel im Körper Uberwacht werden muß.4. The method according to claim 3, characterized in that it is the antibiotic around gentamicin, other aminoglycosides or other toxic antibiotics acts whose level in the body must be monitored. 5. Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antibiotikaspiegel bzw. -gehalt in Milch-, Fleisch- und anderen Lebensmittelprodukten bestimmt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the antibiotic level or content in milk, meat and other food products is determined.
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