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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft neue Aminoglykosid-Antibiottka aus der Gruppe
G-367-1 und G-367-2 und ihre nicht toxischen Salze, sowie ein Verfahren zu ihrer
Herstellung.
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Das neue Aminoglykosid-Antibiotikum G-367-1 (nachstehend als G-367-1
bezeichnet) und das neue Aminoglykosid-Antibiotikum G-367-2 (nachfolgend als G-367-2
bezeichnet) haben die folgenden physikalisch-chemischen Eigenschaften: 1. G-367-1:
Schmelzpunkt: 130 - 1330C, 24: + 188,90 (c = 1,0, H2o) Elementaranalyse: gefunden:
C 50,14, H 7,60, N 14,42 berechnet: C 50,51, H 7,84, N 14,73 Molekulargewicht: 475
(bestimmt durch Massenspektrum) Summenformel: C20H37N508 W-Absorptionsspektrum :
kein charakteristisches Absorptionsmaximum bei 220 - 360 nm, zeigt nur Endabsorption
IR-Absorptionsspektrum (KBr): wie in Fig. 1 dargestellt, Absorptionsbanden bei 3350,
2920, 1660, 1590, 1380, 1140, 1100, 1050, 1000, 950 com 1 NMR-Spektrum (Wasserstoff):
wie in Fig. 2 gezeigt (D20, 100 MHz, innerer Standard: DSS) NMR-Spektrum (Kohlenstoff):
(D2O, 25 MHz, innerer Standard: Dioxan) Nr. ppm Nr. ppm 1 164,8 11 68,6 2 150,6
12 67,4 (Dioxan) 3 101,4 13 64,2 4 98,1 14 51,7 5 96,3 15 50,1 6 87,8 16 45,5 7
85,3 17 43,3
Nr. ppm Nr. ppm 8 75,3 18 37-,8 9 73,2. 19 36,3 10
70,2 20 23,4 21 22,5 Löslichkeit: löslich in Wasser und Methanol unlöslich in Aceton,
Benzol, Äthylacetat und Chloroform Farbreaktion: positiv: Ninhydrin, Entfärbung
von Kaliumpermanganat negativ: Elson-Morgan, Biuret Farbe: weißes Pulver Beschaffenheit:
basisch Dünnschichtchromatographie (Silikagel): untere Schicht eines Chloroform
: Methanol : 28%ig wässrigen Ammoniak (1 : 1 : 1): Rf = 0,36 10%ges Ammoniumacetat
: Methanol (1 : 1): Rf = 0,13 Aufgrund der oben angegebenen physikalisch-chemischen
Eigenschaften ist G-367-1 eine neue Aminoglykosid-Verbindung, für die folgende planare
Struktur vermutet wird:
2. G-367-2: Schmelzpunkt: 151 - 1550C 24 D : +159,80 (c = 1,0,
H2O) Elementaranalyse: gefunden: C 50,41, H 7,92, N 15,16 berechnet: C 50,99, H
8,33, N 15,64 Molekulargewicht: 447 (bestimmt durch Massenspektrum) Summenformel:
C1gH37N507 W-Absorptionsspektrum: kein charakteristisches Absorptionsmaximum in
Wasser bei 220 bis 330 nm, zeigt nur Endabsorption IR-Absorptionsspektrum (KBr):
wie in Fig. 3 dargestellt, Absorptionsbanden bei 3350, 2920, 1650, 1540, 1470, 1350,
1140, 1100, 1050, 1020, 950 cm 1 NMR-Spektrum (Wasserstoff): wie in Fig. 4 dargestellt
(D2O, 100 MHz, innerer Standard DSS) NMR-Spektrum (Kohlenstoff): D2O, 25 MHz, innerer
Standard: Dioxan Nr. ppm Nr. ppm 1 149,5 11 67,4 (Dioxan) 2 101,4 12 64,2 3 98,7
13 51,6 4 97,5 14 50,1 5 87,9 15 47,2 6 85,1 16 43,0 7 75,2 17 37,7 8 73,1 18 36,2
9 70,0 19 23,9 10 68,6 20 22,5 Löslichkeit: löslich in Wasser und Methanol, unlöslich
in Aceton, Benzol, Äthylacetat und Chloroform Farbreaktion: positiv: Ninhydrin,
Entfärbung von Kaliumpermanganat negativ: Elson-Morgan, Biuret
Farbe:
weißes Pulver Beschaffenheit: basisch Dünnschichtchromatographie (Silikagel): untere
Schicht von Chloroform : Methanol : 28%ig wässrigem Ammoniak (1 : 1 : 1): Rf = 0,28
10%ges Ammoniumacetat : Methanol (1 : 1) : Rf = 0,10 Die oben angegebenen physikalisch-chemischen
Eigenschaften von G-367-2 wie die Elementaranalyse, das Molekulargewicht und die
Summenformel sind ähnlich dem bekannten Antibiotikum Sisomicin. Der Rf-Wert von
Sisomicin bei Dünnschichtchromatographie mit Chloroform : Methanol 28%ig wässrigem
Ammoniak (1 : 1 : 1) ist aber 0,38, also von dem des G-367-2 verschieden. Andere
physikalischchemische Eigenschaften von G-367-2 zeigen an, daß es sich um ein neues
Aminoglykosid-Antibiotikum handelt, für das die folgende planare Struktur angenommen
wird, wobei es sich vermutlich um ein Stereoisomeres von Sisomicin handelt.
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Das antimikrobielle Wirkungsspektrum (minimale Hemmkonzentration,
MIC) von G-367-1 und G-367-2, bestimmt nach der Agar-Verdünnungsmethode, zeigt die
folgende Tabelle: Testorganismus MIC (mµg/ml) G-367-1 G-367-2 Staphylococcus aureus
ATCC 6538P 6,3 12,5 " " MS27 6,3 12,5 0119 12,5 12,5 Staphylococcus epidermidis
sp-al-l 1,6 1,6 Streptococcus pyogenes N.Y.5 6,3 6,3 Bacillus subtilis ATCC 6633
0,8 1,6 Escherichia coli NIHJ-JC2 1,6 3,1 W3630 1,6 1,6 " " W3630 RGN14 1,6 1,6
Citrobacter freundii GN346 1,6 3,1 Klebsiella pneumonia ATCC 10031 1,6 1,6 Salmonella
enteritidis Gärtner 1,6 3,1 Shigella sonnei E33 1,6 3,1 Proteus morganii 0239 3,1
6,3 Proteus rettgeri ACR 3,1 3,1 Enterobacter aerogenes 0655 1,6 1,6 Enterobacter
cloacae GN336 1,6 1,6 Serratia marcescens 25 50 Pseudomonas aerugenosa IAM1095 25
Pseudomonas aerugenosa ML4561 25 125 II II ML4561 Rms 166 >100 >100 li ri
ML4561 Rms164-1 50 50 " " ML4561 RP4 12,5 6,3 " " 1946 >100 >100 " " 2512
>100 >100 Pseudomonas putida 1842 >100 >100 Pseudomonas maltophilia
1850 >100 >100
Die Antibiotika G-367-1 und G-367-2 der vorliegenden
Erfindung haben einen starken antibakteriellen Effekt gegen Gram-negative Bakterien,
und können in Form ihrer nicht toxischen Säureadditionssalze von organischen oder
anorganischen Säuren, wie z.B. als Hydrochlorid, Hydrobromid, Sulfat, Phosphat,
Carbonat, Acetat, Fumarat, Malat, Citrat, Mandelat, Succinat, Ascorbat, Aspartat
oder Glutamat, verwendet werden.
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Die Antibiotika G-367-1 und G-367-2 oder ihre nicht-toxischen Säureadditionssalze
können als injizierbare Zubereitunch gen, z.B. in Form von 20 - 40 mg-FläschCen
oder Ampullen, verwendet werden.
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Der G-367-1 und G-367-2 produzierende Streptomyces-Stamm G-367 wurde
aus einer Bodenprobe in Fuji-shi, Shizuokaken, Japan isoliert, und mit Dactylosporangium
thailandense G-367 bezeichnet. Dieser Stamm wurde im Institute for Microbial Industry
and Technology, Japan, als FERM-P Nr.
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4840 hinterlegt.
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Die taxonomischen Eigenschaften (taxonomical properties) des Stammes
sind die folgenden: I Morphologische Eigenschaften: Auf Calciummalat-Agar (Bact.
Rev. 21,1 (1957)) wurden bei 300C, und einer Kultivierung von 3 bis 7 Tagen folgende
Beobachtungen gemacht: Das Substrat-Mycel ist gekrümmt oder webartig, von verzweigtem
Wuchs, und ohne Fragmentierung, 0,5 - 0,8 ß im Durchmesser und zeigt keine Bildung
-von "Luft-Hyphae (aerial hyphae).
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Auf dem Substrat-Mycel wird, eingebettet im Agar, ein kugelförmiger
oder ellipsoider Körper mit den Dimensionen 1,5 bis 2,0 x 2,0 bis 2,5 A festgestellt.
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Aus dem Substrat-Mycel erheben sich kurze Sporangiophoren, und fingerartige
Sporangia zeigt sich einzeln oder gebüschelt an der Oberfläche des Agar-Mediums.
Die Größe des Sporangia ist 1,0 - 1,5 x 4,6 - 6,5 . Jedes Sporangium enthält eine
vertikale, einzelne Reihe von drei bis vier Sporen. Die kugelförmigen, ellipsoiden
oder birnenförmigen Sporen mit einer Größe von 1,0 - 1,5 x 1,5 - 2,5 ß sind in Wasser
beweglich durch polytrichose, polare Fäden.
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II Verhalten mit Diaminopimelinsäure (Zusammensetzung von Diaminopimelinsäure):
Durch Mycel-Analyse (mycelial analysis) wurde ein Rm-Wert vom Meso-Typ (meso-type
Rm value) und ein niedrigerer Rm-Wert als der des Meso-Typs (langsam wandernde Diaminopimelinsäure)
festgestellt.
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III Wachstum auf verschiedenen Medien: Die an verschiedenen Medien
bei 300C nach 14 Tagen festgestellten Beobachtungen sind in der folgenden Tabelle
veranschaulicht. "Luft-Mycel" (aerial mycelium) wird, außer auf Hafermehl-Agar in
einer rudimentären Form, nicht gebildet. Die Bildung von Sporangia ist auf Calciummalat-Agar
gut, mittelmäßig auf Boden-Agar (J. gen.
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Microbiol. 50, 295 (1968)), und gering oder überhaupt nicht auftretend
auf den anderen Medien.
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Die Farbbezeichnung basiert auf dem "Color Harmony Manual, 4. Ausgabe
1958" (Container Corporation of America).
Wachstum auf verschiedenen
Medien
Medium Wachstum Farbe des Substrat-Mycels Lösliches |
Pigment |
Sucrose-nitrat-Agar mäßig bis aprikosenfarbig (4ia) bis Orange
keines |
(Waksmann medium No. 1) * schwach (4ia) (dasty orange) |
Glucose-asparegin-Agar schwach melonengelb (3ia) bis keines |
(Waksmann medium No. 2) * aprikosenfarbig (4ia) |
Glycerin-asparegin-Agar gering bis farblos bis hellmelonengelb
(3ea) keines |
(ISP medium No. 5)** schwach |
Stärke-Anorganischer Agar mäßig bis orangebraun (4nc) bis keines |
(ISP medium No. 4)** gut orange (4lc) (dasty orange) |
Tyrosin-Agar gering bis aprikosenfarbig (4ga) bis |
(ISP medium No. 7)** schwach blaß-pastellorange (4ic) keines |
Hafermehl-Agar mäßig bis rostorange (4pe) bis keines |
(ISP medium No. 3)** gut orangebraun (4pc) |
Hefeextrakt-Mazextrakt-Agar mäßig bis Ahornfarbig (4le) bis
Ahornfarbig (4le) |
(ISP medium No. 2)** gut Lohfarben (4ne) bis Hellbraun (4ng) |
Calciummalat-Agar schwach farblos keines |
Nähr-Agar |
(Waksmann medium No. 14)* gering farblos " |
Benett-Agar mäßig bis ahornfarbig (4le) bis lohfarben (4ne)
ahornfarbig (4le) bis |
(Waksmann medium No. 30 * gut hallbraun (4ng) |
Emarson-Agar mäßig pastellorange (4ic) bis ahornfarbig ahornfarbig
(4le) |
(Waksmann medium No. 28) * (4le) |
Hickey and Tresner-Agar mäßig zimfarbig (3le) bis ahornfarbig
ahornfarbig (4le) bis |
(Waksmann medium No. 32)* gut (4le) hallgewürzbraun (4lg) |
Glucose-Hefeextrakt-Agar mäßig melonengelb (3ga) keines |
(Waksmann medium No. 29) * |
Pepton-Hefeextrakt-eisenhal- farblos keines |
tiger Agar (IPS medium No. 6) gering |
** |
Boden-Agar gering bis " keines |
schwach |
Katoffelacker (potato stabb) mäßig Ziegelrot (5ne) bis kupfer- |
(Waksmann medium No. 40)* farbig (5lc) keines |
Katoffelacker (potato stabb) |
+ Calciumcarbonat mäßig " keines |
Rübenacker (Carrot stabb) gering farblos keines |
* Waksman. S. A.' The Actionomycetes Vo 12 1961 P.327-334 Wiliams & Wilkins
Co.
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** Inter. J. Syst. Bact. 16, 313 - 340 (1966) *** Antimicrob. Agents
and Chemother. 1963 P. 116 - 124
1. Verwertung von Kohlenstoffquellen
Kohlenstoffquelle P & G* Lm** D-Arabinose + + L-Arabinose + + D-Fructose + +
D-Galactose + + D-Glucose + + Glycerin i-Inosit D-Mannose + + D-Mannit + + a-Melibiose
+ + ,8-Lactose + + Dulcit D-Toreharose + + D-Cellobiose + + Meleditose + + Raffinose
+ L-Rhamnose + + D-Ribose L-Sorbose D-Sorbit Sucrose + + D-Xylose + + Adonit Salicin
# - + # - + Stärke + + Maltose + + Dextrin + + Inulin +: positiv +: schwach positiv
-: negativ * Pridham-Gotlieb anorganisches Medium ** Intern. J. Syst. Bact., 21,
240-247 (1971)
2. Wachstumstemperatur: 20 - 400C 3. Peptonisierung
und Koagulation von entrahmter Milch: positiv 4. Bildung von Melanin-artigem Pigment:
negativ auf Tyrosin und Pepton-Hefeextrakt-eisenhaltigem Agar 5. Stärkehydrolyse:
positiv 6. Cellulosezersetzung: neqativ 7. Kaseinzersetzung: positiv 8. Tyrosinzersetzung:
negativ 9. Gelatinverflüssigung: positiv 10. H2S-Bildung: schwach positiv 11. Nitratreduktion:
positiv 12. Wachstums-pH-Wert: 5,5 - 9,0 Wie oben veranschaulicht, sind die Charakteristika
des G-367-Stammes ein auf dem Substrat-Mycel gewachsenes, fingerartiges Sporangia,
welches vertikale einzelne Reihen von Sporen enthält, und polytrichose, polare Fäden
an den Sporen.
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Ein gebildetes Sporangium, welches polytrichose Fäden enthält, ist
für den Genus Actinoplanaceae charakteristisch, und unter diesen sind fingerartige
Sporangia und vertikale, einzelne Reihen von Sporen für den Genus Dactylosporangium
charakteristisch.
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Da der Stamm G-367 weiterhin ein orange-braunes bis braunes Substrat-Mycel
und ein braunes lösliches Pigment aufweist, wurde der Stamm zu Dactylosporangium
thailandense (Arch.
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Microbiol. 58, 42-52, 1967)zugeordnet. Der Stamm wird deshalb als
Dactylosporangium thailandense G-367 bezeichnet.
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Die Herstellung der neuen Antibiotika G-367-1 und G-367-2 kann durch
aerobe Kultivierung eines G-367-1 oder G-367-2 produzierenden Stammes vorn genus
Dactylosporangium in einem herkömmlichen Medium bewirkt werden. Es kann ein festes
oder flüssiges Medium verwendet werden, wobei für eine Herstellung
in
großem Maßstab ein flüssiges Medium bevorzugt ist.
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Herkömmliche Nährmedien für Mikroorganismen können verwendet werden.
Assimilierbare Kohlenstoffquellen wie z.B. Glukose, Sucrose, Maltose, Stärke, Dextrin
und Melasse können verwendet werden. Assimilierbare Stickstoffquellen wie z.B. die
bei der Stärkeerzeugung anfallende "Kornaufschlußlauge" (corn steep liquor), Sojabohnenpulver,
Baumwollsamenpulver, Weizenkleber, Pepton, Fleischextrakt, Hefeextrakt, Kaseinhydrolysat,
Ammoniumsalze und Nitrate können verwendet werden. Wenn notwendig, können auch Phosphate
und Salze von Magnesium, Calcium, Kalium, Natrium, Kobalt, Eisen oder Mangan verwendet
werden.
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Die Temperatur der Kultivierung hängt vom Wachstum der Mikroorganismen
und von der Produktion von Antibiotika ab und beträgt vorzugsweise 25 bis 350C.
Die Zeit der Kultivierung hängt ab von den Bedingungen und beträgt gewöhnlich 100
bis 200 h, wobei die Kultivierung bei der maximalen Wirksamkeit der Antibiotika
im Medium beendet wird.
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Die Antibiotika werden aus dem Filtrat der Kulturen gewonnen.
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Die Isolierung von G-367-1 und G-367-2 kann durch herkömmliche Isolierungsmethoden
für wasserlösliche, basische Aminozucker-Antibiotika erfolgen.
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G-367-1 und G-367-2 können auf einer Agarplatte mit Hilfe von Bacillus
subtilis als Testorganismus untersucht werden.
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Die Ausführungsform der Isolierung und Reinigungsmethode von G-367-1
und G-367-2 wird wie folgt beschrieben.
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Das Kulturfiltrat wird erhalten, indem man das Kulturmedium
auf
einen sauren pH-Wert einstellt, neutralisiert und dann filtriert. Das Kulturfiltrat
wird auf eine Kationenaustauschersäule, wie z.B. Amberlite IRC-50 (vom Ammonium-Typ)gebracht,
um aktive Substanzen zu adsorbieren, die aktiven Substanzen werden durch zwei normale
wässrige Ammoniaklösung eluiert, konzentriert, und dann der pH-Wert des Eluats eingestellt.
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Das Konzentrat wird auf eine Kationenaustauschersäule wie z.B.
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CM-Sephadex C-25 (vom Ammoniumtyp) aufgebracht, mit wässrigem Ammoniak
(Konzentrationsgrad ient 0 bis 0,35 N) eluiert, um die aktiven Fraktionen zu erhalten,
welche konzentriert und gefriergetrocknet werden. Man erhält G-367-1 und G-367-2
als gereinigtes weißes Pulver in Form der freien Base. Das so erhaltene G-367-1
und G-367-2 zeigt einen einzelnen Fleck im Dünnschichtchromatogramm.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher, ohne sie darauf
zu beschränken.
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Beispiel 1: Ein Medium (pH-Wert 7,0, 100 ml), welches 1 % Dextrin,
1 % Glukose, 0,5 % Kaseinhydrolysat, 0,5 % Hefeextrakt und 0,1 % Calciumcarbonat
enthält, wurde in einem 500 ml-Erlenmeyer-Kolben bei 1200C 20 min lang sterilisiert.
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Dactylosporangium thailandense G-367 wurde aus einem geneigten Agar-Medium
(agar slant medium) mit Hilfe einer öse eingeimpft und die Kultur bei 300C 120 h
lang geschüttelt (shake cultured). Diese Samenkultur wurde einem sterilisierten
Medium der gleichen Zusammensetzung (20 1) in einen 30 1-Fermentergefäß eingeimpft
und 72 h lang bei 300C kultiviert (Rührgeschwindigkeit 300 UpM, Luftbegasung 20
1/min). Dieses kultivierte Medium (10 1) wurde in einem 250 1 Tank einem sterilisierten
Medium eingeimpft, das 5 % Dextrin, 0,5 % Glukose, 3 % entfettetes Sojabohnenpulver,
0,7 % Calciumcarbonat
und 1,3 ppm Kobaltchlorid enthält (pH-Wert
7,2, 200 1) und bei 30"C 120 h lang kultiviert (Umdrehungsgeschwindigkeit 250 UpM,
Luftbegasung 100 1/min). Man erhält 190 1 des kultivierten Mediums.
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Beispiel 2: Das nach Beispiel 1 erhaltene kultivierte Medium wurde
durch Zugabe von 12 N Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 2 eingestellt, 30 min
lang gerührt, dann durch Zugabe von konzentriertem wässrigem Ammoniak auf einen
pH-Wert von 7,0 eingestellt, und nach Zugabe des Filterhilfsmittels Perlit (4 kg,
Handelsname) filtriert. Das Filtrat wird auf eine Amberlite IRC-50-Säule (Rohm &
Haas Co., Ammoniumtyp, 10 1) aufgebracht und nach dem Waschen mit Wasser mit 2 N
wässriger Ammoniaklösung (20 1) eluiert. Das Eluat wurde im Vakuum auf ein Volumen
von 100 ml konzentriert.
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Das Konzentrat wurde durch Zugabe von 6 N Schwefelsäure auf einen
pH-Wert von 7,0 eingestellt und auf eine Säule von CM-Sephadex G-25 (Pharmacia Fine
Chemical Corporation, Ammoniumtyp, 500 ml, 4 cm Durchmesser) aufgebracht. Nach dem
Waschen mit Wasser wurde die aktive Substanz durch Gradientenelution mit wässrigem
Ammoniak (5 l-, Konzentrationsgradient 0 bis 0,35 N)eluiert. Jede Fraktion wurde
durch Dünnschichtchromatographie geprüft (untere Phase eines Gemisches aus Chloroform
Methanol : 28%ig wässrigem Ammoniak im Verhältnis 1 : 1 : 1), und die aktive Substanz
durch Ninhydrin-Farbreaktion festgestellt. G-367-1 wurde in den Fraktionen 175 bis
185 gefunden.
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Die aktiven Fraktionen wurden vereinigt, im Vakuum konzentriert und
nach Gefriertrocknung ein weißes Pulver erhalten. Das Pulver wurde bei 400C 48 h
lang über Phosphorpentoxid bei reduziertem Druck getrocknet und ergab das gereinigte
G-367-1 -als weißes Pulver (freie Base, 750 mg).
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G-367-2 wurde inden Fraktionen Nr. 190 - 205 gefunden. Die aktiven
Fraktionen wurden vereinigt, im Vakuum konzentriert
und nach dem
Gefriertrocknen das weiße Pulver erhalten. Das Pulver wurde bei 400C 48 h lang unter
reduziertem Druck getrocknet und das gereinigte G-367-2 als weißes Pulver erhalten
(freie Base, 680 mg).
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In den nachstehenden Zeichnungen bedeuten: Fig. 1: IR-Spektrum von
G-367-1 Fig. 2: NMR-Spektrum (Wasserstoff) von G-367-1 Fig. 3: IR-Spektrum von G-367-2
und Fig. 4: NMR-Spektrum (Wasserstoff) von G-367-2.