DE68905183T2 - METHODS AND COMPOSITIONS FOR THE TREATMENT OF INFECTIVES IN MAMMALS BY USE OF MEDICINAL PRODUCTS WITH A CONTENT OF HYMENOPTERIC POISON, PROTEIN-BASED OR POLYPEPTIDE-COMPONENTS THEREOF, OR ANALOGOUSLY SUCH POWERS. - Google Patents
METHODS AND COMPOSITIONS FOR THE TREATMENT OF INFECTIVES IN MAMMALS BY USE OF MEDICINAL PRODUCTS WITH A CONTENT OF HYMENOPTERIC POISON, PROTEIN-BASED OR POLYPEPTIDE-COMPONENTS THEREOF, OR ANALOGOUSLY SUCH POWERS.Info
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von gewissen sekundären Wirkstoffen, die von der Natur abgeleitet sind und ebenso von synthetischen Analogen davon, für die Verbesserung der Wirksamkeit von anderen primären chemotherapeutischen Mitteln, welche gegen bakterielle, virale und krebsartige Infektionen nützlich sind, und insbesondere für die Wirksamkeit von antibiotischen Mitteln. Die Identität der antibakteriellen anticarcinogenen Mitteln und insbesondere antibiotischen Mitteln und die Aktivitäten und die therapeutische Verwendung dieser Materialien sind wohl bekannt. Die sekundären Mittel, welche in der Erfindung für die Erhöhung der Aktivität dieser primären antiinfektiösen Mittel verwendet werden sind ebenso per se bekannt und sind in einigen Fällen in der Medizin verwendet worden, jedoch wurde ihre Fähigkeit der Verbesserung der Aktivität von antibakteriellen, antiviralen und anticarcinogenen Wirkstoffen und insbesondere antibiotischen Mitteln vorher nicht erkannt. Einige der sekundären Mittel, welche in der Erfindung verwendet werden, werden in erster Linie vom Tiergift von Arten der Gattung Hymenoptera erhalten, welche Bienen, Hummeln, Wespen, Hornissen und Feuerameisen umfassen.The invention relates to the use of certain secondary agents derived from nature and also synthetic analogues thereof for improving the efficacy of other primary chemotherapeutic agents useful against bacterial, viral and cancerous infections and in particular for the efficacy of antibiotic agents. The identity of antibacterial, anticarcinogenic agents and in particular antibiotic agents and the activities and therapeutic use of these materials are well known. The secondary agents used in the invention for increasing the activity of these primary anti-infective agents are also known per se and have been used in some cases in medicine, but their ability to improve the activity of antibacterial, antiviral and anticarcinogenic agents and in particular antibiotic agents has not been previously recognized. Some of the secondary agents used in the invention are primarily obtained from the venom of species of the genus Hymenoptera, which include bees, bumblebees, wasps, hornets and fire ants.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, dass das Hymenoptera Gift, welches aus aktiven proteinhaltigen oder Polypeptidkomponenten von solchen Tiergiften isoliert wurde und Analoge solcher proteinhaltiger oder Polypeptidkomponenten die Aktivität von antibakteriellen, antiviralen und anticarcinogenen Wirkstoffen und insbesondere antibiotischen Wirkstoffen erhöhen oder potenzierenThe invention is based on the discovery that the Hymenoptera venom, which consists of active proteinaceous or polypeptide components have been isolated from such animal poisons and analogues of such proteinaceous or polypeptide components increase or potentiate the activity of antibacterial, antiviral and anticarcinogenic agents and in particular antibiotic agents
Die vorliegende Erfindung ging aus der Arbeit hervor, welche in einer Dissertation der Veterinärwissenschaft durch Lorraine Smith Mulfinger beschrieben wurde und den Titel "synergistische Aktivität des Honigbienengiftes mit Antibiotika" trägt, welche der "Graduate School Department of Veterinary Science of the Pennsylvania State University vorgelegt wurde. Verweise auf frühere Arbeiten von anderen wurden abgekürzt, da die vollständigen Peferenzen in der Bibliographie der Mulfinger Dissertation und am Ende dieser Anmeldung angegeben sind.The present invention arose from work described in a dissertation in veterinary science by Lorraine Smith Mulfinger entitled "Synergistic Activity of Honey Bee Venom with Antibiotics" submitted to the Graduate School Department of Veterinary Science of the Pennsylvania State University. References to earlier work by others have been abbreviated since full references are given in the bibliography of Mulfinger's dissertation and at the end of this application.
Die Verwendung von antibakteriellen, antiviralen carcinostatischen und anticarcinogenen Substanzen ist, obschon im Fachgebiet weitgehend bekannt, immer noch ein Gegenstand von intensiven fortlaufenden Forschungsarbeiten, von welchen viele neben der Entdeckung von neuen Wirkstoffen, auf die Entdeckung von Mitteln für die Verbesserung der Aktivität von bekannten Mitteln gerichtet sind.The use of antibacterial, antiviral, carcinostatic and anticarcinogenic substances, although widely known in the art, is still the subject of intensive ongoing research, much of which, in addition to the discovery of new active substances, is aimed at the discovery of means for improving the activity of known agents.
Tatsächlich wurden gewisse Substanzen, welche vom Bienengift abgeleitet sind, studiert, und sie haben sich als nützlich für gewisse spezifische pharmakologische Anwendungen erwiesen. Beispielsweise beschreibt US-Patent 4 444 753, erteilt am 24. April 1984, eine Zusammensetzung, welche eine Komponente enthält, die durch Deproteinisierung eines Extraktes aus einem Giftbeutel von Bienen erhalten wurde. Dieses Produkt besitzt eine immuno-stimulierende Aktivität, eine carcinostatische Aktivität, eine Wirkung der Erhöhung der antibakteriellen Aktivität einer antibakteriellen Substanz und eine erhöhende Wirkung auf die carcinostatische Aktivität von einer carcinostatischen Substanz. Die Erfindung, welche in diesem Patent offenbart ist, ist auf carcinostatische, immuno-stimulierende und antibakterielle Mittel gerichtet, welche die beschriebene Zusammensetzung enthalten. Während diese Erfindung in ihrem Zweck der vorliegenden Erfindung ähnlich ist, unterscheidet sie sich darin, dass der Bienenextrakt durch seine Deproteinisierung geändert wird, so dass sie negativ ist in der Biuret Reaktion und in der Sulfosalicynsäure-Reaktion.In fact, certain substances derived from bee venom have been studied and have been shown to be useful for certain specific pharmacological applications. For example, US Patent 4,444,753, issued on April 24, 1984, describes a composition containing a component obtained by deproteinization of an extract from a venom sac from bees. This product has an immuno-stimulating activity, a carcinostatic activity, an effect of increasing the antibacterial activity of an antibacterial substance and an effect of increasing the carcinostatic activity of a carcinostatic substance. The invention disclosed in this patent is directed to carcinostatic, immuno-stimulating and antibacterial agents containing the described composition. While this invention is similar in purpose to the present invention, it differs in that the bee extract is modified by its deproteinization so that it is negative in the biuret reaction and in the sulfosalicylic acid reaction.
Das US-Patent 4 370 316, welches am 25. Januar 1993 den gleichen Erfindern wie im oben erwähnten Patent erteilt wurde, beansprucht ebenfalls ein Verfahren für die Behandlung eines Wirtstiers, das eine verminderte Immunität besitzt, durch Verabreichung einer wirksamen Menge des deproteinisierten Extraktes aus einem Giftbeutel der Biene.US Patent 4,370,316, issued on January 25, 1993 to the same inventors as in the above-mentioned patent, also claims a method for treating a host animal having reduced immunity by administering an effective amount of the deproteinized extract from a bee venom sac.
Während demnach antibakterielle, antivirale und anticarcinogene Substanzen wohlbekannt sind, ist es ebenfalls bekannt, dass ein deproteinisierter Extrakt aus dem Giftbeutel einer Biene gewisse nützliche Wirksamkeiten aufweist, einschliesslich einer antibakteriellen Aktivität, einer Aktivität zur Stimulation der antibakteriellen Aktivität und der immuno-stimulierender Aktivität, wurde vorher nicht erkannt, dass proteinhaltige Hymenopteragifte, proteinhaltige oder Polypeptidextrakte davon und Analoge von solchen proteinhaltigen oder Polypeptidkomponenten einen Verstärkungseffekt auf im wesentlichen alle antibakteriellen, antiviralen carcinostatischen und anticarcinogenen Mittel besitzen. Solche Verbesserer der Aktivität von solchen primären Antiinfektionsmitteln erhöht nicht nur die Wirksamkeit von Dosierungen solcher Mittel, welche allein wirksam sind, sondern kann ebenfalls kleine Dosierungen solcher Mittel wirksam machen, welche allein unwirksam waren.Thus, while antibacterial, antiviral and anticarcinogenic substances are well known, it is also known that a deproteinized extract from the venom sac of a bee has certain useful activities, including antibacterial activity, antibacterial activity stimulating activity and immunostimulating activity, it was not previously recognized that proteinaceous hymenoptera venoms, proteinaceous or polypeptide extracts thereof and analogues of such proteinaceous or polypeptide components have a potentiating effect on substantially all antibacterial, antiviral carcinostatic and anticarcinogenic Such enhancers of the activity of such primary anti-infective agents not only increase the effectiveness of doses of such agents which are effective alone, but may also render effective small doses of such agents which were ineffective alone.
Wie oben bemerkt, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung von Hymenopteragift, proteinhaltiger oder Polypeptidkomponenten davon und Analoge solcher polypetinhaltiger oder Polypeptidkomponenten zur Verbesserung der Aktivität von antiinfektiösen therapeutischen Mitteln im allgemeinen. Zur Vereinfachung der Beschreibung der Erfindung wird sie jedoch nachstehend nur zum Zwecke der Erläuterung bei der Verwendung des Honigbienengiftes oder ihres proteinhaltigen Extraktes Melittin für die Verbesserung der Aktivität von Antibiotika bei der Kontrolle von bakteriellen, viralen und krebsartigen Infektionen diskutiert. Das Honigbienengift (HBV) wurde ausgewählt, da es leicht erhältlich ist. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das Gift von anderen Hymenoptera und proteinhaltige oder Polypeptidkomponenten davon, ebenso wie Analoge davon ebenfalls für die Erfindung in verschiedenen Graden nützlich sind. Aehnliche antiinfektiöse Mittel, welche von Antibiotika verschieden sind, können ebenfalls erfindungsgemäss bei der Behandlung von Infektionen verwendet werden, für welche sie vorher verwendet wurden, wobei ihr Effekt jedoch erhöht wird, wenn sie in Kombination mit-proteinhaltigen Hymenopteramitteln zum Einsatz gelangen.As noted above, the present invention relates to the use of hymenoptera venom, proteinaceous or polypeptide components thereof, and analogs of such polypeptide or polypeptide components to improve the activity of anti-infective therapeutic agents in general. However, to simplify the description of the invention, it will be discussed below only for the purpose of illustration in the use of honey bee venom or its proteinaceous extract melittin for improving the activity of antibiotics in the control of bacterial, viral and cancerous infections. Honey bee venom (HBV) was chosen because it is readily available. It is noted, however, that the venom of other hymenoptera and proteinaceous or polypeptide components thereof, as well as analogs thereof, are also useful in the invention to varying degrees. Similar anti-infective agents other than antibiotics can also be used according to the invention in the treatment of infections for which they have previously been used, but their effect is increased when used in combination with protein-containing hymenoptera agents.
Als weiterer Hintergrund wird darauf hingewiesen, dass dem Honigbienengift eine vielzahl von nützlichen Aktivitäten zugeschrieben werden. Einige dieser Aktivitäten sind wissenschaftlich dokumentiert, während andere lediglich auf empirischen Daten und der Folklore beruhen. Die antibakterielle in vitro Aktivität des Honigbienengiftes ist gut dokumentiert (Schmidt-Lange, 1951; Ortel und Markwardt, 1955; Fennel et alia, 1968), es wurden jedoch wenige Anstrengungen unternommen, um diese Aktivität einer praktischen Verwendung zuzuführen. In der vorliegenden Erfindung zeigten die Daten von verschiedenen empirischen Versuchen, dass die antibakterielle Aktivität des Honigbienengiftes einen signifikanten in vivo Effekt in Gegenwart von Antibiotika besitzen dürfte. Auf Basis dieser Beobachtungen wurden Versuche vorbereitet, um die Wechselwirkungen vom Honigbienengift mit Antibiotika unter Verwendung von in vitro Versuchen zu studieren, wobei die beiden Komponenten ohne die beitragenden Effekte der natürlichen Immunantworten des Wirtstieres ausgewertet wurden.As further background, it is pointed out that a variety of beneficial activities are attributed to honey bee venom. Some of these activities are scientifically documented, while others are based only on empirical data and the Folklore. The in vitro antibacterial activity of honey bee venom is well documented (Schmidt-Lange, 1951; Ortel and Markwardt, 1955; Fennel et al., 1968), but little effort has been made to put this activity to practical use. In the present invention, data from several empirical experiments indicated that the antibacterial activity of honey bee venom may have a significant in vivo effect in the presence of antibiotics. Based on these observations, experiments were prepared to study the interactions of honey bee venom with antibiotics using in vitro experiments, where the two components were evaluated without the contributing effects of the natural immune responses of the host animal.
in dieser Studie wurden drei Bakterienstämme zuerst gegen drei verschiedene Antibiotika getestet, wobei separate schachbrett-Titrationen von Honigbienengift mit jedem Antibiotikum durchgeführt wurden. Repräsentative von drei Hauptgruppen von Antibiotika (Penicillinen, Aminoglycosiden und Polymyxinen) wurden ausgewählt und getestet um zu bestimmen, ob das Honigbienengift die antibakterielle Wirksamkeit des ausgewählten Antibiotikums verbessern könnte. Ein Antibiotikum von einer vierten Hauptgruppe wurde wie unten beschrieben, später studiert. Wurde einmal eine Synergie auf einem Schachbrett demonstriert, wurde eine weitere Betrachtung unter Verwendung eines vereinfachten Verfahrens durchgeführt. Zwei automatisierte Testplatten für den minimalen Hemmkonzentrationstest (MIC), wo die Empfindlichkeit von elf Antibiotika simultan titriert wurde, wurden parallel mit Bakterienkulturen inokuliert, mit und ohne nicht-inhibierenden Dosen des Honigbienengifts (HBV). Acht gram-positive und vier gram-negative Organismen wurden getestet, wobei dieses System in einem Versuch verwendet wurde, um Klassen von Antibiotikas zu finden, welche jeweils eine Synergie mit dem HBV zeigten und um das Spektrum der synergistischen Wirkung dieser Kombinationen gegen verschiedene Bakteriengruppen zu bestimmen.In this study, three bacterial strains were first tested against three different antibiotics, using separate checkerboard titrations of honey bee venom with each antibiotic. Representatives of three major groups of antibiotics (penicillins, aminoglycosides, and polymyxins) were selected and tested to determine whether honey bee venom could enhance the antibacterial efficacy of the selected antibiotic. An antibiotic from a fourth major group was later studied as described below. Once synergy was demonstrated on a checkerboard, further consideration was performed using a simplified procedure. Two automated test plates for the minimum inhibitory concentration (MIC) test, where the susceptibility of eleven antibiotics was titrated simultaneously, were inoculated in parallel with bacterial cultures, with and without non-inhibitory doses of honey bee venom (HBV). Eight gram-positive and four Gram-negative organisms were tested using this system in an attempt to find classes of antibiotics each showing synergy with HBV and to determine the spectrum of synergistic activity of these combinations against different groups of bacteria.
Zusätzlich zum Testen des gesamten Honigbienengiftes, wurde das Gift durch Grössenexklusionschromatographie fraktioniert. Jeder der vier Fraktionen wurde getestet um zu bestimmen, ob eine spezifische Komponente für die antibakterielle Aktivität verantwortlich war und ebenfalls synergistisch in einem antibakteriellen Test wirkte. Es wurde gezeigt, dass die Fraktion, welche Melittin enthielt, was vorher als antibakterielles Element des Honigbienengiftes festgestellt wurde (Fennel et alia, 1968), in seiner gereinigten Form aktiv ist und synergistisch wirksam ist in einer Grössenordnung, welche gleich gross ist wie das gesamte Honigbienengift.In addition to testing the whole honey bee venom, the venom was fractionated by size exclusion chromatography. Each of the four fractions was tested to determine whether a specific component was responsible for the antibacterial activity and also acted synergistically in an antibacterial assay. The fraction containing melittin, previously identified as an antibacterial element of honey bee venom (Fennel et al., 1968), was shown to be active in its purified form and to be synergistically effective on a scale equal to that of the whole honey bee venom.
Im weiteren wurde die Aktivität von verschiedenen Analogen der aktiven Komponenten von Hymenopteragiften bestimmt und mit derjenigen von Melittin verglichen.Furthermore, the activity of various analogues of the active components of Hymenoptera venoms was determined and compared with that of melittin.
Figur 1 ist ein Diagramm der Aminosäureseguenz von Nelittin;Figure 1 is a diagram of the amino acid sequence of nelittin;
Figur 2 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden, nach der Inokulation, was die antibakterielle Aktivität des Honigbienengiftes (HBV) auf S. aureus zeigt;Figure 2 is a graph of optical density versus hours after inoculation, showing the antibacterial activity of honey bee venom (HBV) on S. aureus;
Figur 3 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Ampicillin und HBV gegen S. aureus;Figure 3 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with ampicillin and HBV against S. aureus;
Figur 4 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Kanamycin und HBV gegen S. aureus;Figure 4 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with kanamycin and HBV against S. aureus;
Figur 5 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen die Stunden nach der Inokulation mit Polymyxin B und HBV gegen S. aureus;Figure 5 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with polymyxin B and HBV against S. aureus;
Figur 6 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Ampicillin und KBV gegen E. coli;Figure 6 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with ampicillin and KBV against E. coli;
Figur 7 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Kanamycin und HBV gegen E. coli;Figure 7 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with kanamycin and HBV against E. coli;
Figur 8 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Kanamycin und HBV gegen E. coli;Figure 8 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with kanamycin and HBV against E. coli;
Figur 9 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Polymyxin B und HBV gegen E. coli;Figure 9 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with polymyxin B and HBV against E. coli;
Figur 10 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Ampicillin und HBV gegen Kanamycin-resistenten S. aureus;Figure 10 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with ampicillin and HBV against kanamycin-resistant S. aureus;
Figur 11 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Kanamycin und HBV gegen Kanamycin-resistenten S. aureus;Figure 11 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with kanamycin and HBV against kanamycin-resistant S. aureus;
Figur 12 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Polymyxin B und HBV gegen Kanamycin-resistenten S. aureus;Figure 12 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with polymyxin B and HBV against kanamycin-resistant S. aureus;
Figur 13 zeigt die Elektrophoreseresultate von 50ug Melittin Protein;Figure 13 shows the electrophoresis results of 50ug melittin protein;
Figur 14 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation, wobei die antibakteriellen Aktivitäten von Melittin/HBV gegen S. aureus dargestellt sind;Figure 14 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation showing the antibacterial activities of melittin/HBV against S. aureus;
Figur 15 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Melittin/HBV und Kanamycin gegen S. aureus;Figure 15 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with melittin/HBV and kanamycin against S. aureus;
Figur 16 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Rifampicin und HBV gegen S. aureus;Figure 16 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with rifampicin and HBV against S. aureus;
Figur 17 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Rifampicin und HBV gegen Ps. aeruginosa;Figure 17 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with rifampicin and HBV against Ps. aeruginosa;
Figur 18 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Polymyxin B und Hummelgift gegen E. coli;Figure 18 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with polymyxin B and bumblebee venom against E. coli;
Figur 19 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Polymyxin B und Wespengift gegen E. coli;Figure 19 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with polymyxin B and wasp venom against E. coli;
Figur 20 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Polymyxin B und Hornissengift gegen E. coli;Figure 20 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with polymyxin B and hornet venom against E. coli;
Figur 21 ist eine graphische Darstellung von log 10 Bakterien/ml Blut gegen die Behandlung eines einzelnen Behandlungsmodelles von Septikämie (Polymyxin B und Melittin Wechselwirkungen);Figure 21 is a graphical representation of log 10 bacteria/ml blood versus treatment of a single treatment model of septicemia (polymyxin B and melittin interactions);
Figur 22 ist eine graphische Darstellung von log 10 Bakterien/ml Blut gegen die Behandlung mit wiederholten Behandlungsmodellen von Septikämie (Polymyxin B und Melittin Wechselwirkungen);Figure 22 is a graphical representation of log 10 bacteria/ml blood versus treatment in repeated treatment models of septicemia (polymyxin B and melittin interactions);
Figur 23 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation mit Melittin/Analogen und Polymyxin B gegen E. coli;Figure 23 is a graphical representation of optical density versus hours after inoculation with melittin/analogues and polymyxin B against E. coli;
Figur 24 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation, wobei die relative Wirksamkeit von Melittin und Analogen gezeigt ist;Figure 24 is a plot of optical density versus hours post-inoculation, showing the relative potency of melittin and analogues;
Figur 25 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden nach der Inokulation, wobei die relativen Aktivitäten von Melittin und Analogen gezeigt ist; undFigure 25 is a graphical representation of the optical density versus hours after inoculation, showing the relative activities of melittin and analogues; and
Figur 26 ist eine graphische Darstellung der optischen Dichte gegen Stunden, nach der Inokulation, wobei die relativen Aktivitäten von Nelittin und Analogen gezeigt wird.Figure 26 is a plot of optical density versus hours after inoculation, showing the relative activities of nelittin and analogues.
Insektengifte sind heterogene Nischungen von biochemischen Verbindungen. Die meisten Gifte enthalten mehr als 90% Protein. Toxine und Enzyme machen diesen Proteinteil aus und sind die Ursache von direkten Zellschäden. Während viele Enzyme wie Phospholipase A2, Säureposphatase und Hyaluronidase in den meisten Giften enthalten sind, sind Toxine und andere biologisch wirksame Peptide in Tiergiften hoch artspezifisch.Insect venoms are heterogeneous mixtures of biochemical compounds. Most venoms contain more than 90% protein. Toxins and enzymes make up this protein part and are the cause of direct cell damage. While many enzymes such as phospholipase A2, acid phosphatase and hyaluronidase are contained in most venoms, toxins and other biologically active peptides in animal venoms are highly species-specific.
Giftproduzierende Insekten gehören alle zur Insektengattung der Hymenoptera. Wie in Schlangengiften, sind enzymatische Aktivitäten wie von Phospholipase A2, Hyaluronidase und Säurephosphatase in allen Insektengiften vorhanden. Die Toxin- und Peptidkomponenten jedoch varieren von Art zu Art. (Tu, 1977b)Venom-producing insects all belong to the insect genus Hymenoptera. As in snake venoms, enzymatic activities such as phospholipase A2, hyaluronidase and acid phosphatase are present in all insect venoms. The toxin and peptide components, however, vary from species to species. (Tu, 1977b)
Das Gift der italienischen Honigbiene (Apis mellifera) ist das meiststudierte Insektengift. Die Hauptkomponente des Honigbienengiftes ist Melittin. Dieses Peptid hat ein Molekulargewicht von 2'847 Dalton und umfasst ungefähr 50% der Gift-Trockensubstanz. Ein zweites Peptid, Apimin, ist in einem Anteil von ungefähr 5 % des Giftes vorhanden und verschiedene andere Peptide sind in Spuren vorhanden. (Hberman, 1972)The venom of the Italian honey bee (Apis mellifera) is the most studied insect venom. The main component of honey bee venom is melittin. This peptide has a molecular weight of 2,847 daltons and comprises approximately 50% of the venom dry matter. A second peptide, apimin, is present in an amount of approximately 5% of the venom and various other peptides are present in trace amounts. (Hberman, 1972)
Die Gifte von anderen Hymenoptera enthalten Peptide, welche biologische Eigenschaften besitzen, die ähnlich sind wie diejenigen von Melittin. Beispiele von solchen Peptiden sind Bombolitine I-V vom Hummel, Megabombus pensylvanicus, Mastoporan von Wespen, Hornissen und Gelbhornissen und Crabolin von europäischen Hornissen. Ein gemeinsames Merkmal dieser Peptide ist ihre amphiphile Natur. Diese Peptide wurden einer Sequenzanalyse unterworfen und ihre Strukturen sind wohlbekannt. (A. Argiolas und J.J. Pisano, 1985)The venoms of other Hymenoptera contain peptides that have biological properties similar to those of melittin. Examples of Such peptides are Bombolitin IV from bumblebees, Megabombus pensylvanicus, Mastoporan from wasps, hornets and yellow hornets and Crabolin from European hornets. A common feature of these peptides is their amphiphilic nature. These peptides have been subjected to sequence analysis and their structures are well known. (A. Argiolas and JJ Pisano, 1985)
Die bakterizide Aktivität des Honigbienengiftes wurde erstmals 1941 durch W. Schmidt-Lange (1941) dokumentiert. Er testet E. Coli und Staphylokokken und fand bei beiden ihre Empfindlichkeit auf das Honigbienengift. Zusätzlich bemerkte er, dass die minimale Hemmdosis des Honigbienengiftes für E. coli viel höher war als dasjenige für Staphylokokken.The bactericidal activity of honey bee venom was first documented in 1941 by W. Schmidt-Lange (1941). He tested E. coli and staphylococci and found that both were sensitive to honey bee venom. In addition, he noticed that the minimum inhibitory dose of honey bee venom for E. coli was much higher than that for staphylococci.
Nicht vor dem Ablauf von weiteren 10 Jahren untersuchten Brangi und Pavan (1951) verschiedene Extraktionsverfahren zur Isolierung der antibakteriellen Aktivität des Honigbienengifts. Sie fanden, dass die Aktivität sowohl im Wasser wie auch Acetonextrakten des Giftes vorhanden war. Sie zeigten ebenfalls, dass die Aktivität ebenfalls beim Erwärmen auf 100ºC während 15 Minuten stabil war.Not until another 10 years had passed, Brangi and Pavan (1951) investigated various extraction methods to isolate the antibacterial activity of honey bee venom. They found that the activity was present in both water and acetone extracts of the venom. They also showed that the activity was also stable on heating at 100ºC for 15 minutes.
1955 publizierten Ortel und Markwardt (1955) die Resultate einer Untersuchung der Veränderlichkeit der Empfindlichkeit von verschiedenen Bakterien auf die antibakterielle Aktivität des Honigbienengiftes. Es wurden 196 Bakterienstämme getestet. Die Resultate zeigten, dass die Toleranz des Honigbienengiftes viel grösser ist bei gram-negativen Organismen als bei gramositiven Organismen. Die Bereiche für bakterizide Konzentrationen wurden für gram-positive Bakterien als 12,5 bis 25 ug/ml und für gram-negative Bakterien 1 bis 10 mg/ml geschildert. Die bakterizide Aktivität wird gleichzeitig mit den roten Blutkörperchen in der "direkten hämolytischen Fraktion" gereinigt. Der Name "Melittin" wurde der aktiven Komponente dieser Fraktion noch nicht zugeordnet.In 1955, Ortel and Markwardt (1955) published the results of a study of the variability of the sensitivity of different bacteria to the antibacterial activity of honey bee venom. 196 bacterial strains were tested. The results showed that the tolerance of honey bee venom is much greater in gram-negative organisms than in gram-positive organisms. The ranges for bactericidal concentrations were given as 12.5 to 25 ug/ml for gram-positive bacteria and 1 to 10 mg/ml. The bactericidal activity is purified simultaneously with the red blood cells in the "direct hemolytic fraction". The name "melittin" has not yet been assigned to the active component of this fraction.
1963 publizierten Benton et alia einen Biotest auf Honigbienengift. Die bakteriostatische Aktivität des Giftes wurde quantitativ durch einen radialen Diffusionstest bestimmt, worin Zonen der Wachstumshemmung gemessen wurden, welche durch serielle Giftverdünnungen in einem Bakteriumswachstumsrasen verursacht wurden. Diese Tests wurden vorgeschlagen um die biologische Aktivität des Honigbienengiftes zu standardisieren, welches für den in vivo-Gebrauch vorgesehen ist. (Gegenwärtig ist die Allergien-Desensibilisierung die einzige in vivo-Honigbienengiftbehandlung, welche durch die Food and Drug Administration der Vereinigten Staaten bewilligt ist.) Der Artikel testet ebenfalls die Wärmestabilität der Aktivität des Honigbienengiftes und hat herausgefunden, dass sie sterilisationsverfahren standhalten kann (121ºC währen 15 Minuten) (Benton et al. 1963)In 1963, Benton et al. published a bioassay for honey bee venom. The bacteriostatic activity of the venom was quantitatively determined by a radial diffusion test in which zones of growth inhibition were measured caused by serial venom dilutions in a bacterial growth lawn. These tests were proposed to standardize the biological activity of honey bee venom intended for in vivo use. (Currently, allergy desensitization is the only in vivo honey bee venom treatment approved by the United States Food and Drug Administration.) The article also tested the thermal stability of honey bee venom activity and found that it could withstand sterilization procedures (121ºC for 15 minutes) (Benton et al. 1963)
Das Honigbienengift besetzt verschiedene pharmakologisch aktive Verbindungen. Die Verbindung, welche als grösster Anteil im Gift enthalten ist, ist Melittin, ein Polypetid, welches ein Molekulargewicht von 2'847 Dalton besitzt, welches direkt als Hämolysin von roten Blutzellen wirkt. Andere aktive Komponenten umfassen Phospholipase A2, Histamin, Dopamin, Noradrenalin, Apaamin, und Hyaluronidase (Haberman, 1972).Honey bee venom contains several pharmacologically active compounds. The compound that is the most abundant in the venom is melittin, a polypeptide with a molecular weight of 2,847 daltons that acts directly as a hemolysin of red blood cells. Other active components include phospholipase A2, histamine, dopamine, noradrenaline, apaamine, and hyaluronidase (Haberman, 1972).
Fennel, Shipman und Cole (1968) reinigten Melittin durch eine Sephadex G-50 Chromatographie und zeigten, dass die Melittinfraktion eine "potente antibakterielle Aktivität" besass. Sie testeten 30 zufällige Bakterienstämme (einschliesslich verschiedene Streptokokken, Staphylokokken und Enterobakterienstämme), wobei sie die Aktivität von gereinigtem Melittin mit Vollbienengift verglichen. Sie stellten fest, dass ein Stamm von S. aureus, ein penicillinresistentes Isolat, keine Verminderung der Empfindlichkeit gegen Melittin zeigte.Fennel, Shipman and Cole (1968) purified melittin by Sephadex G-50 chromatography and demonstrated that the melittin fraction possessed "potent antibacterial activity". They tested 30 random bacterial strains (including various streptococci, staphylococci and enterobacteria strains) comparing the activity of purified melittin with whole bee venom. They found that one strain of S. aureus, a penicillin-resistant isolate, showed no reduction in susceptibility to melittin.
Obschon Melittin als antibakterieller Faktor des Honigbienengiftes beschrieben wurde, wurde keine Schilderungen seiner in vivo Aktivität gefunden. Es wurde durch Mollay und Kreil (1974) bemerkt, dass Wechselwirkungen zwischen Melittin und Lecithin die Phospholipaseaktivität von Honigbienengift auf Lecithin erhöhte. Es ist vorher jedoch nicht erkannt worden, dass Melittin die Aktivität von Antibiotika erhöht.Although melittin has been described as an antibacterial factor of honey bee venom, no reports of its in vivo activity have been found. It was noted by Mollay and Kreil (1974) that interactions between melittin and lecithin increased the phospholipase activity of honey bee venom on lecithin. However, it had not been previously recognized that melittin increases the activity of antibiotics.
Haberman und Jentsch (1967) haben Melittin gereinigt und die Aminosäuresequenz publiziert. Sie fanden, das Melittin in zwei natürlichen Formen existiert, welche sich nur durch eine Formylsubstitution am N-Terminus unterscheiden (Figur 1).Haberman and Jentsch (1967) purified melittin and published the amino acid sequence. They found that melittin exists in two natural forms, which differ only by a formyl substitution at the N-terminus (Figure 1).
Es wurden folgende Analoge von Melittin hergestellt. Nr. des Analogen Zusammensetzungen Melittin MastoporanThe following analogues of melittin were prepared. No. of analogue compositions Melittin Mastoporan
Die Analogen wurden durch konventionelle Peptidsynthese hergestellt, wie z.B. beschrieben bei M. Bodanszky: "Principles of Peptide Synthesis", Springer Verlag, 1984.The analogues were prepared by conventional peptide synthesis, as described, for example, by M. Bodanszky: "Principles of Peptide Synthesis", Springer Verlag, 1984.
Als Beispiel wird die Peptidsynthese des Analogen Nr. 4, nämlich Melittin (1-20) -Lys-Arg-Lys-Arg-Gly-Gly-NH&sub2; nun im einzelnen beschrieben.As an example, the peptide synthesis of analogue No. 4, namely melittin (1-20)-Lys-Arg-Lys-Arg-Gly-Gly-NH₂, is now described in detail.
Ein derivatisiertes Harz, wie ein Polydimethylacrylamidgel, welches kommerziell unter dem Warennamen PEPSYN KA erhältlich ist, wird mit (Fmocly)&sub2;O behandelt, wobei Fmoc 9-Fluorenylmethoxycarbonyl ist, welches als temporäre Schutzgruppe dient. Die Reaktion, welche in Gegenwart von 4-Dimethylaminopyridin als Katalysator durchgeführt wird, führt zur Bildung des Esters Fmoc-Gly-O-Harz.A derivatized resin, such as a polydimethylacrylamide gel, which is commercially available under the trade name PEPSYN KA, is treated with (Fmocly)₂O, where Fmoc is 9-fluorenylmethoxycarbonyl, which serves as a temporary protecting group. The reaction, which is carried out in the presence of 4-dimethylaminopyridine as a catalyst, leads to the formation of the ester Fmoc-Gly-O-resin.
Der Ester wird in Gegenwart von 20% Piperidin in DMF deblockiert, wobei H-Gly-O-Harz gebildet wird.The ester is deblocked in the presence of 20% piperidine in DMF to form H-Gly-O-resin.
Das deblockierte Produkt wird dann mit einem aktivierten Ester der FormelThe deblocked product is then treated with an activated ester of the formula
Fmoc-Gly-OPfpFmoc-Gly-OPfp
aktiviert, worin Pfp Pentafluorphenyl ist, wobeiactivated, where Pfp is pentafluorophenyl, where
Fmoc-Gly-Gly-O-HarzFmoc-Gly-Gly-O-Resin
gebildet wird.is formed.
Die verbleibenden 24 Aminosäuren werden mit dem Reaktionsprodukt gekuppelt, welches in 24 ähnlichen Deblockierungs- und Kupplungszyklen mit aktiven Estern gebildet wird.The remaining 24 amino acids are coupled with the reaction product, which is formed in 24 similar deblocking and coupling cycles with active esters.
Das somit gebildete Produkt wird mit 20% Piperidin in DMF deblockiert und das gebildete Melittin wird vom Harz in Gegenwart von TFA (Trifluoressigsäure) und eines Spülmittels, wie Wasser, abgespalten.The product thus formed is deblocked with 20% piperidine in DMF and the melittin formed is cleaved from the resin in the presence of TFA (trifluoroacetic acid) and a rinsing agent such as water.
Antibiotika können funktionell in vier Gruppen auf Basis der aktiven Zentren der Antibiotika (Volk, 1978a) eingeteilt werden. zielstrukturen der vier Gruppen sind die Zellwand, die Zellmembrane und die Proteinsynthesevorrichtung und die Nukleinsäurereplikationsvorrichtung. Wegen der Komplexizität des Synergietests wurden zum Testen vier Antibiotika ausgewählt, eines jeder der vorgenannten Gruppen. Die ausgewählten Antibiotika waren Ampicillin, Kanamycin, Polymyxin B und Rifampicin. Jedes besitzt eine verschiedene Art der Wirkung auf procaryontische Zellen.Antibiotics can be functionally divided into four groups based on the active sites of the antibiotics (Volk, 1978a). Target structures of the four groups are the cell wall, the cell membrane, and the protein synthesis apparatus and the nucleic acid replication apparatus. Due to the complexity of the synergy test, four antibiotics were selected for testing, one from each of the aforementioned groups. The antibiotics selected were ampicillin, kanamycin, polymyxin B and rifampicin. Each has a different type of action on procaryotic cells.
Ampicillin gehört zur Gruppe von Antibiotika, welche die Zellwandstruktur beeinträchtigen. Diese Antibiotika sind alle penicillinderivate, wobei jedes den funktionellen ß-Lactamring enthält. Kollektiv als β-Lactamgruppe bekannt, blockieren diese Antibiotika die Zellwandsynthese, indem sie das Transpeptidaseenzym hemmen, welches die Pentaglycinbrücken des Peptidoglycans vernetzt, wobei durch ihre Gegenwart nur aktiv wachsende Zellen beeinträchtigt werden.Ampicillin belongs to the group of antibiotics that affect the cell wall structure. This Antibiotics are all penicillin derivatives, each containing the ß-lactam functional ring. Collectively known as the β-lactam group, these antibiotics block cell wall synthesis by inhibiting the transpeptidase enzyme that cross-links the pentaglycine bridges of peptidoglycan, with their presence affecting only actively growing cells.
Ampicillin ist ein semi-synthetisches Derivat von Penicillin. Der Syntheseschritt bei der Ampicillinynthese fügt eine Aminogruppe zum α-Kohlenstoff des Penicillin G. Dies verleiht eine β-Lactamase-Resistenz (der prädominante penicillinresistenzfaktor von Bakterien) was Ampicillin ein weiteres Wirkspektrum unter den Bakterien gibt als Penicillin (Volk, 1978b).Ampicillin is a semi-synthetic derivative of penicillin. The synthetic step in ampicillin synthesis adds an amino group to the α-carbon of penicillin G. This confers β-lactamase resistance (the predominant penicillin resistance factor of bacteria) which gives ampicillin a wider spectrum of activity among bacteria than penicillin (Volk, 1978b).
Kanamycin ist ein Aminoglyciosid. Diese Gruppe von Antibiotika blockiert Proteinsynthesen. Mitglieder dieser Gruppe finden die 30 Ribosome von Bakterien und sterischen Blöcken zur Bindung von Aminoacyl-tRNA oder hemmen die Verlagerung der wachsenden Peptidkette an das aktive ribosomale Zentrum (Volk, 1979c). Da die Proteinsynthese für viele regulatorische Zellfunktionen erforderlich ist, sind Aminoglykoside wirksam für Bakterien in jeder aktiven oder stationären WachstumsphaseKanamycin is an aminoglycoside. This group of antibiotics blocks protein synthesis. Members of this group find the 30 ribosomes of bacteria and steric blocks to bind aminoacyl-tRNA or inhibit the relocation of the growing peptide chain to the active ribosomal center (Volk, 1979c). Since protein synthesis is required for many regulatory cell functions, aminoglycosides are effective for bacteria in any active or stationary phase of growth
Poloymyxin B ist ein zyklisches aliphatisches Peptid. Wegen den kombinierten hydrophilen und hydrophoben Eigenschaften weist Polymyxin B eine detergensrtige Wirkung auf, welche nicht erfordert, dass das Zellwachstum wirksam ist. Wie beim Melittin, geht Polymyxin B mit den Membranen eine Wechselwirkung ein, wobei kleine hydrophile Poren in den hydorphoben Bereichen der Membranen entstehen. Bei gram-negativen Organismen, welche eine dicke Lipopolysaccaridschicht besitzen, welche als selektive durchlässige Barrieren wirken, ist Polymyxin B wirksam bei der Zerstörung von osmotischen Gradienten. Demzufolge ist Polymyxin B sehr wirksam gegen gram-negative Organismen, während es nur minimal wirksam gegen gram-positive Organismen ist. (Sebek, 1979). Während Melittin Membranenporen ähnlich wie Polymyxin B bilden kann, ist Melittin aktiver gegen gram-positive Organismen, womit die Wirkung von Melittin nicht vollständig analog wie diejenige von Polymyxin B sein kann.Polymyxin B is a cyclic aliphatic peptide. Due to its combined hydrophilic and hydrophobic properties, polymyxin B has a detergent-like action that does not require cell growth to be effective. As with melittin, polymyxin B interacts with the membranes to form small hydrophilic pores in the hydrophobic regions of the membranes. In gram-negative organisms, which have a thick lipopolysaccharide layer that acts as a selective permeable barrier, polymyxin B is effective in destroying osmotic gradients. Consequently, polymyxin B is very effective against gram-negative organisms, while it is only minimally effective against gram-positive organisms (Sebek, 1979). While melittin can form membrane pores similar to polymyxin B, melittin is more active against gram-positive organisms, so the action of melittin cannot be completely analogous to that of polymyxin B.
Rifampicin ist ein Antibiotikum aus der Gruppe, welche auf der Stufe der Nukleinsäuresynthese wirkt, welches die Beispiele von Antibiotika der vier Hauptgruppen, auf welche oben Bezug genommen wird, vervollständigt.Rifampicin is an antibiotic from the group acting at the stage of nucleic acid synthesis, which completes the examples of antibiotics from the four main groups referred to above.
Ein Rückblick von Artikeln, welche eine Synergie zwischen Antibiotika und anderen Verbindungen in bakteriellen Systemen untersuchen, zeigt, dass alle Forscher im wesentlichen die gleiche grundlegende Betrachtungsweise verwendeten. Das bakterielle Wachstum wurde in Brühenkulturen mit und ohne jede Verbindung separat verfolgt und dann mit beiden Verbindungen zusammen. Um die synergistische Wirkung im Gegensatz zu einem additiven Effekt zu beweisen, würde mindestens eine der verwendeten Verbindungen auf der Stufe, wo sie allein verwendet wird, eine minimale Wachstumshemmung zeigen. Mit einer verhältnismässig inaktiven Verbindung würde demzufolge jede zunehmende Aktivität der zweiten Verbindung bei ihrer Gegenwart das Resultat von synergistischen Wechselwirkungen darstellen (Moellering at alia, 1971; Carrizosa und Levison, 1981; und Cynamon und Palmer, 1983) Auf diesen Anordnungstyps wurden die Versuche der vorliegenden Erfindung begründet.A review of articles examining synergy between antibiotics and other compounds in bacterial systems shows that all researchers used essentially the same basic approach. Bacterial growth was monitored in broth cultures with and without each compound separately and then with both compounds together. To prove synergistic action as opposed to an additive effect, at least one of the compounds used would be shown to be effective at the stage where it used alone, show minimal growth inhibition. With a relatively inactive compound, therefore, any increased activity of the second compound in its presence would be the result of synergistic interactions (Moellering et al., 1971; Carrizosa and Levison, 1981; and Cynamon and Palmer, 1983). It is on this type of arrangement that the experiments of the present invention were based.
Honigbienen-(Apis melifera)Gift wurde durch die Vespa Laboratorien, Spring Mills, Pennsylvania, geliefert.Honey bee (Apis melifera) venom was supplied by Vespa Laboratories, Spring Mills, Pennsylvania.
Bakterienstämme wurden durch die veterinärwissenschaftliche Abteilung der Pennsylvania State University geliefert. S. aureus #140A ist ein Feldisolat von einem Fall von boviner Mastitis. E. coli #G1880E wurde aus der systematischen Sammlung des E. coli Referenzzentrums ausgewählt. Ein Kanamycinesistenter Stamm von S. aureus wurde durch ein natürliches Selektionsverfahren, wie nachstehend beschrieben, isoliert.Bacterial strains were provided by the Department of Veterinary Sciences at Pennsylvania State University. S. aureus #140A is a field isolate from a case of bovine mastitis. E. coli #G1880E was selected from the systematic collection of the E. coli Reference Center. A kanamycin-resistant strain of S. aureus was isolated by a natural selection process as described below.
Antibiotika wurden von Sigma Chemical Company (St. Louis, Missouri) erworben und die Aktivitätseinheiten wurden auf ihre Analysen bezogen.Antibiotics were purchased from Sigma Chemical Company (St. Louis, Missouri) and the activity units were based on their analyses.
Tryptische Sojabasen (BBL Microbiology Systems, Cockeysville, Maryland) wurden zur Stützung des Bakterienwachstums sowohl in einer Brühe wie auch auf Agar verwendet.Tryptic soy bases (BBL Microbiology Systems, Cockeysville, Maryland) were used to support bacterial growth both in broth and on agar.
Sephadex R G-50 wurde von Pharmacia Fine Chemicals, Uppsala, Schweden, bezogen.Sephadex R G-50 was purchased from Pharmacia Fine Chemicals, Uppsala, Sweden.
Minimale Hemmkonzentrationstests (MIC) von Antibiotika mit und ohne Honigbienengift wurden durch die mikrobiologische Abteilung des Allegheny General Hospital, Pittsburgh, Pennsylvania, durchgeführt, wobei das Sensititre TM Testsystem verwendet wurde, welches durch die Gibco Laboratories, Lawrence, Massachusetts, vertrieben wird.Minimum inhibitory concentration (MIC) tests of Antibiotics with and without honey bee venom were tested by the Department of Microbiology, Allegheny General Hospital, Pittsburgh, Pennsylvania, using the Sensititre TM test system distributed by Gibco Laboratories, Lawrence, Massachusetts.
S. aureus wurde in 5 ml tryptischer Sojabrühe (TSB) über Nacht mit einer ungefähren Dichte von 10&sup9; kolonienbildenden Einheiten/ml gezüchtet. 0,1 ml der Ueber-Nacht-Kulturen wurde auf eine Platte von Trypticase-Sojaagar (TSA), welche 39 ug/Kanamycin enthielt, aufgetragen und während 48 Stunden bei 37ºC inkubiert. Kolonien, welche innerhalb von 48 Stunden erschienen, wurden auf einer zweiten TSA-Platte, die mit 39 ug/Kanamycin ergänzt wurde, subkultiviert.S. aureus was grown in 5 ml of tryptic soy broth (TSB) overnight at an approximate density of 10⁹ colony forming units/ml. 0.1 ml of the overnight cultures was plated on a plate of trypticase soy agar (TSA) containing 39 ug/kanamycin and incubated for 48 hours at 37°C. Colonies that appeared within 48 hours were subcultured on a second TSA plate supplemented with 39 ug/kanamycin.
Bakterienkulturen wurden zu diesem Test vorbereitet, indem jeder Stamm während dem logarithmischen Waschstum in TSB eingefroren wurden. Zu diesem Zweck wurde eine 5 ml Ueber-Nacht-Kultur verwendet um 200 ml TSB in einem 500 ml Erlenmeyerkolben zu inokulieren. Die Kultur wurde bei 37ºC unter konstantem Rühren inkubiert und die optische Dichte (OD) bei 600 nm wurde stündlich abgelesen. Sobald die Kultur die mid-log Phase erreichte (ungefähr bei 0.55 OD Einheiten) wurden 5 ml Aliquote in 16 x 100 mm Schraubverschlussröhrchen transferiert. Alle Kulturen wurden eingefroren und bei -20ºC aufbewahrt. E. coli erforderte eine Glycerinzugabe zum Medium bis zu einer Endkonzentration von 20ºC, um das Einfrieren zu überleben. Dies wurde erreicht, indem 1 ml steriles Glycerin mit 4 ml der log-Phasenkultur unmittelbar vor dem Einfrieren vermischt wurden. Um einen Test zu beginnen, wurde ein Röhrchen einer gefrorenen Kultur in einem Becherglas mit Wasser bei Zimmertemperatur aufgetaut. Die aufgetaute Kultur wurde zu 175 ml TSB in einem 500 ml Erlenmeyerkolben zugegeben, gerührt und die OD&sub6;&sub6;&sub0; unmittelbar gemessen und als "Zeit Null" aufgezeichnet. Der Kolben wurde dann bei 37ºC unter konstantem Rühren während 2 Stunden inkubiert, nach welcher Zeit die OD&sub6;&sub6;&sub0; wiederum gemessen und aufgezeichnet wurde, die Kultur wurde in 16 x 100 mm Schraubverschlussreagenzgläser aufgeteilt, welche durch Versetzen mit den spezifischen Aliquoten des Honigbienengiftes (HBV) und dem nachstehend beschriebenen Antibiotikum vorbereitet waren.Bacterial cultures were prepared for this assay by freezing each strain during logarithmic growth in TSB. For this purpose, a 5 ml overnight culture was used to inoculate 200 ml of TSB in a 500 ml Erlenmeyer flask. The culture was incubated at 37ºC with constant agitation and the optical density (OD) at 600 nm was read hourly. When the culture reached mid-log phase (approximately at 0.55 OD units), 5 ml aliquots were transferred to 16 x 100 mm screw cap tubes. All cultures were frozen and stored at -20ºC. E. coli required glycerol addition to the medium to a final concentration of 20°C to survive freezing. This was achieved by mixing 1 ml of sterile glycerol with 4 ml of the log phase culture immediately prior to freezing. To begin an assay, a tube of frozen culture was thawed in a beaker of water at room temperature. The thawed culture was added to 175 ml of TSB in a 500 ml Erlenmeyer flask, stirred, and the OD660 immediately measured and recorded as "time zero." The flask was then incubated at 37°C with constant stirring for 2 hours, after which time the OD660 was again measured and recorded, the culture was divided into 16 x 100 mm screw-cap tubes which were prepared by adding the specific aliquots of honey bee venom (HBV) and the antibiotic described below.
Vorratslösungen von HBV und Antibiotika wurden in destilliertem Wasser hergestellt, filtersterilisiert und bei -20ºC in 5 ml Aliquoten in Konzentrationen aufbewahrt, welche das Doppelte der für das Schachbrett-Titrationssystem erforderlichen Konzentration ausmachte. Die gefrorenen Vorratskonzentrationen, welche für jede Bakterienart erforderlich waren, sind in Tabelle 1 angegeben. Die Konzentration, welche für jedes Bakterium verwendet wurde, basierte auf Vorversuchen, in welchen die Antibiotika allein zur Bestimmung der minimalen Hemmbereiche jedes Antibiotikums für jeden Mikroorganismus verwendet wurden.Stock solutions of HBV and antibiotics were prepared in distilled water, filter sterilized and stored at -20ºC in 5 ml aliquots at concentrations twice the concentration required for the checkerboard titration system. The frozen stock concentrations required for each bacterial species are given in Table 1. The concentration used for each bacterium was based on preliminary experiments in which the antibiotics were used alone to determine the minimum inhibition ranges of each antibiotic for each microorganism.
Für jeden Test wurde eine Ampulle Antibiotikum und eine Ampulle HBV bei Zimmertemperatur aufgetaut und mit einem äquivalenten Volumen von 2 x TSB verdünnt und dann seriell zweimal in eine normale Stärke DSB verdünnt, um vier Giftkonzentrationen und vier Antibiotikumkonzentrationen zu erhalten. Fünfundsiebzig Schraubverschlussreagenzröhrchen wurden nummeriert und so angeordnet, dass sie dem Schachbrettmuster, welches in Tabelle 2 dargestellt ist, entsprachen. TSB, Antibiotikum und HBV wurden dann gemäss der in Tabelle 3 gezeigten Anordnung verteilt. Die Röhrchen, welche als OO und O bezeichnet wurden, enthielten 2,5 ml TSB und dienten als OD-Blindproben und Sterilitätskontrollröhrchen. Die Röhrchen 1-75, von welchen jedes ein Totalvolumen von 5 ul enthielt, wurden mit 2 ml der oben beschriebenen Zweistundenkultur inokuliert [Anmerkung: Die HBV und/oder Antibiotikum Endkonzentration in jedem Röhrchen betrug einen Zehntel der Konzentration, welche zum 200 ul Aliquot zugefügt wurde (vergleiche Tabelle 3).] Jedes Röhrchen wurde sofort verschlossen und gedreht. Nachdem alle Röhrchen inkubiert waren, wurden sie in horizontale Gestelle gestellt, welche sich auf einer Schaukelplattform bei 37ºC befanden. Das Wachstum jedes Röhrchens wurde individuell bei 4, 6, 8, 12 und 24 Stunden durch Bestimmung der optischen Dichte jedes Röhrchens bei 660 nm verfolgt.For each test, one ampoule of antibiotic and one ampoule of HBV were thawed at room temperature and diluted with an equivalent volume of 2 x TSB and then serially diluted twice into a normal strength DSB to obtain four poison concentrations and four antibiotic concentrations. Seventy-five screw-cap test tubes were numbered and arranged to conform to the checkerboard pattern shown in Table 2. TSB, antibiotic and HBV were then distributed according to the arrangement shown in Table 3. Tubes designated OO and O contained 2.5 ml of TSB and served as OD blanks and sterility control tubes. Tubes 1-75, each containing a total volume of 5 µl, were inoculated with 2 ml of the two-hour culture described above [Note: The final HBV and/or antibiotic concentration in each tube was one-tenth of the concentration added to the 200 µl aliquot (see Table 3).] Each tube was immediately capped and inverted. After all tubes were incubated, they were placed in horizontal racks placed on a rocking platform at 37ºC. The growth of each tube was monitored individually at 4, 6, 8, 12 and 24 hours by determining the optical density of each tube at 660 nm.
Das mikrobiologische Laboratorium des Allegheny General Hospitals, welches in der Lage ist, automatisierte MIC Tests durchzuführen, wurde kontaktiert um einen Testversuch an 12 klinischen bakteriellen Isolaten durchzuführen. Die Anpassung des automatischen MIC Tests umfasste folgende Einschränkungen: (1) Jeder Versuch konnte nur einen Dosierungsgrad HBV testen, und (2) der Effekt des HBV allein konnte nur als hemmend oder nicht hemmend bestimmt werden. Die Synergie von HBV mit 11 Antibiotika in diesem System wurde ausgewertet, indem zwei Versuche verglichen wurden, welche simultan mit und ohne vorhandenes HBV durchgeführt wurden. Die für jede Art verwendete HBV-Dosis wurde auf Basis des Schachbrett- Titrationstests als nicht hemmende Dosis angenommen.The Allegheny General Hospital microbiology laboratory, which has the capability to perform automated MIC testing, was contacted to conduct a test trial on 12 clinical bacterial isolates. The adaptation of the automated MIC test included the following limitations: (1) each trial could only test one dose level of HBV, and (2) the effect of HBV alone could only be determined as inhibitory or non-inhibitory. The synergy of HBV with 11 antibiotics in this system was evaluated by conducting two trials performed simultaneously with and without HBV present. The HBV dose used for each species was assumed to be a non-inhibitory dose based on the checkerboard titration test.
Sephadex R G-50 Gel für die Gelfiltration wurde während 24 Stunden bei Zimmertemperatur in β-Alanin-Essigsäurepuffer (BAAB), pH 4,3 (Guralnick et alia, 1986) aufgequollen und dann bei fünf Grad Celsius über Nacht äquilibriert. Es wurde in eine 2,5 x 60 cm Säule aufgefüllt und mit einer Fliessgeschwindigkeit von 1.0 ml/h äquilibriert. 100 mg HBV wurden in 5 ml BAAB Puffer, welcher 20 % Saccharose enthielt, rekonstituiert. Das HBV wurde auf die Säule aufgetragen und mit einer Fliessgeschwindigkeit von 1 ml/h eluiert. Die Eluate wurden bei einer Absorbtion von 280 nm überwacht. Die Fraktionen, welche den Haupt Peak enthielten, wurden gepoolt, ein aliquoter Anteil wurde durch den Lowry Protein Test (Lowry, 1951) getestet und der Rest wurde gefriergetrocknet.Sephadex R G-50 gel for gel filtration was swollen for 24 hours at room temperature in β-alanine acetic acid buffer (BAAB), pH 4.3 (Guralnick et alia, 1986) and then equilibrated at five degrees Celsius overnight. It was loaded into a 2.5 x 60 cm column and equilibrated at a flow rate of 1.0 ml/h. 100 mg of HBV was reconstituted in 5 ml of BAAB buffer containing 20% sucrose. The HBV was applied to the column and eluted at a flow rate of 1 ml/h. The eluates were monitored at an absorbance of 280 nm. The fractions containing the main peak were pooled, an aliquot was tested by the Lowry protein test (Lowry, 1951) and the remainder was freeze-dried.
Die Identifikation der Melittinfraktion beruhte auf der relativen Mobilität und der Quantifizierung von Banden, welche in Polyacrylamidgeltrennungen bei jeder Fraktion auftraten (Benton, 1965). Das Melittin wurde durch Polyacrylamidgelelektrophorese ebenfalls auf Reinheit getestet. Die Elektrophorese wurde durch Guralnick et alia beschrieben (1986) durchgeführt. Die gefriergetrockneten Fraktionen wurden in zwei mg/ml Elektrophoreseprobenpuffer rekonstituiert und 50 ul Proben wurden pro Probeloch auf das Gel aufgetragen.Identification of the melittin fraction was based on relative mobility and quantification of bands that appeared in polyacrylamide gel separations for each fraction (Benton, 1965). Melittin was also tested for purity by polyacrylamide gel electrophoresis. Electrophoresis was performed as described by Guralnick et al. (1986). Freeze-dried fractions were reconstituted in two mg/ml electrophoresis sample buffer and 50 μl samples were applied to the gel per sample well.
Die Menge der äquivalenten Melittinfraktion gegen seinen Anteil in Voll-Honigbienengift wurde durch Quantifikation von individuellen Banden bestimmt in elektrophoretisierten Proben von Vollgift und der Melittinfraktion. 20, 40, 60, 80 und 100 ug Proben von Voll-Honigbienengift wurden durch Elektrophorese aufgetrennt, mit Coomassie - Brilliantblau-Perchlorsäurefarbe gefärbt und mit einem Densitometer abgetastet. Es wurde eine Standardkurve erstellt, in welcher der Spitzenbereich der Melittinbande der Vollgiftproben der Proteinmenge der aufgetragenen Probe gegenübergestellt ist. Sechs 40 ug Proben des gereinigten Melittins wurden simultan getestet und es wurde mittels der Standardkurve ihre Aequivalenz im Honigbienengift getestet. Dieses Verfahren ist im einzelnen durch Mulfinger et alia beschrieben (1986).The amount of the equivalent melittin fraction versus its content in whole honey bee venom was determined by quantification of individual bands in electrophoresed samples of whole venom and the melittin fraction. 20, 40, 60, 80 and 100 µg samples of whole honey bee venom were separated by electrophoresis, stained with Coomassie brilliant blue perchloric acid stain and scanned with a densitometer. A standard curve was constructed in which the peak area of the melittin band of the whole venom samples was compared to the amount of protein in the applied sample. Six 40 µg samples of the purified melittin were tested simultaneously and their equivalence in honey bee venom was tested using the standard curve. This procedure is described in detail by Mulfinger et al. (1986).
Zum Vergleich der antibakteriellen Aktivität von Voll-Honigbienengift und der Melittinfraktion wurden die vorherigen schachbrett-Titrationsresultate durchgesehen und das Testsystem wurde derart ausgewählt, dass die HBV Dosiswirkungen leicht allein und in Kombination mit einem Antibiotikum betrachtet werden konnten. Da Staphylokokken gegen HBV allein bei den verwendeten Konzentrationen in den obigen Schachbretttests empfindlich sind, und da Kanamycin eine gute synergistische Wirkung mit HBV zeigte, wurde dieses System ausgewählt um die antibakteriellen Aktivitäten von Voll-HBV und Melittin zu vergleichen. Die Dosis jeder in dieser Analyse verwendeten Komponente war 2 ug/ml HBV und 2.5 ug/ml Kanamycin. Diese Dosen lagen in einem Bereich der bakteriellen Reaktivität, worin die Wirkungen von kleinen Dosenänderungen reproduzierbar und leicht messbar waren. Die äquivalente Dosis der Melittinfraktion für 2,0 ug/ml HBV betrug 1,6 ug/ml. Jeder Versuch wurde in parallelen dreifachen Proben der Melittinfraktion und von Voll-Honigbienengift und ohne Kanamyzingegenwart getestet um die äquivalente Aktivität zu prüfen.To compare the antibacterial activity of whole honey bee venom and the melittin fraction, the previous checkerboard titration results were reviewed and the test system was chosen such that HBV dose effects could be easily observed alone and in combination with an antibiotic. Since staphylococci are sensitive to HBV alone at the concentrations used in the above checkerboard tests, and since kanamycin showed a good synergistic effect with HBV, this system was chosen to compare the antibacterial activities of whole HBV and melittin. The dose of each component used in this analysis was 2 ug/ml HBV and 2.5 ug/ml kanamycin. These doses were in a range of bacterial reactivity in which the Effects of small dose changes were reproducible and easily measurable. The equivalent dose of melittin fraction for 2.0 ug/ml HBV was 1.6 ug/ml. Each experiment was tested in parallel triplicate samples of melittin fraction and whole honey bee venom and without kanamycin presence to check for equivalent activity.
Jedes Schachbrettexperiment wurde fünfmal wiederholt. Die Mittelwerte der fünf Wiederholungen für jede Bakterien-Antibiotikumkombination wurden zu jedem Zeitpunkt auf signifikante Unterschiede getestet, wobei ein Waller-Duncan K-ratio T Test verwendet wurde und die Kurvenfamilien wurden für den Synergietest ausgewählt. Eine Kurvenfamilie, bestand aus einer Versuchskontrollkurve bestand (Bakterienwachstum ohne Antibiotikum- oder HBV-Gegenwart) einer Antibiotikumkontrollkurve (Bakterienwachstum mit Antibiotikum, jedoch ohne HBV-Gegenwart), einer Giftkontrollkurve (Bakterienwachstum mit HBV, jedoch ohne Antibiotikumgegenwart) und einer Wechselwirkungskurve (Wachstum mit Antibiotikum- und HBV-Gegenwart). Familien, in welchen die Antibiotikumkontrollkurven und die Giftkontrollkurven kleine mittlere OD-Abnahmen bezüglich der Prüfkontrollkurve zeigten, und welche ebenso grosse OD-Abnahmen in der Wechselwirkungskurve bezüglich der Prüfkontrollkurve zeigten, wurden auf Synergie gebtestet.Each checkerboard experiment was repeated five times. The means of the five replicates for each bacteria-antibiotic combination were tested for significant differences at each time point using a Waller-Duncan K-ratio T test and the families of curves were selected for the synergy test. One family of curves consisted of an experimental control curve (bacterial growth without antibiotic or HBV presence), an antibiotic control curve (bacterial growth with antibiotic but without HBV presence), a toxic control curve (bacterial growth with HBV but without antibiotic presence) and an interaction curve (growth with antibiotic and HBV presence). Families in which the antibiotic control curves and the poison control curves showed small mean OD decreases with respect to the test control curve, and which showed equally large OD decreases in the interaction curve with respect to the test control curve, were tested for synergy.
Ein synergistischer Effekt zwischen Verbindungen kann von einem additiven Effekt der Verbindungen differenziert werden, da der additive Effekt voraussagbar ist. Additive Effekte können vorausgesagt werden, indem die individuellen Effekte der beiden Verbindungen summiert werden, wobei jeder grössere Effekt eine synergistische Wechselwirkung angeben würde. Es wurde eine Gleichung erstellt, welche die OD-Ablesungen für eine additive Wechselwirkung zwischen HBV und einem Antibiotikum vorbestimmen konnte. Vergleiche die oben angegebene Mulfinger Disseratation (1987) Seiten 23-25.A synergistic effect between compounds can be differentiated from an additive effect of the compounds because the additive effect is predictable. Additive effects can be predicted by considering the individual effects of the two compounds, with any greater effect indicating a synergistic interaction. An equation was constructed that could predict the OD readings for an additive interaction between HBV and an antibiotic. See the Mulfinger dissertation (1987) cited above, pages 23-25.
Es wurden drei Bakterienstämme gegen jedes der drei Antibiotika in Kombination mit Honigbienengift getestet. Diese neun Kombinationen von Bakterien, Antibiotika und HBV wurden analysiert, indem der Schachbrettest verwendet wurde, wobei 25 Behandlungen (Antibiotikum und HBV-Kombinationen) für jede Bakterium- Antibiotikumkombination vorgesehen waren. Jedes Schachbrettexperiment umfasste dreifache Proben für jede Behandlung und wurde fünfmal wiederholt. Die Daten der Dreifachproben, welche in fünf Experimenten wiederholt wurden, wurden gemittelt und der Mittelwert und die Standardabweichung für jeden Zeitpunkt jeder Behandlung ist im Anhang angegeben. Für jede Bakterium-Antibiotikum Kombination wurden die mittleren OD Werte für jede Antibiotikum/HBV Behandlung zu jedem Zeitpunkt in absteigender Reihenfolge angeordnet und gemäss den signifikanten Unterschieden gruppiert, wobei der Waller- Duncan K-ratio T Test verwendet wurde. Von den Waller- Duncan Profilen wurden Familien von vier Kurven, wie in den "statistischen Analysen" beschrieben, zum Nachweis der Synergie verglichen. Die Kurvenfamilien zeigten die grössten OD Unterschiede zwischen Wechselwirkungskurven und der niedersten der Prüfkurve, die Antibiotikakontrollkurve und die Giftkontrollkurve wurden für jeden Testpunkt aufgezeichnet und auf Synergie getestet, wobei die im obigen Abschnitt "statistische Analyse" erwähnte Gleichung verwendet wurde. Für jede Kurvenfamilie wird, wenn die Abschätzung von (-X+A+V-AV) für einen Zeitpunkt signifikant grösser als Null ist, bei einem 95%igen Vertrauensgrad (d.h., wenn Synergie angegeben wird) der Zeitpunkt auf der Wechselwirkungskurve durch ein hochgestelltes "s" beim Quadrat, welches diesen Zeitpunkt darstellt, angegeben (Figuren 2-11).Three bacterial strains were tested against each of the three antibiotics in combination with honey bee venom. These nine combinations of bacteria, antibiotics and HBV were analyzed using the checkerboard assay, with 25 treatments (antibiotic and HBV combinations) for each bacteria-antibiotic combination. Each checkerboard experiment included triplicate samples for each treatment and was repeated five times. The data from triplicate samples repeated in five experiments were averaged and the mean and standard deviation for each time point of each treatment is given in the appendix. For each bacteria-antibiotic combination, the mean OD values for each antibiotic/HBV treatment at each time point were arranged in descending order and grouped according to significant differences using the Waller-Duncan K-ratio T test. From the Waller-Duncan profiles, families of four curves were compared as described in the "Statistical Analyses" to demonstrate synergy. The curve families showed the largest OD differences between interaction curves and the lowest of the test curves, the antibiotic control curve and the poison control curve were plotted for each test point and tested for synergy using the equation mentioned in the "statistical analysis" section above. For each family of curves, if the estimate of (-X+A+V-AV) for a time point is significantly greater than zero, at 95% confidence level (ie, when synergy is indicated), the time point on the interaction curve is indicated by a superscript "s" next to the square representing that time point (Figures 2-11).
S. aureus ist empfindlich auf Honigbienengift allein in kleinen Konzentrationen. Es ist demzufolge wichtig, die maximale Honigbienengiftdosis zu finden, für welche keine Wirkungen ausgeübt werden. Diese Konzentration betrug ungefähr 2 ug/ml. Demzufolge waren für alle Antibiotikum/HBV-Kombinationen mit S. aureus die Giftdosen für das Schachbrett-Titrationssystem 0, 2, 4, 8 und 16 ug/ml (Tabellen A-1 bis A-3). Die Figur 2 demonstriert die Effekte dieser Dosen von Honigbienengift, wenn es allein als antibakterielle Verbindung verwendet wird.S. aureus is sensitive to honeybee venom alone at low concentrations. It is therefore important to find the maximum honeybee venom dose for which no effects are exerted. This concentration was approximately 2 ug/ml. Thus, for all antibiotic/HBV combinations with S. aureus, the venom doses for the checkerboard titration system were 0, 2, 4, 8, and 16 ug/ml (Tables A-1 to A-3). Figure 2 demonstrates the effects of these doses of honeybee venom when used alone as an antibacterial compound.
Die Endkonzentrationen von Ampicillin in den Röhrchen des Schachbrettsystem waren 0, 0.05, 0.1, 0.2 und 0.4 ug/ml. Figur 3 zeigt die Resultate der Ampicillin/HBV-Kombination, wobei 2 ug/ml HBV und 0.05 ug/ml Ampicillin verwendet wurden. Es wurde keine Synergie bei den Zeitpunkten 4 oder 6 Stunden festgestellt; sowohl bei den Zeitpunkten 8 und 12 Stunden ist jedoch offensichtlich, dass die Wechselwirkungskurve viel kleiner ist als man aus der Summe der Wirkungen, welche durch Ampicillin und HBV allein verursacht werden, voraussagen könnte. Die statistische Analyse zeigt, dass in beiden Zeitpunkten die Summierung (-X+A+V-AV) signifikant grösser als Null ist.The final concentrations of ampicillin in the checkerboard tubes were 0, 0.05, 0.1, 0.2 and 0.4 ug/ml. Figure 3 shows the results of the ampicillin/HBV combination using 2 ug/ml HBV and 0.05 ug/ml ampicillin. No synergy was observed at the 4 or 6 hour time points; at the 8 and 12 hour time points, However, it is obvious that the interaction curve is much smaller than could be predicted from the sum of the effects caused by ampicillin and HBV alone. Statistical analysis shows that at both time points the summation (-X+A+V-AV) is significantly greater than zero.
Die Endkonzentrationen von Kanamycin, welche für den Test von S. aureus im Schachbrettsystem ausgewählt wurden, waren 0, 1.25, 2.50, 5.0 und 10.0 ug/ml (Tabelle A-2) . Figur 4 zeigt die Kurvenfamilie, welche den grössten Kontrast zwischen den Kontroll- und Wechselwirkungskurven zeigt. Im Experiment wird die Synergie erstmals in der Nähe des Zeitpunktes 6 Stunden demonstrierbar und ist klar bei 8 Stunden Inkubation sichtbar. Bei 12 Stunden scheinen die Kulturen ausserhalb der Wirkung der kombinierten Dosis zu sein und der synergistische Effekt ist verloren, da das Wachstum durch andere Faktoren (Nährstoffe) im Medium limitiert wird. (Diese Wachstumsbegrenzung wird durch die Kontrollkurve gezeigt). Trotz der 12 Stunden-Wachstumsbeschränkung zeigt die statistische Analyse der Daten bei 6, 8 und 12 Stunden eine synergistische Wechselwirkung zwischen Kanamycin und HBV in diesem Test.The final concentrations of kanamycin chosen for testing S. aureus in the checkerboard system were 0, 1.25, 2.50, 5.0, and 10.0 ug/ml (Table A-2). Figure 4 shows the family of curves showing the greatest contrast between the control and interaction curves. In the experiment, the synergy is first demonstrated near 6 hours and is clearly visible at 8 hours of incubation. At 12 hours, the cultures appear to be outside the effect of the combined dose and the synergistic effect is lost because growth is limited by other factors (nutrients) in the medium. (This growth limitation is shown by the control curve). Despite the 12-hour growth limitation, statistical analysis of the data at 6, 8, and 12 hours demonstrates a synergistic interaction between kanamycin and HBV in this assay.
Die Endkonzentrationen von Polymyxin B in diesen Experimenten waren 0, 313, 624, 1250 und 2500 U/ml (Tabelle A). Synergie wurde beobachtet bei 4 ug/HBV und 625 U/ml Polymyxin B (Figur 5). Sowohl bei 8 wie auch bei 12 Stunden Inkubation wird durch die Wechselwirkungskurve Synergie demonstriert.The final concentrations of polymyxin B in these experiments were 0, 313, 624, 1250 and 2500 U/ml (Table A). Synergy was observed at 4 ug/HBV and 625 U/ml polymyxin B (Figure 5). Synergy is demonstrated by the interaction curve at both 8 and 12 hours of incubation.
Das Honigbienengift war allein nicht hemmend gegen E. coli in Mengen, welche für die Demonstation von Synergie erforderlich sind (Tabellen A4-A6), die Toxizität war demzufolge nicht der limitierende Faktor für das HBV im Schachbrettest mit E. coli. Experimentelle Bedingungen limitierten jedoch die obere HBV-Konzentration bei ungefähr 40 ug/ml; grössere Konzentrationen als diese verursachten eine Ausfällung der Komponeneten des Mediums. Demzufolge waren die finalen HBV-Konzentrationen, welche in den Schachbretttests mit E. coli verwendet wurden 0, 5, 10, 20 und 40 ug/mlThe honey bee venom alone was not inhibitory against E. coli in quantities required for the demonstration of synergy (Tables A4-A6), thus toxicity was not the limiting factor for HBV in the checkerboard assay with E. coli. However, experimental conditions limited the upper HBV concentration to approximately 40 ug/ml; concentrations greater than this caused precipitation of the medium components. Consequently, the final HBV concentrations used in the checkerboard assays with E. coli were 0, 5, 10, 20 and 40 ug/ml
Die finalen, für die Verwendung bei der E. coli Schachbrett- Titration verwendeten Ampicillin-Konzentration betrugen 0.5, 1, 2 und 4 ug/ml (Tabelle A-4). Die Synergie war weniger dramatisch in allen ausgewerteten Kurvenfamilien als in jedem der obigen Experimente. Ein Synergiebeweis bestand nur in der 40 ug/ml HBV-1 ug/ml Amplicillin-Kombination und nur am Zeitpunkt 6 Stunden (Figur 6).The final ampicillin concentrations used for use in the E. coli checkerboard titration were 0.5, 1, 2, and 4 ug/ml (Table A-4). The synergy was less dramatic in all families of curves evaluated than in any of the above experiments. Evidence of synergy was only present in the 40 ug/ml HBV-1 ug/ml ampicillin combination and only at the 6 hour time point (Figure 6).
Die finalen, für den Schachbrettest ausgewählten Kanamycin-Konzentrationen waren 0, 5, 10, 20 und 40 ug/ml (Tabelle A-5). Figur 7 zeigt die Wirkungen des Honigbienengiftes mit einer minimalen effektiven Dosis Kanamycin. In dieser Situation zeigt nur der 8 Stunden Zeitpunkt Synergie. Ungeachtet der HBV-Dosis konnte keine Synergie in anderen Kombinationen von HBV mit niederen Kanamycin- Dosen beobachtet werden.The final kanamycin concentrations selected for the checkerboard assay were 0, 5, 10, 20, and 40 ug/ml (Table A-5). Figure 7 shows the effects of honey bee venom with a minimal effective dose of kanamycin. In this situation, only the 8-hour time point shows synergy. Regardless of the HBV dose, no synergy was observed in other combinations of HBV with lower doses of kanamycin.
Figur 8 zeigt eine höhere Dosis von Kanamycin mit HBV auf E. coli. Hier ist die Synergie statistisch an allen Zeitpunkten nach zwei Stunden bewiesen.Figure 8 shows a higher dose of kanamycin with HBV on E. coli. Here, synergy is statistically proven at all time points after two hours.
Die Endkonzentrationen von Polymyxin B bei den Schachbrett- Titrationen waren 0, 1.5, 3, 6 und 12 U/ml (Tabelle A-6). Die Kombination von 3U/ml Polymyxin B und 5 ug/ml HBV ergaben die dramatischste Illustration von Synergie (Figur 9). Synergie ist an allen Punkten offensichtlich während der Behandlung und die Unterschiede zwischen den beobachteten und den vorausgesagten Werten sind gross.The final concentrations of polymyxin B in the checkerboard titrations were 0, 1.5, 3, 6 and 12 U/ml (Table A-6). The combination of 3 U/ml polymyxin B and 5 ug/ml HBV provided the most dramatic illustration of synergy (Figure 9). Synergy is evident at all points during treatment and the differences between observed and predicted values are large.
Ein kanamycinresistenter S. aureus, welcher durch die Selektion von spontanen Mutanten erhalten wurde, wurde zur Auswertung des Effektes von HBV auf drogenresistente Bakterien getestet. Ein Kanamycinresistenter S. aureus war wünschenswert, da etwas Synergie bei diesem Organismus für alle Antibiotika beobachtet werden kann und da die synergistischen Effekte mit Kanamycin am leichtesten gesehen werden können.A kanamycin-resistant S. aureus, obtained by selection of spontaneous mutants, was tested to evaluate the effect of HBV on drug-resistant bacteria. A kanamycin-resistant S. aureus was desirable because some synergy can be observed in this organism for all antibiotics and because the synergistic effects are most easily seen with kanamycin.
Es wurden keine Unterschiede in der Empfindlichkeit gegen HBV bei den resistenten Stämmen gefunden, wobei die Giftkonzentrationen in den Schachbrettversuchen die gleichen waren wie für den Ausgangsstamm, 0, 2, 4, 8 und 16 ug/ml (Tabellen A-7 bis A-9). Es wurde bemerkt, dass unter identischen Bedingungen die resistenten Stämme eine langsamere Wachstumsrate aufwiesen als die ursprünglichen Stämme, demzufolge ist ein Vergleich der optischen Dichten zwischen Versuchen an zwei verschiedenen Stämmen nicht von Bedeutung.No differences in susceptibility to HBV were found between the resistant strains, with the toxin concentrations in the checkerboard experiments being the same as for the parental strain, 0, 2, 4, 8 and 16 ug/ml (Tables A-7 to A-9). It was noted that under identical conditions the resistant strains had a slower growth rate than the parental strains, thus a comparison of optical densities between experiments on two different strains is not meaningful.
Die Endkonzentrationen der in diesem Schachbrettversuch verwendeten Ampicillin-Konzentrationen waren die gleichen wie für den ursprünglichen S. aureus, 0, 0.05, 0.1, 0.2 und 0.4 ug/ml (Tabelle A-7). Entweder wegen der langsameren Wachstumsgeschwindigkeit oder dem Widerstandfaktor waren die Effekte, welche mit diesem Stamm beobachtet werden konnten nicht vollständig analog wie diejenigen des Elternstammes. Der beste Beweis für die Synergie wurde bei höheren Ampicillin- Konzentrationen als für die ursprünglichen Stämme beobachtet. Wegen der langsameren Wachstumsgeschwindigkeit wurde eine längere Wachstumsperiode in Betracht gezogen. Die Figur 10 zeigt die Wechselwirkung von 2 ug/ml HBV und 0.4 ug/ml Ampicillin. Die statistische Auswertung der Daten zeigt Synergie bei den Zeitpunkten 8, 12 und 24 Stunden.The final concentrations of ampicillin used in this checkerboard experiment were the same as for the parent S. aureus, 0, 0.05, 0.1, 0.2 and 0.4 ug/ml (Table A-7). Due to either the slower growth rate or the resistance factor, the effects observed with this strain were not completely analogous to those of the parent strain. The best Evidence of synergy was observed at higher ampicillin concentrations than for the parent strains. Because of the slower growth rate, a longer growth period was considered. Figure 10 shows the interaction of 2 ug/ml HBV and 0.4 ug/ml ampicillin. Statistical analysis of the data shows synergy at 8, 12 and 24 hours.
Die Dosierung des für die Reduktion der Wachstumsgeschwindigkeit von Kanamycinresistenten Stämmen von S. aureus erforderliche Kanamycin-Dosis war ungefähr viermal höher als die für den ursprünglichen Stamm erforderliche Dosis. Der Schachbrettversuch lag im Bereich des Kanamycinresistenten S. aureus und war 0, 5, 10, 20 und 40 ug/ml Kanamycin (Tabelle A-8). Wiederum machte es die langsame Wachstumsgeschwindigkeit erforderlich, eine längere Wachstumsperiode in Betracht zu ziehen. Die Kombination von 8 ug/ml Honigbienengift und 10 ug/ml Kanamycin ist in Figur 11 dargestellt. Obschon die verwendete Kanamycin-Dosis zweimal so hoch ist wie die erforderliche Dosis für den ursprünglichen S. aureus, bleibt es in Gegenwart des Honigbienengiftes zweimal so lange wirksam. Synergie wurde nur nach 12 Stunden beobachtet und wurde nur am Zeitpunkt 24 Stunden als signifikant nachgewiesen.The dosage of kanamycin required to reduce the growth rate of kanamycin-resistant strains of S. aureus was approximately four times the dose required for the original strain. The checkerboard experiment was within the range of kanamycin-resistant S. aureus and was 0, 5, 10, 20, and 40 ug/ml kanamycin (Table A-8). Again, the slow growth rate required a longer growth period to be considered. The combination of 8 ug/ml honey bee venom and 10 ug/ml kanamycin is shown in Figure 11. Although the dose of kanamycin used is twice the dose required for the original S. aureus, it remains effective twice as long in the presence of honey bee venom. Synergy was only observed after 12 hours and was only shown to be significant at 24 hours.
Es war interessant festzustellen, dass dieser Mutant, welcher für eine verbesserte Resistenz gegen Kanamycin ausgewählt wurde, empfindlicher gegen Polymyxin B wurde als der Ursprungsstamm. Polymyxin B-Dosen, die für den Schachbrettversuch verwendet wurden waren 0, 12.5, 25, 50 und 100 U/ml (Tabelle A-9), während der Polymyxin B-Dosisbereich, welcher für den Test des ursprünglichen Stammes verwendet wurde, zwischen 312 und 2'500 U/ml lag. Figur 12 zeigt kanamycinresistente S. aureus gegen 50 U/ml Polymyxin B und 4 ug/ml HBV. Es wurde Synergie am Zeitpunkt 12 gezeigt.It was interesting to note that this mutant, which was selected for enhanced resistance to kanamycin, became more sensitive to polymyxin B than the parent strain. Polymyxin B doses used for the checkerboard assay were 0, 12.5, 25, 50 and 100 U/ml (Table A-9), while the polymyxin B dose range used to test the original strain was between 312 and 2,500 U/ml. Figure 12 shows kanamycin-resistant S. aureus against 50 U/ml polymyxin B and 4 ug/ml HBV. Synergy was demonstrated at time 12.
Die Resultate einer Voruntersuchung auf die Wirkung HBV auf die MIC von Antibiotika gegen 8 grampositive Bakterien und 4 gram-negative Bakterien sind in Tabelle 4, bzw. Tabelle 5 gezeigt. Trotz den offensichtlichen Unzulänglichkeiten des Testsystems konnten in den Resultaten der Uebersichtsversuche definitive Tendenzen festgestellt werden. Es bestand eine starke Annahme von Synergie, wo die Beobachtungen innerhalb eines einfachen eines MIC-Versuches zeigten, dass identische Dosen HBV einige MIC beeinflussen, während andere nicht beeinflusst wurden. In Tabellen 4 und 5 wurde ein (+) verwendet um eine Abnahme einer mehr als zweifachen Verdünnung der MIC eines Antibiotikums in Gegenwart von HBV zu zeigen. Ein (-) gibt keinen Unterschied an oder nur eine Variation eines einzelnen Verdünnungsschrittes (beurteilt als Variation des Testes) bei der MIC in Gegenwart von HBV an.The results of a preliminary study of the effect of HBV on the MIC of antibiotics against 8 gram-positive bacteria and 4 gram-negative bacteria are shown in Table 4 and Table 5, respectively. Despite the obvious inadequacies of the test system, definite trends could be observed in the results of the survey experiments. There was a strong assumption of synergy, where observations within a single MIC experiment showed that identical doses of HBV affected some MICs while not affecting others. In Tables 4 and 5, a (+) was used to indicate a decrease of more than a two-fold dilution of the MIC of an antibiotic in the presence of HBV. A (-) indicates no difference or only a single dilution step variation (judged as a variation of the test) in the MIC in the presence of HBV.
Tabelle 4 zeigt die Resultate von verschiedenen gram-positiven Organismen. Die Resultate geben an, dass Tendenzen innerhalb der geprüften Arten vorlagen. Z.B. scheint S. aureus eine Synergie mit allen Antibiotikum/HBV Kombinationen zu zeigen, während S. epidermidis konsistente synergistische Resultate nur mit der Kombination Cephalothin/HBV zeigte und sporadische Resultate mit anderen Antibiotikum/HBV- Kombinationen. Der eine Streptococcus faecalis Stamm, welcher getestet wurde, reflektierte keine der gleichen synergistischen Tendenzen, welche durch die beiden Staphylococcen Organismen gezeigt wurden. Die Daten in Tabelle 5 listen die Resultate von vier E. coli Stämmen im MIC Testsystem auf. Definitve Muster von Synergie konnten mit jedem der β-Lactam Antibiotikum (Ampicillin, Carbenicillin und Piperacillin) im MIC Testsystem festgestellt werden. Ebenfalls wurden die MIC der Aminonglycoside Gentimicin und Amikacin in jedem Fall mit Ausnahme von einem vermindert. Die MIC von Cefoxitin wurde ebenfalls durch HBV in allen E. coli Tests herabgesetzt.Table 4 shows the results from various gram-positive organisms. The results indicate that trends were present within the species tested. For example, S. aureus appears to show synergy with all antibiotic/HBV combinations, while S. epidermidis showed consistent synergistic results only with the cephalothin/HBV combination and sporadic results with other antibiotic/HBV combinations. The one Streptococcus faecalis strain tested did not reflect the same synergistic trends shown by the two staphylococcal organisms. The data in Table 5 lists the results of four E. coli strains in the MIC test system. Definite patterns of synergy were observed with each of the β-lactam antibiotics (ampicillin, carbenicillin and piperacillin) in the MIC test system. Also, the MIC of the amino glycosides gentimicin and amikacin were reduced in all cases except one. The MIC of cefoxitin was also reduced by HBV in all E. coli tests.
Die Reinigung von Melittin auf Sephadex G-50 gab gut definierte, Basislinien-aufgelöste Peaks. Das Leervolumen war 100 ml und die eluierte Melittinfraktion lag zwischen 100 und 230 ml nach dem Leervolumen. Ungefähr 65 mg der ursprünglichen 100 ml Probe wurde in den Fraktionen 200 bis 230 gefunden. Diese Fraktionen wurden gepoolt und auf Reinheit durch eine Polyacrylamid Gel-Elektrophorese getestet. Figur 13 zeigt die elektrophoretischen Resultate von 100 ug Protein der gepoolten Fraktionen 200 bis 230. Der Vergleich der relativen Mobilität dieser Banden zu den relativen Mobilitäten der elektrophoretisch getrennten HBV-Komponenten, identifizierten Melittin als einzige Komponente der Fraktionen 200-230, welche in dieser Trennung nachweisbar war.Purification of melittin on Sephadex G-50 gave well-defined, baseline-resolved peaks. The void volume was 100 ml and the eluted melittin fraction was between 100 and 230 ml after the void volume. Approximately 65 mg of the original 100 ml sample was found in fractions 200 to 230. These fractions were pooled and tested for purity by polyacrylamide gel electrophoresis. Figure 13 shows the electrophoretic results of 100 ug protein from pooled fractions 200 to 230. Comparison of the relative mobility of these bands to the relative mobilities of the electrophoretically separated HBV components identified melittin as the only component of fractions 200-230 that was detectable in this separation.
Aequivalente Dosen von Melittin und Voll- Honigbienengift wurden bezüglich der antibakteriellen Aktivität in Kombination mit und ohne Antibiotikum (Tabelle A-10) getestet. Da S. aureu auf HBV mit den verwendeten Konzentrationen in den obigen Tests empfindlich war, wurde dieser Organismus ausgewählt, um die Aktivität der Melittinfraktionen zu testen. Kanamycin wurde zur Auswertung der synergistischen Aktivität der Fraktion ausgewählt, da die Wechselwirkungskurve, welche beim obigen Testen von S. aureus gegen dieses Antibiotikum mit HBV beobachtet wurde, die HBV Synergie in allen Zeitpunkten widerspiegelte.Equivalent doses of melittin and whole honey bee venom were tested for antibacterial activity in combination with and without antibiotic (Table A-10). Since S. aureu was sensitive to HBV at the concentrations used in the above tests, this organism was chosen to to test the activity of the melittin fractions. Kanamycin was chosen to evaluate the synergistic activity of the fraction because the interaction curve observed in the above testing of S. aureus against this antibiotic with HBV reflected HBV synergy at all time points.
Die Resultate von Melittin gegen Voll-HBV sind in der Tabelle 14 dargestellt. Es wurden keine signifikanten Unterschiede in der antibakteriellen Aktivität des Voll-HBV und der Melittinfraktion beobachtet. Für jeden Zeitpunkt, welcher in Figur 14 dargestellt ist, sind die optischen Dichten der HBV-Kurve und der Melittinkurve statistisch gleich.The results of melittin against whole HBV are shown in Table 14. No significant differences were observed in the antibacterial activity of whole HBV and the melittin fraction. For each time point shown in Figure 14, the optical densities of the HBV curve and the melittin curve are statistically equal.
Figur 15 vergleicht die antibakteriellen Aktivitäten von äquivalenten Dosen der Melittinfraktion und Voll-HBV-Gift in Kombination mit gleichen Kanamycin-Dosen. Keine der optischen Dichten an irgendeinem Zeitpunkt der beiden Kurven sind signifikant verschieden. Ueberdies ist bei Nichtbeachtung von statistischen Auswertungen die Wechselwirkungskurve, welche die Melittinfraktion repräsentiert, tatsächlich in allen Zeitpunkten etwas tiefer, als die Wechselwirkungskurve, welche das HBV repräsentiert. Demzufolge würden, wenn die Zeitpunkte auf beiden Kurven als wahre Mittel angenommen würden, die Schlussfolgerung sein, dass die Melittinfraktion tatsächlich aktiver ist als Voll-HBV.Figure 15 compares the antibacterial activities of equivalent doses of the melittin fraction and whole HBV venom in combination with equal doses of kanamycin. None of the optical densities at any time point on the two curves are significantly different. Moreover, ignoring statistical evaluations, the interaction curve representing the melittin fraction is actually slightly lower than the interaction curve representing HBV at all time points. Thus, if the time points on both curves were taken as true means, the conclusion would be that the melittin fraction is indeed more active than whole HBV.
Die Resultate der Schachbrett-Tests demonstrieren klar eine Synergie zwischen Antibiotika und Honigbienengift. Figur 2 erläutert die Effekte von verschiedenen Dosen von Honigbienengift auf S. aureus ohne Antibiotika. Es kann in dieser Figur festgestellt werden, dass die Zugabe von hohen Dosen Gift, wie 8 oder 16 ug/ml zu den wachsenden Kulturen tatsächlich die optische Dichte der Kultur verminderte. Diese Angabe einer Zelllysis ist der Beweis, dass das Honigbienengift tatsächlich bakterizid ist. Die Mechanismen dieser bakteriziden Aktivität und ihr Beitrag zur festgestellten Synergie mit Antibiotika ist nicht bekannt. Die verschiedenen Resultate der Schachbrett- Titrationstests zeigen, dass mehrere verschiedenen synergistische Mechanismen in diesen Experimenten funktionieren können.The results of the checkerboard tests clearly demonstrate a synergy between antibiotics and honey bee venom. Figure 2 illustrates the effects of different doses of honey bee venom on S. aureus without antibiotics. It can be seen in this figure It can be seen that the addition of high doses of venom, such as 8 or 16 ug/ml, to the growing cultures actually reduced the optical density of the culture. This indication of cell lysis is evidence that honey bee venom is indeed bactericidal. The mechanisms of this bactericidal activity and its contribution to the observed synergy with antibiotics are not known. The various results of the checkerboard titration tests indicate that several different synergistic mechanisms may be operating in these experiments.
Es können die Fragen bezüglich der grossen Standardabweichungen gestellt werden, welche an verschiedenen Zeitpunkten in den Datentabellen festgestellt werden können. Die Variabilität beruht im allgemeinen auf der scharfen Steigerung der Wachstumsrate, wenn die Bakterien in der log-Phase sind. Zeitpunkte, welche in der mid-log Phase genommen werden, besitzen eine viel grössere Differenz in der optischen Dichte bezogen auf die Zeit, als in Zeitpunkten, welche während einer langsameren Wachstumsperiode aufgenommen wurden. Demzufolge können unkontrollierbare kleine Abweichungen bei den Probenahmeintervallen grössere Abweichungen in der Ablesung der optischen Dichte verursachen, bei Zeitpunkten, während dem logarithmischen Wachstum. Da Kulturen während der log-Phase in verschiedene Behandlungsgruppen aufgeteilt werden, werden die Variationen noch stärker zwischen den Experimenten festgestellt. Dieser Fehlertyp wird jedoch im statistischen Auswertungsverfahren in Betracht gezogen. Bei der Verwendung einer grossen Anzahl (15) wurden die Schätzungsbereiche für die Mittelwerte der Zeitpunkte schmal genug gemacht um die Unterschiede dieser Mittelwerte statistisch auszuwerten.Questions may be raised regarding the large standard deviations observed at different time points in the data tables. The variability is generally due to the sharp increase in growth rate when the bacteria are in log phase. Time points taken in the mid-log phase have a much larger difference in optical density versus time than time points taken during a slower growth period. Consequently, uncontrollable small variations in sampling intervals can cause larger variations in optical density readings at time points during logarithmic growth. As cultures are divided into different treatment groups during log phase, the variation between experiments is even more pronounced. However, this type of error is taken into account in the statistical analysis procedure. When using a large number (15), the estimation ranges for the means of the time points were made narrow enough to statistically evaluate the differences of these means.
Obschon Melittin nur ursprünglich als synergistische Komponente von HBV in Kombination mit einem Antibiotikum mit einem Bakterienstamm zum Zwecke der Disskusion möglicher Mechanismen getestet wurde, muss angenommen werden, dass Melittin die synergistische Honigbienenkomponente in jeder der getesteten bakteriell antibiotischen-HBV-Kombinationen ist.Although melittin was originally only developed as a synergistic Component of HBV in combination with an antibiotic was tested with a bacterial strain for the purpose of discussing possible mechanisms, it must be assumed that melittin is the synergistic honey bee component in each of the bacterial antibiotic-HBV combinations tested.
In den meisten Fällen scheint das Honigbienengift die ursprüngliche Wirksamkeit des Antibiotikums zu verstärken, was durch eine zunehmende Fähigkeit der Verminderung des Bakterienwachstumsgrades unmittelbar nach der Zugabe der beiden Komponenten angezeigt wird. Diese Art der Zusammenwirkung war am besten demonstrierbar mit E. coli gegen HBV und Polymyxin B (Figur 9). Zum ersten Zeitpunkt nach der Zugabe ist Synergie sichtbar und sie wird solange fortgesetzt, bis die Kultur die log-Phase durchschritten hat. Diese Resultate führen zum Schluss, dass niedere nicht wirksame Antibiotikadosen durch die Zugabe von HBV wirksam gemacht werden können.In most cases, honey bee venom appears to enhance the initial efficacy of the antibiotic, as indicated by an increasing ability to reduce bacterial growth levels immediately after addition of the two components. This type of synergy was best demonstrated with E. coli against HBV and polymyxin B (Figure 9). Synergy is evident at the first time point after addition and continues until the culture has passed log phase. These results lead to the conclusion that low doses of ineffective antibiotics can be made effective by the addition of HBV.
Der oben beschriebene Verstärkungseffekt der Dosierung ist die Synergieart, welche in den meisten getesteten Versuchskombinationen gesehen wurde. Diese Art von Wirkung könnte durch die Wirkung von Melittin durch mehrere verschiedene Mechanismen erklärt werden: (1) Aenderung der Lösungseigenschaften der Moleküle des Antibiotikums, (2) Erhöhung der Permeabilität der Bakterienmembrane und (3) Erhöhung der Wirksamkeit der Antibiotikummoleküle an ihren aktiven Zentren.The dosage enhancement effect described above is the type of synergy seen in most of the experimental combinations tested. This type of effect could be explained by the action of melittin through several different mechanisms: (1) altering the solubility properties of the antibiotic molecules, (2) increasing the permeability of the bacterial membrane, and (3) increasing the potency of the antibiotic molecules at their active sites.
Das Melittin könnte die antibiotische Wirksamkeit erhöhen, indem es leichter in dies Bakterienzelle transportiert wird. Die direkte Wechselwirkung von Melittin mit Antibiotikummolekülen, welche die Moleküle weniger polar oder hydrophober macht, könnte den passiven Transport durch die bakteriellen Membranen erlauben. Die amphiphatische Natur und die Basizität von Melittin macht es zu einem möglichen Kandidat für eine solche Funktion und fügt die Plausibilität dieses Mechanismus zu. Diese Art von Mechanismus könnte ähnlich sein wie diejenige, welche die Diffusion von Kaliumionen mit Valinomycin erleichtert.Melittin could increase antibiotic efficacy by being transported more easily into the bacterial cell. The direct interaction of melittin with antibiotic molecules, which makes the molecules less polar or more hydrophobic, could allow passive transport across bacterial membranes. The amphiphatic nature and basicity of melittin makes it a possible candidate for such a function and adds to the plausibility of this mechanism. This type of mechanism could be similar to the one that facilitates the diffusion of potassium ions with valinomycin.
Die scheinbare Dosierung eines Antibiotikums könnte ebenfalls erhöht werden, indem die Permeabilitätsbarrieren des Bakteriums vermindert werden.The apparent dosage of an antibiotic could also be increased by reducing the permeability barriers of the bacteria.
Obschon diese Rolle als wegbildendes Peptid leicht gestützt werden könnte, kann es nicht die einzige Funktion von Melittin sein, welche in die antibakterielle Synergie involviert wird. Der erhöhte Transport durch die Membranen kann nicht erklären, warum Melittin allein wirksamer auf gram-positive Organismen ist, welche eine verminderte Membranbarriere besitzen.Although this role as a pathway-forming peptide could easily be supported, it cannot be the only function of melittin involved in the antibacterial synergy. The increased transport across membranes cannot explain why melittin alone is more effective against gram-positive organisms that have a compromised membrane barrier.
Ein dritter möglicher Mechanismus für die synergistischen Wechselwirkungen schlägt die direkte Wechselwirkung von Melittin und dem Antibiotikum vor, um das Antibiotikum wirksamen zu machen, wenn es einmal das aktive Zentrum erreicht hat. Ein spezifischeres Beispiel ist eine mögliche Wechselwirkung mit Kanamycin. Wenn Kanamycin einmal das 30S Ribosom erreicht hat, kann ein Melittin-Kanamycin-Komplex eine höhere Affinität für das aktive Zentrum aufweisen als das ungefundene Kanamycin (letztendlich ist Melittin ein basisches Molekül wie Nukleinsäuren) oder der Melittin-Kanamycin-Komplex kann wirksamer bei der sterischen Blockierung der Transfer-RNA des Ribosoms sein, einfach wegen der Grösse des Komplexes.A third possible mechanism for the synergistic interactions proposes direct interaction of melittin and the antibiotic to make the antibiotic more effective once it has reached the active site. A more specific example is a possible interaction with kanamycin. Once kanamycin has reached the 30S ribosome, a melittin-kanamycin complex may have a higher affinity for the active site than the unfound kanamycin (after all, melittin is a basic molecule like nucleic acids) or the melittin-kanamycin complex may be more effective at sterically blocking the ribosome's transfer RNA simply because of the size of the complex.
In verschiedenen Fällen war es schwierig, eine Zunahme der Wirksamkeit von Antibiotika durch die Zugabe von Honigbienengift (Melittin) nachzuweisen, bis spät in der Wachstumsperiode. In diesen Fällen schien es, dass Melittin eine Zunahme der Wirkung des Effektes des Antibiotikums bewirkte. Dieser Effekt konnte mit dem kanamycinresistenten S. aureus, welcher mit Kanamycin/HBV behandelt wurde, nicht festgestellt werden. In Figur 9 ist eine verhältnismässig hohe HBV-Dosis gezeigt, die Gründe dafür liegen darin, dass keine Synergie bei tieferen Dosen gesehen werden konnte. Demzufolge-zeigten, obschon es in Figur 9 schwierig ist Synergie bei früheren Zeitpunkten wegen der Wirkungslosigkeit von HBV allein auszumachen, tiefere Dosen von HBV keine Synergie mit Kanamycin an diesen früheren Zeitpunkten. Ein synergistischer Effekt wird jedoch am 24 Stunden Zeitpunkt festgestellt. Zwei Erklärungen für diese Art eines aufgeschobenen Effektes werden vorgeschlagen: (1) Eliminierung von resistenten Mutanten oder (2) Ausdehnung der Halbwertszeit des Antibiotikums.In several cases it was difficult to demonstrate an increase in antibiotic efficacy by the addition of honey bee venom (melittin) until late in the growth period. In these cases it appeared that melittin caused an increase in the efficacy of the antibiotic. This effect was not seen with kanamycin-resistant S. aureus treated with kanamycin/HBV. A relatively high dose of HBV is shown in Figure 9, the reasons for this being that no synergy was seen at lower doses. Thus, although it is difficult to demonstrate synergy at earlier time points in Figure 9 due to the ineffectiveness of HBV alone, lower doses of HBV did not show synergy with kanamycin at these earlier time points. A synergistic effect is, however, seen at the 24 hour time point. Two explanations for this type of delayed effect are proposed: (1) elimination of resistant mutants or (2) extension of the half-life of the antibiotic.
Wenn sowohl das Honigbienengift als auch das Antibiotikum in einer bakteriellen Kultur in bakteristatischen Dosen vorhanden ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein resistentes Bakterium die kombinierte Behandlung überleben wird, gleich dem Produkt der Wahrscheinlichkeiten, dass eines existieren würde und beide Behandlungen überleben würde. Dies würde als verschobener synergistischer Effekt in Erscheinung treten, so wie viele Generationen von Mutanten erforderlich wären, um sich in einem durch OD-Ablesungen nachweisbaren Grad zu multiplizieren. Die Mutantenselektion würde als sporadisches Vorkommen von drastisch höheren OD-Ablesungen unter Replikatproben vorkommen, was durch die Standardabweichung der Behandlung widergespiegelt würde. Z.B, wenn die Wirkungen einer HBV-Behandlung allein am kanamycinresistenten S. aureus mit Kanamycin ausgewertet wurde, betrug die mittlere OD des 12 Stunden Punktes auf der Giftkontrollkurve 0.65 mit einer Standardabweichung von 0.51 (Tabelle A-8), was auf stark verschiedene Ablesungen an diesem Zeitpunkt hinwies. Dezufolge könnte es möglich sein, dass der synergistische Effekt, welcher hier am 24 Stunden Punkt festgestellt wurde, das Resultat einer Unterdrückung der HBV-giftresistenten Mutanten ist.If both the honey bee venom and the antibiotic are present in a bacterial culture at bacteristatic doses, the probability that a resistant bacterium will survive the combined treatment is equal to the product of the probabilities that one would exist and survive both treatments. This would appear as a shifted synergistic effect, just as many generations of mutants would be required to multiply to a level detectable by OD readings. Mutant selection would appear as sporadic occurrence of drastically higher OD readings among replicate samples, which would be reflected by the standard deviation of the treatment. For example, when the effects of HBV treatment alone on kanamycin-resistant S. aureus were evaluated with kanamycin, the mean OD of the 12-hour point on the venom control curve was 0.65 with a standard deviation of 0.51 (Table A-8), indicating widely different readings at this time point. Thus, it may be possible that the synergistic effect observed here at the 24-hour point is the result of suppression of the HBV venom-resistant mutants.
Ein möglicher Mechanismus eines Schutzes des Antibiotikums vor Zersetzung kann nicht ausgeschlossen werden. Eine gewöhnliche Technik zur Erhöhung der Wirksamkeit von Antibiotika ist die strukturelle Aenderung des Antibiotikums, um es in Lösung stabiler oder resistenter gegen enzymatische Angriffe zu machen. Diesen Arten von Aenderungen wurde bei vielen Derivaten der Penicillinfamilie der Antibiotika Rechnung getragen. Beispielsweise besitzt Penicillin V eine Phenoxymethylsubstitution, was eine sterische Hinderung bewirkt, welche den β-Lactamring des Antibiotikum vor einem enzymatischen Angriff schützt (Volk, 1978c) . Solche Substitutionen können ebenfalls dieses Ende des Moleküls vor einer Cyklisierung mit dem Lactamring schützen, was das Molekül widerstandsfähiger gegen saure Hydrolysen macht. Diese Arten von Aenderungen könnten einen synergistischen Effekt bewirken, welcher nur bei bakteriostatischen Dosen nachweisbar ist, da das Antibiotikum ursprünglich nicht wirksamer sein könnte und die verlängerte Lebensspanne des Antibiotikums wäre nur nachweisbar, wenn die bakterielle Kultur nicht eine durch die Nahrung begrenzte OD zu dieser Zeit erreichen würde. Wenn jedoch das HBV eine solche Aenderung verursachen könnte, müssten beständigere Resultate bei den Wiederholungsproben erwartet werden.A possible mechanism of protection of the antibiotic from degradation cannot be ruled out. A common technique for increasing the effectiveness of antibiotics is to structurally alter the antibiotic to make it more stable in solution or more resistant to enzymatic attack. These types of alterations have been incorporated into many derivatives of the penicillin family of antibiotics. For example, penicillin V has a phenoxymethyl substitution, which creates a steric hindrance that protects the β-lactam ring of the antibiotic from enzymatic attack (Volk, 1978c). Such substitutions may also protect this end of the molecule from cyclization with the lactam ring, making the molecule more resistant to acid hydrolysis. These types of changes could cause a synergistic effect that is only detectable at bacteriostatic doses, since the antibiotic could not be more effective initially and the extended lifespan of the antibiotic would only be detectable if the bacterial culture did not reach a food-limited OD at that time. However, if HBV could cause such a change, more consistent results would be expected in repeat samples.
Der Schachbrett-Titrationsversuch, welcher zum Testen der HBV/Antibiotikumsynergie entwickelt wurde, war zeitintensiv um ihn in einer breiten Untersuchung der Wirkung von HBV auf verschiedene Antibiotika und verschiedene Bakterien anzuwenden. Eine solche Untersuchung war jedoch erforderlich um die Tendenzen unter den antibiotischen Klassen gegen die Synergie mit HBV festzustellen, ebenso um das Empfindlichkeitsspektrum unter den Bakterienarten gegen spezifische synergistische Kombinationen von Antibiotika und HBV zu bestimmen. Die Modifikation der automatisierten MIC-Tests wurde vorgenommen um diese Art von Untersuchungen zu erleichtern.The checkerboard titration assay, which was developed to test HBV/antibiotic synergy, was time-consuming to apply in a broad study of the effects of HBV on different antibiotics and different bacteria. However, such a study was necessary to determine the trends among antibiotic classes against synergy with HBV, as well as to determine the spectrum of susceptibility among bacterial species to specific synergistic combinations of antibiotics and HBV. The modification of the automated MIC assays was made to facilitate this type of study.
Wegen der Begrenzungen des automatischen MIC-Tests war die Auswertung der Resultate etwas empirisch. Die Resultate können nicht als synergistisch im Gegensatz zu additiven Wechselwirkungen nachgewiesen werden, da der Effekt von HBV allein nur als hemmend oder nicht hemmend aufgezeichnet wurde (schwach hemmende Dosen von HBV wären als nicht hemmend aufgezeichnet worden, wobei eine Zunahme der MIC tatsächlich das Resultat eines additiven Effektes sein könnte). In den meisten Tests zeigten jedoch nur gewisse Antibiotika eine abnehmende MIC, was darauf hinweist, dass die HBV- Dosis nicht additiv war. Demzufolge sollte bei Stützung der Resultate des Schachbrett-Titrationssystems die Verwendung dieser MIC-Tests in zuverlässiger Weise darauf hinweisen, welche Antibiotikum/HBV-Kombinationen das grösste Potential für spezifische Gruppen von Bakterien aufweisen. In dieser Hinsicht wird die MIC für die direkte künftige Forschung verwendet.Because of the limitations of the automated MIC test, the interpretation of the results was somewhat empirical. The results cannot be demonstrated as synergistic as opposed to additive interactions, since the effect of HBV alone was only recorded as inhibitory or non-inhibitory (weakly inhibitory doses of HBV would have been recorded as non-inhibitory, although an increase in MIC could actually be the result of an additive effect). However, in most tests, only certain antibiotics showed a decreasing MIC, indicating that the HBV dose was not additive. Thus, supporting the results of the checkerboard titration system, the use of these MIC tests should reliably indicate which antibiotic/HBV combinations have the greatest potential for specific groups of bacteria. In this regard, the MIC is used to direct future research.
Obschon die Resultate dieser Studien vorschlagen, dass die synergistischen Aktivitäten des Honigbienengiftes vollständig in der Melittinfraktion enthalten sind, sollten diese Resultate vorsichtig interpretiert werden. Es ist möglich, dass kleine Peptide oder nicht färbende (Coomassie-Blau) Verbindungen mit dem Melittin in der Chromatographie co-migrieren, wegen den ionischen und hydrophoben Wechselwirkungen mit den Melittinmolekülen. Melittin wandert als Aggregat, welches fünfmal das normale Molekulargewicht aufweist, sowohl in der nativen Polyacrylamid Gel-Elektrophorese wie auch in der Sephade Gelchromatographie (Haberman, 1972). Diese kleinen Micellen könnten kleinere hydrophobe Verbindungen durch die Chromatographie tragen. Analysen zum Nachweis solcher Kontaminationstypen in der Melittinfraktion sind ebenfalls eingeschlossen und werden im Kapitel 6 diskutiert.Although the results of these studies suggest that the synergistic activities of honey bee venom are entirely contained in the melittin fraction, these results should be interpreted with caution. It is possible that small peptides or non-staining (Coomassie blue) compounds co-migrate with melittin in the chromatography due to ionic and hydrophobic interactions with melittin molecules. Melittin migrates as an aggregate that has five times the normal molecular weight in both native polyacrylamide gel electrophoresis and Sephade gel chromatography (Haberman, 1972). These small micelles could carry smaller hydrophobic compounds through the chromatography. Analyses to detect such types of contamination in the melittin fraction are also included and are discussed in Chapter 6.
Wie oben angemerkt, wurden zusätzliche Tests durchgeführt um zu zeigen, dass HBV ebenfalls wirksam ist zur Erhöhung der Aktivität der vierten Antibiotikagruppe, auf welche oben Bezug genommen wird, welche durch Rifampicin repräsentiert wird. Die Daten sind in den Tabellen 6, 7 und in den Figuren 16, 17, dargestellt.As noted above, additional tests were conducted to demonstrate that HBV is also effective in increasing the activity of the fourth group of antibiotics referred to above, which is represented by rifampicin. The data are presented in Tables 6, 7 and Figures 16, 17.
Die Aktivität des Hymenopteragiftes und andere als HBV wurden ebenfalls bestimmt für das Hummelgift, das Wespengift und das Hornissengift (bald faced hornet venom) wie in den Tabellen 8, 9 und in den Figuren 18 und 20 angegeben.The activity of Hymenoptera venom and other than HBV was also determined for bumblebee venom, wasp venom and bald faced hornet venom as shown in Tables 8, 9 and in Figures 18 and 20.
Es wurden ebenfalls einige der oben erwähnten Analoge getestet, um ihre relativen Aktivitäten bezüglich des nativen Melittins zu bestimmen. Die relative Aktivität wird wie folgt berechnet:Some of the analogues mentioned above were also tested to determine their relative activities with respect to native melittin. The relative Activity is calculated as follows:
Melittin-Dosis/Analogendosis, welche erforderlich ist um die äquivalente Synergie mit Polymyxin B zu zeigen x 100Melittin dose/analogue dose required to demonstrate equivalent synergy with polymyxin B x 100
Die erhaltenen Resultate sind in Tabelle 10 dargestellt.The results obtained are shown in Table 10.
Es scheint, dass Analoge, in welchen das NH&sub2;- terminale Ende vorwiegend aus basischen Aminosäuren besteht, aktiver sind als Analoge, welche ein NH&sub2;-terminales Ende besitzen und vorwiegend aus neutralen und/oder sauren Aminosäuren bestehen.It appears that analogues in which the NH2-terminal end consists predominantly of basic amino acids are more active than analogues which have an NH2-terminal end and consist predominantly of neutral and/or acidic amino acids.
In vivo Experimente zeigen, dass Melittin, das Hauptpeptid des Honigbienengiftes, die Wirksamkeit eines geprüften Antibiotikums, Polymyxin B, erhöht. Als Krankheitsmodell wurde die bakterielle Sepsis in Mäusen entwickelt. Für die Experimente werden Aktivitäten von Polymycin B und Melittin separat und in Kombination gegen eine E. coli-septikämie in zwei grundlegenden Versuchssätzen verglichen. Bei beiden Versuchanordnungen ist eine synergistische Wechselwirkung zwischen Melittin und Polymyxin B offensichtlich und wird statistisch durch einen Gegensatz der Behandlungsmittel in jeder Unterschiedsanalyse bestätigt. Demzufolge wird die Fähigkeit von Melittin, die Wirksamkeit von Polymyxin B zu verbessern und in vivo eine antibakterielle Aktivität zu erhalten, klar demonstriert. Zahlreiche Zitate der oben im Abschnitt mit dem Titel Hintergrund und Stand der Technik zitierten Literatur, umfassen die Verwendung des Honigbienengiftes und insbesondere Melittin als antimikrobielles Mittel. Diese Literaturzitate demonstrieren jedoch nur die in vitro Wirksamkeit des Honigbienengiftes oder von Melittin.In vivo experiments show that melittin, the main peptide of honey bee venom, increases the efficacy of a tested antibiotic, polymyxin B. Bacterial sepsis was developed in mice as a disease model. For the experiments, activities of polymycin B and melittin are compared separately and in combination against E. coli septicemia in two basic sets of experiments. In both sets of experiments, a synergistic interaction between melittin and polymyxin B is evident and is statistically confirmed by contrasting the treatment agents in each difference analysis. Thus, the ability of melittin to increase the efficacy of polymyxin B and to obtain antibacterial activity in vivo. Numerous citations to the literature cited above in the section entitled Background and Prior Art involve the use of honey bee venom, and in particular melittin, as an antimicrobial agent. However, these citations demonstrate only the in vitro efficacy of honey bee venom or melittin.
Verschiedene andere Systeme haben ebenfalls Gebrauch von Melittin als künstliches Mittel zur Störung von verschiedenen Immunantworten in in vitro- Isolatsystemen gemacht. Goodman et al. (1984) schilderte die B Zellenaktivierung durch Melittin in vitro. Zwei weitere Berichte einer von Kondo und Kanai (1986) und einer von Kondo (1986), beschreiben die in vitro Verwendung von Melittin zur Stimulation der bakteriziden Aktivität von aus Phagozyten isolierten Membranen sowohl von Mäusen wie auch von Meerschweinchen. Letztlich beschreibt eine Publikation (Somerfield et al. 1986), welche sich auf die Wirkung des Honigbienengiftes auf das Immunsystem bezieht, die Hemmung der Neutrophil O Produktion durch Melittin. Somerfield et al. schlagen eine Rolle für Melittin als entzündungshemmendes Mittel vor. Diese Aktivität würde am wahrscheinlichsten die antibakterielle Verteidigung in vivo anregen.Several other systems have also made use of melittin as an artificial agent to disrupt various immune responses in in vitro isolate systems. Goodman et al. (1984) described B cell activation by melittin in vitro. Two other reports, one by Kondo and Kanai (1986) and one by Kondo (1986), describe the in vitro use of melittin to stimulate the bactericidal activity of membranes isolated from phagocytes from both mice and guinea pigs. Finally, one publication (Somerfield et al. 1986) relating to the effect of honey bee venom on the immune system describes the inhibition of neutrophil O production by melittin. Somerfield et al. suggest a role for melittin as an anti-inflammatory agent. This activity would most likely stimulate antibacterial defense in vivo.
Trotz der wesentlichen Menge von Forschungsarbeiten mit Melittin konnte bisher noch nicht demonstriert werden, dass Melittin in vivo gegen infektiöse Organismen aktiv ist. Wichtig ist, dass niemand den Bedarf für, oder den Nutzen der Wechselwirkung von Melittin vorgeschlagen hat. Die hier geschilderten Resultate demonstrieren die günstigen Wechselwirkungen zwischen Melittin und Polymyxin B, wenn sie in vivo zur Behandlung von Mäusen verwendet werden, welche unter einer bakteriellen Blutvergiftung leiden, welche durch E. coli bewirkt wurde.Despite the substantial amount of research with melittin, it has not yet been demonstrated that melittin is active in vivo against infectious organisms. Importantly, no one has suggested the need for, or benefit of, the interaction of melittin. The results reported here demonstrate the beneficial interactions between melittin and polymyxin B when used in vivo to treat mice suffering from suffering from bacterial blood poisoning caused by E. coli.
Weibliche Swiss CD-1 Mäuse (Charles River) wurden mit einem Gewicht von 18 bis 20 Gramm erhalten. Die Mäuse wurden bei 77 +/-1 Grad Fahreinheit und 30-45% relativen Feuchtigkeit mit einer täglichen Lichtperiode von 12 Stunden gehalten. Nach dem Eintreffen wurde jede Mäuselieferung während einer zwei Wochen-Akklimatisierungsperiode vor ihrem Gebrauch im Experiment gehalten.Female Swiss CD-1 mice (Charles River) were received weighing 18 to 20 grams. The mice were maintained at 77 +/-1 degrees Celsius and 30-45% relative humidity with a daily photoperiod of 12 hours. Upon arrival, each shipment of mice was maintained during a two-week acclimation period prior to their use in the experiment.
Polymyxin B (Sigma Chemical Company) wurde in Pulverform mit einer Aktivität von 7900 Einheiten/mg eingekauft. Es wurde eine Vorratslösung von 0.1 mg/ml in 0.85% NaCl hergestellt und auf -20ºC in 5 ml Aliquoten bis zu ihrem Gebrauch eingefroren.Polymyxin B (Sigma Chemical Company) was purchased in powder form with an activity of 7900 units/mg. A stock solution of 0.1 mg/ml in 0.85% NaCl was prepared and frozen at -20ºC in 5 ml aliquots until use.
Das Honigbienengift (HBV) wurde durch die Vespa Laboratories, Inc., Spring Mills, PA, zur Verfügung gestellt.Das HBV war die Quelle für Melittin, welches unter Verwendung der Gelfiltration, wie sie oben für die in vitro Experimente beschrieben ist, isoliert wurde. Melittin wurde quantitativ durch den Lowry Proteintest (Lowry et al. 1951) quantitativ gewonnen und dann gefriergetrocknet. Das gefriergetrocknete Melittin wurde in 0.85% NaCl auf eine Konzentration von 0.1 mg/ml rekonstituiert und auf -20ºC in 1.5 ml Aliquotenanteile bis zum weiteren Gebrauch eingefroren.Honey bee venom (HBV) was provided by Vespa Laboratories, Inc., Spring Mills, PA. HBV was the source of melittin, which was isolated using gel filtration as described above for the in vitro experiments. Melittin was quantitatively recovered by the Lowry protein assay (Lowry et al. 1951) and then freeze-dried. The freeze-dried melittin was reconstituted in 0.85% NaCl to a concentration of 0.1 mg/ml and frozen at -20ºC in 1.5 ml aliquots until further use.
Der E. coli Stamm Nr. #G1108E wurde vom E. coli Referenzzentrum der Pennsylvania State University, Uiversity Park, PA. erhalten. Eine über Nacht-5.0 ml- Trypticase Sojabrühenkultur wurde zur Inokulation von 800 ml frischer Trypticase Sojabrühe verwendet. Die Kultur wurde über Nacht unter schwachem Schütteln vermehrt. 200 ml steriles Glycerin wurde zur Kultur zugegeben und wurde dann unter Rühren aseptisch in 5.0 ml Aliquoteanteile verteilt. Diese Aliquoten wurden gefroren und bei -20ºC aufbewahrt. Nach dem Auftauen enthielt jedes Aliquot (+/-3) x 10&sup8; lebensfähige Bakterien/ml. Die Kultur wurde dann 1:400 mit Trypticase Sojabrühe, welche 2.5% gastrisches Mucin (Sigma Chemical Company) enthielt vor der Inokulation verdünnt.E. coli strain #G1108E was obtained from the E. coli Reference Center of the Pennsylvania State University, University Park, PA. An overnight 5.0 ml Trypticase soy broth culture was used to inoculate 800 ml of fresh Trypticase soy broth. The Culture was grown overnight with gentle shaking. 200 ml of sterile glycerol was added to the culture and was then aseptically dispensed into 5.0 ml aliquots with stirring. These aliquots were frozen and stored at -20ºC. After thawing, each aliquot contained (+/-3) x 10⁸ viable bacteria/ml. The culture was then diluted 1:400 with Trypticase soy broth containing 2.5% gastric mucin (Sigma Chemical Company) prior to inoculation.
Die Mäuse wurden durch intraperitoneale Injektion von 0.25 ml der 1:400 Verdünnung der Bakterien (ungefähr 500'000 lebensfähgie Bakterien), welche in Trypticase Sojabrühe mit 2.5 % Mucin suspendiert waren, infiziert.Mice were infected by intraperitoneal injection of 0.25 ml of a 1:400 dilution of bacteria (approximately 500,000 viable bacteria) suspended in trypticase soy broth with 2.5% mucin.
Vor der Injektion wurden Polymyxin B und Melittin aufgetaut, filtersterilisiert und zweckmässigerweise mit 0.85% NaCl verdünnt, auf solche Weise, dass die erforderliche Dosis in 0.2 ml Lösung enthalten war. 30 Minuten nach der Infektion wurde dieses Volumen dann den Mäusen durch subcutane Injektion in die Hautfalte an der Nackenbasis verabreicht. Die Hautfalte wird zwischen Daumen und Zeigfinger bei einem grundlegenden bewegungseinschränkenden Griff gebildet.Before injection, polymyxin B and melittin were thawed, filter sterilized and conveniently diluted with 0.85% NaCl in such a way that the required dose was contained in 0.2 ml of solution. Thirty minutes after infection, this volume was then administered to mice by subcutaneous injection into the skin fold at the base of the neck. The skin fold is formed between the thumb and index finger in a basic movement-restricting grip.
Die Bakterienniveaus im Blut wurden aus Blutproben bestimmt, welche durch eine aseptische Herzpunktuation erhalten wurden. Nach der Herzpunktuation wurde die Nadel von der heparinbeschichteten Spritze entfernt und 0.2 ml Blut wurde in ein Röhrchen, welches 0.2 ml 0.85 % NaCl enthielt, gegeben und gut gemischt. Alle Proben wurden auf Eis aufbewart bis zur Auftragung. Je zwei Verteilungsplatten für alle Proben mit zweckmässigen Verdünnungen wurden mit Trypticaseojaagar vorbereitet und bei 37ºC über Nacht inkubiert. Alle Platten, welche weniger als 400 Kolonien enthielten, wurden gezählt und aufgezeichnet.Blood bacterial levels were determined from blood samples obtained by aseptic cardiac puncture. After cardiac puncture, the needle was removed from the heparin-coated syringe and 0.2 ml of blood was transferred to a tube containing 0.2 ml of 0.85% NaCl and mixed well. All samples were kept on ice until used. Two distribution plates for each sample at appropriate dilutions were prepared with trypticase oja agar and incubated at 37ºC overnight. All plates containing less than 400 colonies were were counted and recorded.
In der ersten experimentellen Anordnung wurden 4 zufällige Gruppen von 4 Mäusen mit E. coli wie oben beschrieben inokuliert. 30 Minuten später wurden die vier Mäuse jeder Gruppe je mit 0.2 ml 0.85 % NaCl Lösung behandelt, welches eines des Folgenden entielt: 1) 0.85 % NaCl allein ("keine Behandlung"); 2) 2.0 ug Polymyxin B; 3) 50 ng Melittin; oder 4) 2.0 ug Polymyxin B + 50 ng Melittin. Einundzwanzig Stunden nach der ursprünglichen Inokulation wurden Blutproben genommen und die Bakterienzahl pro ml Blut wurde berechnet, indem die Resultate der zweifachen Plattenzahlen der entsprechenden Blutverdünnung (Tabelle A-11) gemittelt wurden. Dieses Experiment wurde dreifach durchgeführt und die mittlere Bakterienzahl pro ml Blut wurde für jede der vier Behandlungen verglichen (Figur 21). Ein p-Wert von 0.0015 für den Behandlungseffekt in einer Zweiweg-Varianz (angepasst an ungleiche Probengrössen) gab einen signifikanten Unterschied bei mindestens einer der Behandlungsmittel an. Der mehrfache Mittelvergleich nach Tukey zeigte, dass das einzige Mittel, welches signifikant verschieden war, das Mittel der Gruppe war, welches die Kombination von 2 ug Polymyxin B und 50 ng Melittin erhielt. Der Vergleich der Summe der Aktivitäten, welche durch Melittin und Polymyxin individuell verwendet erhalten wurden, mit ihrer Aktivität, wenn sie in Kombination verwendet wurde, bestätigte durch einen Gegensatz in der Unterschiedsanalyse, dass die Wechselwirkung tatsächlich synergistisch war (p-Wert = 0.0493).In the first experimental design, four random groups of four mice were inoculated with E. coli as described above. Thirty minutes later, the four mice in each group were each treated with 0.2 ml of 0.85% NaCl solution containing one of the following: 1) 0.85% NaCl alone ("no treatment"); 2) 2.0 ug polymyxin B; 3) 50 ng melittin; or 4) 2.0 ug polymyxin B + 50 ng melittin. Twenty-one hours after the initial inoculation, blood samples were taken and the bacterial count per ml of blood was calculated by averaging the results of two-fold plate counts of the corresponding blood dilution (Table A-11). This experiment was performed in triplicate and the mean bacterial count per ml of blood was compared for each of the four treatments (Figure 21). A p-value of 0.0015 for the treatment effect in a two-way variance (adjusted for unequal sample sizes) indicated a significant difference in at least one of the treatment agents. Tukey's multiple comparison of means showed that the only agent that was significantly different was the agent of the group receiving the combination of 2 µg polymyxin B and 50 ng melittin. Comparison of the sum of the activities obtained by melittin and polymyxin used individually with their activity when used in combination confirmed by contrast in the analysis of differences that the interaction was indeed synergistic (p-value = 0.0493).
Eine zweite Versuchsanordnung testete den Effekt von wiederholten Behandlungen. Wiederum wurden vier Gruppen, welche vier Mäuse enthielten, mit E. coli inokuliert und 30 Minuten später den gleichen vier Behandlungen unterzogen: 1) 0.85 % NaCl allein ("keine Behandlung"); 2) 2.0 ug Polymyxin B; 3) 50 ng melittin; oder 4) 2.0 ug Polymyxin B + 50 ng Melittin. Achzehn Stunden nach der ursprünglichen Infektion wurde jede Maus wiederum mit dem gleichen E. coli Inokulum herausgefordert und 30 Minuten später der gleichen Antibiotikum/Mellitin-Behandlung unterzogen. Fünf Stunden später (23 Stunden nach der ursprünglichen Infektion) wurden Blutproben von jeder Maus aufgetragen um die Bakterienzahl im Blut festzustellen. Diese Experiment wurde fünfmal wiederholt und die Resultate (Tabelle A-12) wurden durche eine Varianzanalyse ausgewertet. Diese Analysen zeigten, dass ein signifikanter Unterschied (p-Wert = 0.001) in mindestens einer Behandlung vorhanden war. Der mehrfache Mittelvergleich nach Tukey zeigte, dass wiederholte Polymyxin B Behandlungen eine signifikante Abnahme der Bakterienzahl pro Milliliter Blut bewirkten. Wichtiger noch zeigte der Vergleich nach Tukey, dass die Bakterienzahlen im Blut der Tiere, welche mit Polymyxin B plus Melittin behandelt wurden, signifikant kleiner waren als die Anzahl im Blut von Tieren, welche nur mit Polymyxin B oder Melittin behandelt wurden (vergleiche Figur 22). Ein Gegensatz innerhalb der Varianzanalyse weist auf einen hohen Vertrauensgrad für die Synergie dieser beiden Verbindungen hin (p-Wert = 0.0007).A second experimental design tested the effect of repeated treatments. Again, Four groups containing four mice were inoculated with E. coli and 30 minutes later given the same four treatments: 1) 0.85% NaCl alone ("no treatment"); 2) 2.0 ug polymyxin B; 3) 50 ng melittin; or 4) 2.0 ug polymyxin B + 50 ng melittin. Eighteen hours after the initial infection, each mouse was again challenged with the same E. coli inoculum and 30 minutes later given the same antibiotic/mellitin treatment. Five hours later (23 hours after the initial infection), blood samples were taken from each mouse to determine the number of bacteria in the blood. This experiment was repeated five times and the results (Table A-12) were evaluated by analysis of variance. These analyses showed that a significant difference (p-value = 0.001) was present in at least one treatment. Tukey's multiple comparison of means showed that repeated polymyxin B treatments resulted in a significant decrease in the number of bacteria per milliliter of blood. More importantly, Tukey's comparison showed that the number of bacteria in the blood of animals treated with polymyxin B plus melittin was significantly lower than the number in the blood of animals treated with polymyxin B or melittin alone (see Figure 22). A contrast within the analysis of variance indicates a high degree of confidence for the synergy of these two compounds (p-value = 0.0007).
Die obigen Experimente zeigen klar eine synergistische Wechselwirkungen zwischen dem Antibiotikum Polymyxin B und Melittin. Es ist hochgradig wahrscheinlich, das Melittin die therapeutischen Effekte von anderen pharmazeutischen Mitteln wegen seiner antimikrobiellen Eigenschaften und seiner Eigenschaft der Erhöhung der Membranpermeabilität erhöht.The above experiments clearly demonstrate a synergistic interaction between the antibiotic polymyxin B and melittin. It is highly likely that melittin has the therapeutic Effects of other pharmaceutical agents due to its antimicrobial properties and its property of increasing membrane permeability.
Den Resultaten des ersten Versuchssatzes (Figur 21) fehlte der statistische Nachweis für den Effekt von Melittin allein, jedoch Vergleiche der absoluten Mittel führen zur Folgerung der positiven Effekte mit der Melittinbehandlung allein. Den Resultaten des zweiten Versuchsatzes (Figur 22) fehlte wiederum ein signifikanter Unterschied für die Behandlung mit Melittin allein. Ein Vergleich der absoluten Behandlungsmittel führt zum Schluss eines negativen Effektes von Melittin allein. In Erinnerung, dass die Mäuse im zweiten Versuchsatz doppelte Melittin-Dosen erhielten, führt dies zum Schluss, dass die höheren Melittindosen, wenn sie ohne Antibiotika verwendet wurden, den infektiösen Prozess verschlimmern könnten. Frühere Versuche mit höheren Melittin-Dosen verifizieren diese Annahme. Es ist wahrscheinlich, dass die gesundheitsschädliche Aktivität vorhanden ist, wenn Melittin allein verwendet wird. Es ist wichtig, dass die effektive Verwendung von Melittin zur Behandlung von Infektionen in einer Literauturrecherche nicht gefunden wurde. Antibiotika kontern offensichtlich die negativen Effekte von Melittin und machen demzufolge die kombinierte Therapie zu einer signifikanten Entwicklung.The results of the first set of experiments (Figure 21) lacked statistical evidence for the effect of melittin alone, but comparisons of the absolute means lead to the conclusion of positive effects with melittin treatment alone. The results of the second set of experiments (Figure 22) again lacked a significant difference for treatment with melittin alone. Comparison of the absolute means of treatment leads to the conclusion of a negative effect of melittin alone. Recalling that the mice in the second set of experiments received double doses of melittin, this leads to the conclusion that the higher doses of melittin, when used without antibiotics, could exacerbate the infectious process. Previous experiments with higher doses of melittin verify this assumption. It is likely that the deleterious activity is present when melittin is used alone. Importantly, the effective use of melittin to treat infections was not found in a literature search. Antibiotics obviously counteract the negative effects of melittin, thus making combined therapy a significant development.
Die Synergie, welche zwischen Antibiotika und Melittin festgestellt wurde, kann erzielt werden, indem Melittin durch synthetische Peptidanaloge ersetzt wird. Solche Analoge wurden zu diesem Zweck entwickelt und synthetisiert. Bei Paralleltesten mit natürlichem Melittin wird eine äquivalente antibiotische Verbesserung erzielt.The synergy observed between antibiotics and melittin can be achieved by replacing melittin with synthetic peptide analogues. Such analogues have been developed and synthesized for this purpose. In parallel tests with natural melittin, an equivalent antibiotic improvement is achieved.
Das Analoge 6, mit der nachstehend angeführten Struktur The analogue 6, with the structure shown below
wurde vorgängig in vitro auf Synergie mit Polymyxin B gegen E. coli getestet. Dieses Peptid variert von Melittin bei den Aminosäuren 22 und 24 (unterstrichen) wo die Arginine mit Lysinen ersetzt wurde. Bei der Verwendung in der vorerwähnten Tests zeigte es eine dem natürlichen Melittin äquivalente Aktivität.was previously tested in vitro for synergy with polymyxin B against E. coli. This peptide varies from melittin at amino acids 22 and 24 (underlined) where the arginines were replaced with lysines. When used in the aforementioned tests, it showed an activity equivalent to that of natural melittin.
Melittin wurden von Voll-Honigbienengift (Vespa Laboratories, Inc.) durch Gelchromatographie isoliert, durch den Lowry-Protein Test quantifiziert und gefriergetrocknet aufbewahrt. Für diese Tests wurde lyophilisiertes Melittin auf 0.4 mg/ml mit destilliertem Wasser rekonstituiert, filtersterilisiert und in 4.0 ml Aliquoten bei -20ºC aufbewahrt bis zum Gebrauch.Melittin was isolated from whole honey bee venom (Vespa Laboratories, Inc.) by gel chromatography, quantified by the Lowry protein assay, and stored freeze-dried. For these assays, lyophilized melittin was reconstituted to 0.4 mg/ml with distilled water, filter sterilized, and stored in 4.0 ml aliquots at -20ºC until use.
Das Analoge Nr. 6 wurde von Dr. Torben Saermark synthetisiert (Proteinlabor, Universität von Kopenhagen, Sigurdsgade 34, DK-2200 Kopenhagen N, Dänemark) . Es wurde bestimmt, dass es besser war als 98% rein auf Basis des Elutionsprofils einer Hochdruckflüssigchromatographie auf einer C18 Säule, wobei ein 0-80 % Acetonitrilgradient in 0.1% Trifluoracetat verwendet wurde. Das Peptid wurde in lyophilisierter Form erhalten und wurde auf ungefähr 0.2 mg/ml in 0.85 % NaCl rekonstituiert, filtersterilisiert und in 0.5 ml Aliquoten bei -20ºC aufbewahrt, bevor es gebraucht wurde.Analogue No. 6 was synthesized by Dr. Torben Saermark (Protein Laboratory, University of Copenhagen, Sigurdsgade 34, DK-2200 Copenhagen N, Denmark) and was determined to be better than 98% pure based on the elution profile of high pressure liquid chromatography on a C18 column using a 0-80% acetonitrile gradient in 0.1% trifluoroacetate was used. The peptide was obtained in lyophilized form and was reconstituted to approximately 0.2 mg/ml in 0.85% NaCl, filter sterilized and stored in 0.5 ml aliquots at -20ºC before use.
Polymyxin B (Sigma Chemical Company) mit einer spezifischen Aktivität von 7900 Einheiten/mg wurde auf 240 Einheiten/ml destilliertem Wasser rekonstituiert, filtersterilisiert und in 4.0 ml Aliquoten bei -20ºC bis zum Gebrauch aufbewahrt.Polymyxin B (Sigma Chemical Company) with a specific activity of 7900 units/mg was reconstituted to 240 units/ml distilled water, filter sterilized and stored in 4.0 ml aliquots at -20ºC until use.
Der E. Coli Stamm #G1108E wurde von der Pennsylvania State University E. Coli Reference Center (105 Henning Building, University Park, Pennylvania, 16802) erhalten. Die Inokulum wurden aus einer Kultur hergestellt, welche in Trypticase Sojabrühe zur mid-log Phase gezüchtet wurde. Steriles Glycerin wurde zugefügt um eine Endkonzentration von 20 % herzustellen und die Kultur wurde verteilt und in 5.0 ml Aliquoten bis -20ºC eingefroren bis zum Gebrauch.E. coli strain #G1108E was obtained from the Pennsylvania State University E. coli Reference Center (105 Henning Building, University Park, Pennsylvania, 16802). Inoculum was prepared from a culture grown in trypticase soy broth to mid-log phase. Sterile glycerol was added to make a final concentration of 20% and the culture was aliquoted and frozen at -20ºC until use.
Ein Schachbrett-Titrationssynergietest wurde durchgeführt, wobei natürliches Melittin und Analag #6 parallel mit Polymyxin B gegen E. coli getestet wurde. Aequivalente Dosen des natürlichen Melittins und des Analogen #6 basierten auf einem Lowry Proteintest, welcher simultan mit Aliquoten von jedem nach der letzten Filtration durchgeführt wurden. Beide Peptide wurden im Synergietest bei Endkonzentrationen im Medium von 5 ug/ml und 10 ug/ml getestet. Das Polymyxin B wurde in finalen Mediumskonzentrationen von 3 Einheiten/ml und 6 Einheiten/ml gegen beide Konzentrationen von beiden Peptiden gesteste.A checkerboard titration synergy assay was performed, testing natural melittin and analog #6 in parallel with polymyxin B against E. coli. Equivalent doses of natural melittin and analog #6 were based on a Lowry protein assay performed simultaneously on aliquots of each after the final filtration. Both peptides were tested in the synergy assay at final media concentrations of 5 ug/ml and 10 ug/ml. Polymyxin B was tested at final media concentrations of 3 units/ml and 6 units/ml against both concentrations of both peptides.
Die Synergie wurde am besten sowohl mit dem natürlichen Melittin als auch mit dem analogen #6 nachgewiesen, wenn sie bei 10 ug/ml gegen #6 Einheiten/ml Polymyxin getestet wurden (Tabelle 11). Unter diesen Bedingungen (vergleiche Figur 23) wurden die Daten jedes Peptides statistisch auf synergistische Aktivitäten an jedem Zeitpunkt analysiert. Unter Verwendung von statistischen Gegensätzen wurden die mittleren Aktivitäten jedes Peptides allein und Polymyxin B allein mit der Aktivität der entsprechenden Peptid-Polymyxin B- Kombination verglichen. Synergie wurde nachgewiesen bei den Zeitpunkten bei 4, 6 und 8 Stunden, sowohl für Melittin und das Analoge #6 (p-Werte = 0.0001).Synergy was best demonstrated with both the natural melittin and the #6 analog when tested at 10 ug/ml against #6 units/ml polymyxin (Table 11). Under these conditions (see Figure 23), the data from each peptide were statistically analyzed for synergistic activities at each time point. Using statistical contrasts, the mean activities of each peptide alone and polymyxin B alone were compared to the activity of the corresponding peptide-polymyxin B combination. Synergy was demonstrated at the 4, 6, and 8 hour time points for both melittin and the #6 analog (p-values = 0.0001).
Zusätzlich wurden die Synergiekurven für Melittin (10 ug Melittin + 6 Einheiten Polymyxin B) und das Analoge #6 (10 ug Analog #6 + 6 Einheiten Polymyxin B) bei jedem Zeitpunkt auf verschiedene Aktivitätsstufen verglichen. Zu keinem Zeitpunkt konnte zwischen den beiden Kurven ein signifikanter Unterschied festgestellt werden.In addition, the synergy curves for melittin (10 ug melittin + 6 units polymyxin B) and analog #6 (10 ug analog #6 + 6 units polymyxin B) were compared at each time point at different activity levels. At no time point could a significant difference be observed between the two curves.
Die Resultate zeigen, dass das Analoge #6 ein synthetisches Melittinanaloges, eine sehr ähnliche Aktivität besitzt wie Melittin bezüglich der Kapazität der Verbesserung von Polymyxin B. Obschon der Zeitpunkt bei 12 Stunden zum Schluss führt, dass das Analoge #6 eine leicht bessere Aktivität mit Polymyxin B aufweist als Melittin, ist dieser Aktivitätsunterschied minimal im Hinblick auf die verwendeten Mengenunterschiede in den untersuchten Peptiden. Durch Vergleich des Synergieunterschiedes, welcher durch 10 ug Melittin gegen 10 ug Analog #6 erzeugt wurde, zum Synergieunterschied, welcher durch 10 ug Melittin gegen 5 ug Melittin (Tabelle 11) erzeugt wurde, wurde festgestellt, dass der Unterschied zwischen den spezifischen Aktivitäten von Melittin gegen Analog #6 weniger als 10% betrug. Diese Forschungsarbeiten zeigten, dass es möglich ist, Melittinanaloge mit synergistischen Fähigkeiten zu synthetisieren, welche gleich oder besser als Melittin sind.The results show that Analogue #6, a synthetic melittin analogue, has very similar activity to melittin in terms of its capacity to enhance polymyxin B. Although the 12 hour time point leads to the conclusion that Analogue #6 has slightly better activity with polymyxin B than melittin, this difference in activity is minimal considering the differences in the amounts used in the peptides tested. By comparing the synergy difference produced by 10 ug melittin versus 10 ug analogue #6 to the synergy difference produced by 10 ug melittin versus 5 ug melittin (Table 11), it was found that the difference between the specific activities of melittin against analogue #6 was less than 10%. This research demonstrated that it is possible to synthesize melittin analogues with synergistic capabilities equal to or better than melittin.
Die Synergie, welche zwischen Antibiotika und Melittin festgestellt wurde, kann ebenfalls erzielt werden, indem Melittin entweder durch synthetische Analoge oder chemische modifizierte Derivate des natürlichen Peptides ersetzt wird. Synethisches Melittin, fünf synthetische Peptidanaloge und eine chemische Modifikation des natürlichen Melittin wurden durch synergistische Wechselwirkung mit Polymyxin B bezüglich der Wachstumshemmung von E. coli getestet. Ihre relativen Aktivitäten wurden mit denjenigen von Melittin von natürlichem Honigbienengift verglichen. Jedes Peptid demonstrierte eine synergistische Wechselwirkung mit Polymyxin B. Die spezifischen Aktivitäten unterschieden sich jedoch signifikant. Verschiedene Analoge zeigten eine synergistische Aktivität, welche derjenigen von natürlichem Melittin überlegen war.The synergy observed between antibiotics and melittin can also be achieved by replacing melittin with either synthetic analogues or chemically modified derivatives of the natural peptide. Synthetic melittin, five synthetic peptide analogues and a chemical modification of natural melittin were tested for growth inhibition of E. coli by synergistic interaction with polymyxin B. Their relative activities were compared with those of melittin from natural honey bee venom. Each peptide demonstrated synergistic interaction with polymyxin B. However, the specific activities differed significantly. Several analogues demonstrated synergistic activity superior to that of natural melittin.
Zwei Typen von Melittinanalogen, synthetische peptide und eine chemische Modifikation von natürlichem Melittin wurden in vitro auf Synergie mit Polymyxin B in einem antibakteriellen Aktivitätstest getestet. Die synthetischen Analogen umfassen eine Gruppen von synthetischen Peptiden, wovon sich sämtliche von den 26 Aminosäuren der Melittinsequenz durch zwei oder mehrere Reste unterscheiden. Die chemische Modifikation von Melittin, NPS-Melittin, besteht aus einem Ansetzen einer -Nitrophenylsulfenylgruppe zur Nummer 19 des Tryptophanrests von natürlichem Melittin. Die Aktivität jedes dieser Analogen wurde mit den Aktivitäten von natürlichem und synthetischem Melittin verglichen. Während jedes dieser Analoge in vitro eine gewisse synthetische Wechselwirkung mit Polymyxin B zeigte, waren signifikante Unterschiede in den Peptidaktivitäten offensichtlich. Diese Unterschiede definieren die Schlüsseleigenschaften des Melittininoleküles in seiner Rolle als Verstärkungsmittel für die Polymyxin B-Aktivität.Two types of melittin analogues, synthetic peptides and a chemical modification of natural melittin, were tested in vitro for synergy with polymyxin B in an antibacterial activity assay. Synthetic analogs include a group of synthetic peptides, each of which differs by two or more residues from the 26 amino acids of the melittin sequence. The chemical modification of melittin, NPS-melittin, consists of adding a -nitrophenylsulfenyl group to the tryptophan residue number 19 of natural melittin. The activity of each of these analogs was compared to the activities of natural and synthetic melittin. While each of these analogs showed some synthetic interaction with polymyxin B in vitro, significant differences in peptide activities were evident. These differences define the key properties of the melittin molecule in its role as an enhancer of polymyxin B activity.
Natürliches Melittin wurde aus Voll-Honigbienengift (Vespa Laboratories, Inc.) durch Gelfiltrationschromatographie isoliert, durch den Lowry-Proteintest quantifiziert und gefriergetrocknet aufbewahrt. Für diese Tests wurde gefriergetrocknetes Melittin auf 0.34 mg/ml mit destilliertem Wasser rekonstituiert, filtersterilisiert und in 4.0 ml Aliquoten bei -20ºC bis zum Gebrauch aufbewahrt.Natural melittin was isolated from whole honey bee venom (Vespa Laboratories, Inc.) by gel filtration chromatography, quantified by the Lowry protein assay, and stored freeze-dried. For these assays, freeze-dried melittin was reconstituted to 0.34 mg/mL with distilled water, filter sterilized, and stored in 4.0 mL aliquots at -20ºC until use.
NPS-Melittin wurde aus natürlichem Melittin durch Umsetzen des Peptides mit -Nitrophenylsulfenylchlorid (NPS-Cl) synthetisiert, wie es für Adrenocorticotropin durch Ramachandran et al. beschrieben wurde. Das Peptid wurde aus einer Lösung mit Ethylacetat ausgefällt, in 0.1 N Essigsäure resuspendiert und dann durch eine Sephadex G-10 (LKB-Pharmacia, Piscataway N.J.) Säule durchtreten gelassen um die verbleibenden NPS-Cl Salze zu entfernen. Eine Bestimmung der Molekularabsorbtion des Derivates bei 365 nm zeigte, dass mehr als 95 % des Melittin modifiziert wurden.NPS-melittin was synthesized from natural melittin by reacting the peptide with -nitrophenylsulfenyl chloride (NPS-Cl) as described for adrenocorticotropin by Ramachandran et al. The peptide was precipitated from a solution with ethyl acetate, resuspended in 0.1 N acetic acid and then passed through a Sephadex G-10 (LKB-Pharmacia, Piscataway NJ) column to remove the remaining NPS-Cl salts. Determination of the molecular absorbance of the derivative at 365 nm showed that more than 95% of the melittin was modified.
Das synthetische Melittin wurde von Peninsula Laboratories, Belmont, Ca. bezogen. Eine 0.5 mg Probe wurde auf 0.3 mg/ml in 0.85% Salzlösung auf Basis eines Lowry-Protein Versuches rekonstituiert. Diese Probe wurde bei -20ºC bis zum Gebrauch aufbewahrt.Synthetic melittin was purchased from Peninsula Laboratories, Belmont, Ca. A 0.5 mg sample was reconstituted to 0.3 mg/ml in 0.85% saline based on a Lowry protein assay. This sample was stored at -20ºC until use.
Synthetische Analoge wurden durch Dr. Torben Seamark (Proteinlabor Universität von Kopenhagen, Sigurdsgade 34, DK-2200 Kopenhaben N, Dänemark) synthetisiert. Jedes Analage wurde auf die Reinheit getestet und wurde als besser als 98 % rein befunden, auf Basis des Elutionsprofiles der Chromatographie aus einer C-18 Säule, wobei ein 0-100 % Acetonitril-Gradient verwendet wurde. Jedes Peptid wurde in lyophilisierter Form erhalten und wurde auf ungefähr 1,0 mg/ml in 0.85 % NaCl rekonstituiert, filtersterilisiert und in 1.8 ml Aliquoten bei -20ºC bis zum Gebrauch aufbewahrt. Jede Peptidlösung wurde durch den Lowryroteintest vor dem Gebrauch quantitativ bestimmt. Die Lowry-Resultate stimmten gut mit den Konzentrationsabschätzungen auf Basis des Trockengewichtes des Peptides überein.Synthetic analogues were synthesized by Dr. Torben Seamark (Protein Laboratory University of Copenhagen, Sigurdsgade 34, DK-2200 Copenhagen N, Denmark). Each analogue was tested for purity and was found to be better than 98% pure based on the elution profile of chromatography from a C-18 column using a 0-100% acetonitrile gradient. Each peptide was obtained in lyophilized form and was reconstituted to approximately 1.0 mg/ml in 0.85% NaCl, filter sterilized and stored in 1.8 ml aliquots at -20ºC until use. Each peptide solution was quantified by the Lowry protein assay prior to use. The Lowry results agreed well with the concentration estimates based on the dry weight of the peptide.
Polymyxin B (Sigma Chemical Company, St. Louis, Mo.) mit einer spezifischen Aktivität von 7'900 Einheiten/mg wurde auf 240 Einheiten/mg in 0.85 % Kochsalz rekonstituiert, filtersterilisiert und in 4.0 ml Aliquoten bie -20ºC bis zum Gebrauch aufbewahrt.Polymyxin B (Sigma Chemical Company, St. Louis, Mo.) with a specific activity of 7,900 units/mg was reconstituted to 240 units/mg in 0.85% saline, filter sterilized, and stored in 4.0 ml aliquots at -20ºC until use.
E. coli G1108E wurde vom Pennsylvania State University E. coli Reference Center (105 Henning Building, University Park, Pa. 16802) erhalten. Die Inokula wurden von einer Kultur erhalten, welche in Trypticase Sojabohnenbrühe bis zur mid-log Phase gezüchtet wurde. Das sterile Glycerin wurde zur Kultur zu einer Endkonzentration von 20% zugegeben und in 5.0 ml Aliquote verteilt und bei -20ºC bis zum Gebrauch aufbewahrt. Ein Schachbrett-Titrationssynergietest wurde durchgeführt, um jedes Peptid mit Polymyxin B gegen E. coli parallel mit Melittin zu testen. Aequivalente Dosen von natürlichem Melittin und jedem Analogen basierten auf dem Lowry-Proteintest, welcher mit Aliquoten jedes Peptides nach einer letzten Filtration der Vorratslösung durchgeführt wird. Alle Peptide wurden durch den Synergietest mit Endkonzentrationen im Medium von 5 ug/ml getestet. Die Konzentration von Polymyxin B im Medium aller Tests betrug 6 Einheiten/mlE. coli G1108E was obtained from the Pennsylvania State University E. coli Reference Center (105 Henning Building, University Park, Pa. 16802). Inocula were obtained from a culture grown to mid-log phase in trypticase soybean broth. Sterile glycerol was added to the culture added to a final concentration of 20% and dispensed into 5.0 ml aliquots and stored at -20ºC until use. A checkerboard titration synergy assay was performed to test each peptide with polymyxin B against E. coli in parallel with melittin. Equivalent doses of natural melittin and each analogue were based on the Lowry protein assay, which is performed on aliquots of each peptide after a final filtration of the stock solution. All peptides were tested by the synergy assay with final concentrations in the medium of 5 ug/ml. The concentration of polymyxin B in the medium of all assays was 6 units/ml
Tabelle 12 zeigt die Aminosäulesequenzen von synthetischen Melittinanalogen. Für jede synthetische Analoge waren die ersten zwanzig N-terminalen Aminosäuren die gleichen wie bei natürlichem Melittin. Aenderungen kamen in den sechs C-terminalen Aminosäuren vor, und wurden durch Fettdruck gekennzeichnet.Table 12 shows the amino acid sequences of synthetic melittin analogues. For each synthetic analogue, the first twenty N-terminal amino acids were the same as those of natural melittin. Changes occurred in the six C-terminal amino acids and were indicated in bold.
Tabelle 13 enthält die Ablesungen der Wachstumskurve für jede der getesteten Verbindung auf synergistische Wechselwirkung mit Polymyxin B. Der Wert für jeden Zeitpunkt stellt der mittlere und der Standardfehler des Mittels von sechs Proben dar. Die "Kontroll"-Kurve stellt das Wachstum der Kultur ohne Polymyxin B- oder Peptidzugabe dar. Die Wirkung jedes Peptides allein auf die Kultur ist in der Tabelle nicht eingeschlossen. Diese Peptide besitzen jedoch, wie Melittin, keine Wirkung auf das Wachstum von E. coli, wenn sie allein mit 10 ug/ml oder weniger verwendet wurden. Demzufolge ist die "Kontrolle" ebenfalls eine Repräsentation der Kultur, wenn sie mit jedem Peptid allein behandelt wurde.Table 13 contains the growth curve readings for each of the compounds tested for synergistic interaction with polymyxin B. The value for each time point represents the mean and standard error of the mean of six samples. The "control" curve represents the growth of the culture without polymyxin B or peptide added. The effect of each peptide alone on the culture is not included in the table. However, these peptides, like melittin, have no effect on the growth of E. coli when used alone at 10 ug/ml or less. Thus, the "control" is also a representation of the culture when used with each peptide was treated alone.
Wenn die Wachstumskurve von bakteriellen Kulturen, die nur mit Polymyxin B (6 Einheiten/ml) behandelt wurden, mit der Kurve von Kulturen verglichen wird, welche mit Polymyxin B Plus Melittin (5 ug/ml) behandelt wurde, wird eine erhöhte antibakterielle Aktivität gezeigt, wie eine Zunahme der erforderlichen Zeit, damit die Kultur die Behandlung überwindet und zur Erreichung des log-Phasenwachstums (Figur 24). Da die Behandlung der Kultur mit Melittin allein mit 5 ug/ml eine Wachstumskurve produzieren würde, welche im wesentlichen die "Kontroll"-Kurve überlagern würde, ist eine Zeitzunahme, welche für die Kultur erforderlich ist um der Polymyxid B-Hemmung zu entweichen und die mid-log-Phase in Gegenwart des Peptides zu erreichen, der Beweis für die synergistische Aktivität des Peptides. Demzufolge ist eine Verschiebung der Wachstumskurve, welche Polymyxin B mit Peptid präsentiert, nach rechts der Kurve, die die Behandlung mit Polymyxid B allein darstellt, der Beweis für die Synergie.When the growth curve of bacterial cultures treated with polymyxin B (6 units/ml) alone is compared to the curve of cultures treated with polymyxin B plus melittin (5 ug/ml), increased antibacterial activity is demonstrated as is an increase in the time required for the culture to overcome the treatment and reach log phase growth (Figure 24). Since treatment of the culture with melittin alone at 5 ug/ml would produce a growth curve that would essentially overlay the "control" curve, an increase in the time required for the culture to escape polymyxin B inhibition and reach mid-log phase in the presence of the peptide is evidence of the synergistic activity of the peptide. Thus, a shift of the growth curve presenting polymyxin B with peptide to the right of the curve representing treatment with polymyxide B alone is evidence of synergy.
Das Verhältnis von Polymyxiden B zu Melittin zu Bakterien in diesen Versuchen wurde so festgelegt, um eine minimale Synergie zu erzeugen, damit die erhöhte Aktivität der Peptidanaloge offensichtlich wird. Solche Zunahmen sind ersichtlich in Figur 24, sowohl für synthetisches Melittin wie auch für NPS-Melittin. Alle Peptide wiesen gleiche Konzentrationen auf und wurden durch den Lowry-Test bestimmt.The ratio of polymyxides B to melittin to bacteria in these experiments was set to produce minimal synergy so that the increased activity of the peptide analogues would be evident. Such increases are evident in Figure 24 for both synthetic melittin and NPS-melittin. All peptides were at equal concentrations and were determined by the Lowry assay.
Aehnliche Wachstumskurven, welche die synergistischen Aktivitäten von synthetischen Melittinanalogen mit Polymyxin B bestimmen, sind in Figur 25 gezeigt.Similar growth curves determining the synergistic activities of synthetic melittin analogues with polymyxin B are shown in Figure 25.
Um die Unterschiede der Melittin/Analogensynergie mit Polymyxin B klarer darzustellen, wurden die Figuren 24 und 25 verwendet um die zusätzlich abgelaufene Zeit zu berechnen, bis jede Wachstumskurve die mid-log Phase erreichte, aufgrund der Addition von Melittin oder Analogen, im Vergleich mit der Behandlung mit Polymyxin B allein. Diese Werte sind in einem Balkendiagramm in Figur 26 dargestellt. Ein Tukey Bereichstest wurde mit den Daten in Tabelle 13 durchgeführt, um die erhaltenen Ablesungen bei jedem Zeitpunkt zwischen den verschiedenen Behandlungen zu vergleichen. Die Peptide wurden dann in Abhängigkeit ihrer Fähigkeit wesentlich verschiedene Stufen der Wachstumshemmung (α = 0.05) für mindestens die Zeitpunkte einer Wachstumskurve zu zeigen, gruppiert. Diese Gruppierungen wurden durch verschiedene Markierungen in Figur 26 bezeichnet.To illustrate the differences in melittin/analogue synergy with polymyxin B more clearly, Figures 24 and 25 were used to show the additional to calculate the time elapsed until each growth curve reached mid-log phase due to the addition of melittin or analogues, compared to treatment with polymyxin B alone. These values are presented in a bar graph in Figure 26. A Tukey range test was performed on the data in Table 13 to compare the readings obtained at each time point between the different treatments. The peptides were then grouped depending on their ability to show significantly different levels of growth inhibition (α = 0.05) for at least the time points of a growth curve. These groupings were designated by different markers in Figure 26.
Diese Resultate zeigen, dass eine Anzahl von Melittinanalogen erhalten werden kann sowohl durch Aminosäuresubstitutionen als auch durch chemische Modifikationen. Diese Typen von Modifikationen können entweder die peptidbezogene synergistische Aktivität erhöhen oder vermindern. Auf Basis von Figur 26 können die relativen in vitro Aktivitäten von Melittin und seinen Analogen in aufsteigender Ordnung wie folgt angegeben werden:These results demonstrate that a number of melittin analogues can be obtained by both amino acid substitutions and chemical modifications. These types of modifications can either increase or decrease the peptide-related synergistic activity. Based on Figure 26, the relative in vitro activities of melittin and its analogues can be given in ascending order as follows:
1 Analog #7 A1 Analogue #7 A
2 natürliches Melittin B2 natural melittin B
3 NPS-Melittin C3 NPS-Melittin C
4 Analog #6 C4 Analogue #6 C
5 synthetisches Melittin C5 synthetic melittin C
6 Analog #2 C6 Analogue #2 C
7 Analog #4 D7 Analogue #4 D
8 Analog #4 D8 Analogue #4 D
Peptide mit signifikant verschiedenen (α = 0.05) synergistischen Aktivitäten auf der 5 ug/ml Stufe werden durch Buchstabengruppen bezeichnet.Peptides with significantly different (α = 0.05) synergistic activities at the 5 ug/ml level are designated by letter groups.
Es sollte beachtet werden, dass der Parameter, welcher für die Erstellung der Wirkungskraft verwendet wurde, die Zeit bis zur mid-log Phase der Kultur verschiebt, stöchiometrisch mit der Menge des Peptides nur über einen engen Bereich von Melittinzunahme zunimmt. Da die Grenzen des linearen Bereiches für jedes Analoge nicht äquivalent sein können, können die hier dargelegten Daten nur zur Bestimmung der relativen Wirkungsordnung dieser Peptide bei vorgegebenen Konzentrationen verwendet werden und können nicht verwendet werden, um quantitative Unterschiede abzuschätzen. Diese Wirkungsordnung lässt jedoch nicht den Schluss zu, dass die synergistische Aktivität der Peptide auf der Anzahl und der Exposition von positiv geladenen Seitenketten an Aminosäuren in der C-terminalen Region beruht.It should be noted that the parameter used to establish potency, which shifts the time to mid-log phase of culture, increases stoichiometrically with the amount of peptide only over a narrow range of melittin increase. Since the limits of the linear range may not be equivalent for each analogue, the data presented here can only be used to determine the relative order of potency of these peptides at given concentrations and cannot be used to estimate quantitative differences. However, this order of potency does not allow the conclusion that the synergistic activity of the peptides is due to the number and exposure of positively charged side chains on amino acids in the C-terminal region.
Obschon die relative Wirksamkeit dieser Melittinanalogen in vitro festgestellt wurde, können in vivo wesentliche Unterschiede vorkommen. In vivo Parameter, wie die Absorbtion und die Freigabe vom Wirt, kann diese Wirkungsordnung beim praktischen Gebrauch signifikant ändern. Nebeneffekte müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Während die adrenocorticotrope Aktivität von Melittin gut dokumentiert ist, kann NPS-Melittin eine kleinere adrenale Aktivität als das natürliche Melittin aufweisen, da das NPS-Derivat von Adrenocorticotropin (ACTH) eine hundert mal kleinere lipolytische Aktivität induziert als unmodifiziertes ACTH. Aus diesen Gründen soll jedes, der in dieser Studie umfassten Analogen für die in vivo Auswertung in Betracht gezogen werden. Tabelle 1 Konzentrationen der gegen drei verschiedene Bakterien getesteten Antibiotika- und Bienengiftvorratslösungen Organismus Gift Ampicillin Kanamycin Polymixin E. coli S, aureus S. aureuskana Tabelle 2 Darstellung und Verteilung von Bienengift und Antibiotika in einer Titration, Schachbrett- Titrationstes Antibiotikum-Verdünnungen Kontrolle BIENENGIFT VERDUENNUNGEN a = Zähler, Verdünnungsgrad der HBV-Vorratslösung b = Nenner, Verdünnungsgrad der Antibiotikum-Vorratslösung c = Testposition in einer aufeinanderfolgenden Anordnung von 75 Reagens-Röhrchen Tabelle 3 Inhalt und Verteilung jedes Komponenten des Schachbrett-Titrationstests Röhrchen Nr. Antibiotikum Gift Bakterien Tabelle 4 Wirkung von 4 ug/ml HBV auf die MIC von elf Antibiotika von 8 gram-positiven Organismen Penicillin Methicillin Ampicillin Cephalothin Gentamicin Kanamycin Erythromycin Chloramphenicol Clindamycin Tetracycline Vancomycin 1 - Gruppe "A" = 2 S. aureus-Stämme 2 - Gruppe "B" = 5 S. epidermidis-Stämme 3 - Gruppe "C" = ein S. faecalis-Stamm 4 - QC = S. aureus-Stamm, der für die routinemässige Qualitätskontrolle zur Prüfung dieses Test-Systemes dient. 5 - Ein (-) bedeutet eine MIC-Abnahme von weniger als 2 Verdünnungsschritten 6 - Ein (+) bedeutet eine MIC-Abnahme von zwei oder mehr Verdünnungsschritten Tabelle 5 Wirkung von 4 ug/ml HBV auf die MIC von 11 Antibiotika auf 4 E. coli-Stämme E. coli-Stamm Ampicillin Carbenicillin Piperacillin Cephalothin Cefoxitin Cefamandole Moxalactam Amikacin Gentimicin Chloramphenicol Tobramycin 1 - QC ist ein E. coli-Stamm, der für die routinemässige Qualitätskontrolle zur Prüfung dieses Test-Systems dient. 2 - Ein (+) bedeutet eine MIC-Abnahme von 2 oder mehr Verdünnungsschritten 3 - Ein (-) bedeutet eine MIC-Abnahme von weniger als 2 Verdünnungsschritten Tabelle 6 Staphyloccus aureus Rifampicin=.01ug/ml or .001ug/ml Honigbienengift =4ug/ml Stunden nach Inokulation Kontrolle Mittel Rifampicin ug/ml Mittel Gift ug/ml Mittel Tabelle 7 Pseudomonas aeruginosa Rifampicin=10ug/ml or 20ug/ml Honigbienengift =40ug/ml Stunden nach Inokulation Kontrolle Mittel Venom ug/ml Mittel Rifampicin ug/ml Mittel Tabelle 8 Escherichia coli Polymyxin B=6.25Units/ml und 3.125Units/ml Hummelgift =5ug/ml und 20ug/ml (Megabombus pennsylvanicus) Stunden nach Inokulation Kontrolle Mittel BB Venom ug/ml Mittel Tabelle 9 Escherichia coli Polymyxin B =3.125 Vespengift =5ug/ml (Vespula germanica) Hornissengift =5ug/ml (Dolichovespula maculata) Stunden nach Inokulation Kontrolle Mittel Tabelle 10 Relative Aktivität von Analogen von Protein- oder Polypeptidkomponenten des Hymenoptera Gifts Analoges Nr. Relative Aktivität Tabelle 11 Mittlere optische Dichten (OD&sub6;&sub6;&sub0;) von Bakterien- Kulturen gegen Zeit und Behandlung Kontrolle Mellittin - ug Analog ug Polymyxin B - Einheiten Poly B - 6 U + Mel - 10 ug Tabelle 12 Sequenz von synthetischen Melittin-Analogen natürliches Melittin Analoges * Fettgedruckte Aminosäuren stellen Aenderungen von der nativen Melittin-Sequenz dar. Tabelle 13 Optische Dichten (OD&sub6;&sub6;&sub0;) von bakteriellen Kulturen für Behandlungen gegen Zeit Stunden nach Kultur-Inokulation Kontrolle Polymyxin B Melittin + Pol B Synthetic + Pol B Analog + Pol B Tabelle A-1 Resultate des Schachbrett-Tests von Ampicillin und Bienengift gegen S. aureus. Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-1 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-1 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-2 Schachbrett-Test-Resultate von Kanamycin und Bienengift gegen S. aureus. Zeit Mittel A&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-2 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-2 (Fortsetzung) Zeit Mittel A&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-3 Schachbrett-Testresultate von Polymyxin B und Bienengift gegen E. coli Zeit Mittel A&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-3 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-3 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-4 Schachbrett-Testresultate von Ampicillin und Bienengift gegen E. coli Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-4 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-4 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-5 Schachbrett-Testresultate von Kanamycin und Bienengift gegen E.coli. Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-5 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-5 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-6 Schachbrett-Testresultate von Polymyxin B und Bienengift gegen E. coli. Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-6 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-6 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-7 Schachbrett-Testresuitate von Ampicillin und Bienengift gegen Kanamycin-resistenten S. aureus. Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-7 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-7 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-8 Schachbrett-Testresultate von Kanamycin und Bienengift gegen Kanamycin-resisten S.aureus. Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-8 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-8 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-9 Schachbrett-Testresultate von Polymyxin B und Bienengift gegen Kanamycin-resistenten S. aureus. Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-9 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-9 (Fortsetzung) Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-10 Resultate von äquivalenten Dosen von Melittin und Voll-Bienengift mit und ohne Kanamycin an S.aureus. Zeit MittelA&sub6;&sub6;&sub0; Tabelle A-11 Grobe DAten für das einfache Behandlungsmodell Log10 Bakterien/ml Blut Behandlung Maus elittin olymyxin B * keine Ablesung wegen ungeeigneter Blutprobe. Tabelle A-12 Grobe Daten für das wiederholte Behandlungsmodell Log10 Bakterien/ml Blut Behandlung Maus keine Behandlung Mellitin PolymyxinAlthough the relative potency of these melittin analogues has been established in vitro, significant differences may exist in vivo. In vivo parameters such as absorption and clearance from the host may significantly alter this order of action in practical use. Side effects must also be considered. While the adrenocorticotropic activity of melittin is well documented, NPS melittin may have less adrenal activity than natural melittin because the NPS derivative of adrenocorticotropin (ACTH) induces 100 times less lipolytic activity than unmodified ACTH. For these reasons, any of the analogues included in this study should be considered for in vivo evaluation. Table 1 Concentrations of antibiotic and bee venom stock solutions tested against three different bacteria Organism Venom Ampicillin Kanamycin Polymixin E. coli S, aureus S. aureuskana Table 2 Representation and distribution of bee venom and antibiotics in a titration, checkerboard titration test Antibiotic dilutions Control BEE VEMONT DILUTIONS a = numerator, dilution level of the HBV stock solution b = denominator, dilution level of the antibiotic stock solution c = test position in a sequential arrangement of 75 reagent tubes Table 3 Contents and distribution of each component of the checkerboard titration test Tube No. Antibiotic Poison Bacteria Table 4 Effect of 4 ug/ml HBV on the MIC of eleven antibiotics against 8 gram-positive organisms Penicillin Methicillin Ampicillin Cephalothin Gentamicin Kanamycin Erythromycin Chloramphenicol Clindamycin Tetracycline Vancomycin 1 - Group "A" = 2 S. aureus strains 2 - Group "B" = 5 S. epidermidis strains 3 - Group "C" = one S. faecalis strain 4 - QC = S. aureus strain used for routine quality control testing of this test system 5 - A (-) indicates a MIC decrease of less than 2 dilutions 6 - A (+) indicates a MIC decrease of two or more dilutions Table 5 Effect of 4 ug/ml HBV on the MIC of 11 antibiotics on 4 E. coli strains E. coli strain Ampicillin Carbenicillin Piperacillin Cephalothin Cefoxitin Cefamandole Moxalactam Amikacin Gentimicin Chloramphenicol Tobramycin 1 - QC is an E. coli strain used for routine quality control testing of this test system. 2 - A (+) indicates a MIC decrease of 2 or more dilutions 3 - A (-) indicates a MIC decrease of less than 2 dilutions Table 6 Staphyloccus aureus Rifampicin=.01ug/ml or .001ug/ml Honeybee venom =4ug/ml Hours after inoculation Control Mean Rifampicin ug/ml Mean Venom ug/ml Mean Table 7 Pseudomonas aeruginosa Rifampicin=10ug/ml or 20ug/ml Honeybee venom =40ug/ml Hours after inoculation Control Mean Venom ug/ml Mean Rifampicin ug/ml Mean Table 8 Escherichia coli Polymyxin B=6.25Units/ml and 3.125Units/ml Bumblebee venom =5ug/ml and 20ug/ml (Megabombus pennsylvanicus) Hours after inoculation Control Mean BB Venom ug/ml Mean Table 9 Escherichia coli Polymyxin B =3.125 Vesp venom =5ug/ml (Vespula germanica) Hornet venom =5ug/ml (Dolichovespula maculata) Hours after inoculation Control Mean Table 10 Relative activity of analogues of protein or polypeptide components of Hymenoptera venom Analogue No. Relative activity Table 11 Mean optical densities (OD₆₆₀) of bacterial cultures versus time and treatment Control Mellittin - ug Analog ug Polymyxin B - Units Poly B - 6 U + Mel - 10 ug Table 12 Sequence of synthetic melittin analogues Natural melittin Analogue * Amino acids in bold represent changes from the native melittin sequence. Table 13 Optical densities (OD₆₆₀) of bacterial cultures for treatments versus time Hours after culture inoculation Control Polymyxin B Melittin + Pol B Synthetic + Pol B Analog + Pole B Table A-1 Results of the checkerboard test of ampicillin and bee venom against S. aureus. Time MeanA₆₆₀ Table A-1 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-1 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-2 Checkerboard test results of kanamycin and bee venom against S. aureus. Time Average A₆₆₀ Table A-2 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-2 (continued) Time Mean A₆₆₀ Table A-3 Checkerboard test results of polymyxin B and bee venom against E. coli Time Mean A₆₆₀ Table A-3 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-3 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-4 Checkerboard test results of ampicillin and bee venom against E. coli Time AverageA₆₆₀ Table A-4 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-4 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-5 Checkerboard test results of kanamycin and bee venom against E. coli. Time MeanA₆₆₀ Table A-5 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-5 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-6 Checkerboard test results of polymyxin B and bee venom against E. coli. Time AverageA₆₆₀ Table A-6 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-6 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-7 Checkerboard test results of ampicillin and bee venom against kanamycin-resistant S. aureus. Time AverageA₆₆₀ Table A-7 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-7 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-8 Checkerboard test results of kanamycin and bee venom against kanamycin-resistant S. aureus. Time AverageA₆₆₀ Table A-8 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-8 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-9 Checkerboard test results of polymyxin B and bee venom against kanamycin-resistant S. aureus. Time MeanA₆₆₀ Table A-9 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-9 (continued) Time MeanA₆₆₀ Table A-10 Results of equivalent doses of melittin and whole bee venom with and without kanamycin on S. aureus. Time Mean A₆₆₀ Table A-11 Rough data for the simple treatment model Log10 bacteria/ml blood Treatment Mouse elittin olymyxin B * No reading due to inappropriate blood sample. Table A-12 Rough data for the repeated treatment model Log10 bacteria/ml blood Treatment Mouse No treatment Mellitin Polymyxin
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