ШТАММ АЕRОСОССUS VIRIDANS JM67K, КОТОРЫЙ
ПРОЯВЛЯЕТ ПРОТИВОМИКРОБНУЮ АКТИВНОСТЬ, И
ЛЕКАРСТВЕННОЕ СРЕДСТВО НА ЕГО ОСНОВЕ "ВИАБАК"
Изобретение относится к медицине и биотехнологии, в частности к новым штаммам микроорганизмов-пробиотиков и медицинских препаратов на их основе.
Бактериотерапия и бактериопрофилактика инфекций разнообразной этиологии и локализации, а также патологические процессы неинфекционного происхождения, приобретают все большую актуальность в связи с возрастанием понимания роли нормальной микрофлоры для организма человека в процессах неспецифичной резистентности к инфекциям, в формировании иммунных ответов, антагонистической роли микрофлоры, участия в регуляции метаболических процессов, а также в связи с выявлением их антидотии, антиоксидантной, антиканцерогенной роли в макроорганизме.
На сегодня существует большое количество биопрепаратов для внутреннего применения, которые . как активный агент содержат известные штаммы микроорганизмов, например, такие как бифидум-, лакто- и колибактерин.
Основным фактором эффективности бифидумбактерина является антагонистическая активность, обусловленная сильным кислотообразованием, продуцированием лизоцима. Механизм действия лактобактерина близкий к бифидумбактерину и также предопределяется сильным кислотообразованием. Этот препарат наиболее действенный при
лечении острых и хронических кишечных инфекций, коррекции дисбактериозов.
Поскольку названные препараты содержат штаммы- представители исключительно индигенной микрофлоры кишечника, которые осуществляют свое антагонистическое действие и антагонистическую способность колонизации только для слизистых оболочек кишечника, область их применения узкая и ограничивается лечением и профилактическим влиянием при инфекциях кишечника. В основу группы изобретений, которая заявляется, поставлена задача расширить ассортимент биологических препаратов, которые содержат лиофилизированные жизнеспособные клетки бактерий и носитель и отличаются более широким спектром действия. Указанную задачу решает штамм Аеrососсus viridапs N° 167K
[Депозитарий Института микробиологии и вирусологи HAH Укpaины,yл. Заболотного, 154, Kиeв-143, 03143;20 июня 2002 г.; регистрационный номер-Аеrососсus viridапs IMB В -7069, сокращенно - р.н. ИМВ B-7069] для изготовления врачебных препаратов, косметических средств и биоактивных добавок.
Наиболее близким штаммом к предложенному является штамм Аеrососсus viridапs N° 167 (рег. номер ИМВ B-7041), выделенный из грудного молока. Однако использование этого штамма не всегда эффективно из-за недостаточной технологичности и умеренной биологической активности.
В основу изобретения поставлена задача получить более продуктивный штамм Аеrососсus viridапs (путем использования методов аналитической селекции) с высокими адгезивными
свойствами и широким спектром антагонистического действия.
Поставленная задача решена путем получения нового штамма Аеrососсus viridапs N° 167K, выделенного методами аналитической селекции из штамма Аеrососсus viridапs Ne 167 (р.н. ИМВ B-7041) и депонированного в коллекции Института микробиологии и вирусологи (ИМВ) HAH Украины под номером ИМВ B-7069. Штамм идентифицирован по «Kpaткoмy определителю бaктepий» Берги.
В результате селекционной работы вышеупомянутый штамм приобретает такие культурально-морфологические и физиолого- биохимические свойства, которые и обеспечивают его высокую производительность при лечении и профилактике заболеваний слизистых оболочек и кожных покровов.
Культурально-морфологические свойства штамма. Грамположительные кокки, недвижимые, 1-2 мкм в диаметре, которые располагаются парами или нерегулярными сосредоточениями. Клеточная стенка • состоит из двух электронноплотных и одного менее плотного промежуточного пласта. Толщина цитоплазматической мембраны 200-400A. Цитоплазма клеток имеет гетерогенный характер. Она заполненная мелкими гранулами, полирибосомами, сконцентрированными вокруг мезосом или ядерных образований.
Колонии аэрококков на плотном питательном агаре круглые, 0,5-1,0 мм в диаметре, полупрозрачные, белые или серые, иногда бусинкоподобные. На кровяном агаре колонии аэрококков имеют большие размеры, окруженные зоной позеленения, возможно, в результате действия лактат-оксидазы. Рост в питательном бульоне сопровождается гомогенным помутнением, которое имеет
тенденцию превращаться в зернистый осадок.
Рост аэрококков зависит от наличия в среде биотина, пантотеновой и никотиновой кислот. Штамм не требует для своего роста витаминов группы "В": тиамина, рибофлавина, пиридоксина, фолиевой и флавоновой кислот. Tween-80 заменяет потребность в биотине.
Для роста аэрококков необходимы экзогенные пурины. Гуанин и ксантин взаимозаменяемые с аденином. Штамм не имеет потребности в экзогенных пиримидинах. Потребность в аминокислотах вариабельна.
Потребность для роста в биотине, никотиновой, пантотеновой кислотах, пуринах и независимость от наличия в среде витаминов группы "В", отличает аэрококки от других грамположительных кокков, например, педиококков, которые требуют фолиевую кислоту, или стрептококков - потребность в тиамине.
Биохимическая активность.
При культивировании на молоке с 1,0% метиленовым синим не восстанавливают последний, подкисляют молоко при отсутствии свертывания, желатин не разрежают, аргинин, крахмал, эскулин не гидролизуют. Аэрококки продуцируют кислоту, но не газ, при культивировании на средах с глюкозой, мальтозой, лактозой, манитолом, сахарозой. Ацетоин не образовывают, рафинозу не сбриживают, каталазу не продуцируют, коагулазу не образовывают. При культивировании в глюкозном (1%) бульоне - конечное рН 5,1-5,8 и рост микроаэрофильный. При аэробном росте продуцируют пероксид водорода.
Каталазная активность аэрококков может иметь
негеминовый характер. Аэрококки содержат фермент, который защищает их от супероксидных радикалов - супероксидную дисмутазу, кофактором которой является марганец. По кислородостойкости аэрококки занимают второе место после S.fаесаlis и находятся перед Е.соϊi.
Максимальная продукция перекиси водорода культурами аэрококков отмечается в ранний период логарифмической фазы культуры. У аэрококков - сильных продуцентов пероксида водорода, стационарная фаза развития культуры непродолжительная. Отмечается их высокая чувствительность к антибиотикам.
Химический состав.
Клеточная стенка аэрококков содержит глюкозу, галактозу, галактозамин и не содержит рамнозу, глицерол или рибитол. Определено одинаковое содержание Г+Ц пар в ДНК аэрококков и педиококков, равный 41-43%. Содержание Г+Ц пар в ДНК аэрококков колебался в границах 39,5-42,0%. У аэрококков, выделенных из грудного молока, содержимое Г+Ц пар - 39,9- 42,0%, из коровьего - 39,5-41,6%. Биологические свойства
Антагонистическую активность штамма Аеrососсus viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) проверяют по отношению 9 тест- штаммов - Stарhуlососсus аurеus 209p, Рrоtеus vulgаiϊs 401, Рrоtеus mirаbilis H 2091, Кlеbsiеllа рпеumопiае 320, Рsеudоmопаs аеrugiпоsа 1312, Shigеllа sошiеi, Shigеllа flехпеri 1046, Sаlmопеllа tурhimurium 5710, Vibriо Nаg р 6078 - методом штриха на плотной питательной среде в чашках Петри.
Ампулу с культурой разводят 0,9% раствором натрия
хлорида, из расчета содержимого 2-Ю8 аэрококков в lмл и засевают штрихом по диаметру чашки с МПА, который содержит 1 % глюкозы и 0,4 мг/мл калия йодида. После инкубации посевов в термостате при температуре (36±1)°C на протяжении 48 часов перпендикулярно выросшей культуре аэрококков подсевают петлей Генле культуру тест-штаммов. После 24-х часов инкубации при температуре (36±1)°C зоны задержки роста тест-культуры измеряют от края штриха к началу роста тест-культуры.
Зоны угнетения роста тест-штаммов должны быть не меньше чем 7 мм для Рsеudоmопаs аегаgiпоsа 1312 и не меньше чем 15 мм для всех других культур, в сравнении с 5 мм и 10 мм прототипа.
Оксидазная активность. С антагонистической активностью штама коррелирует показатель оксидазной активности, который определяют по способности аэрококков изменять окраску крахмала в составе питательной среды с йодидом калия. Диаметр посинения крахмала вокруг штриха Аеrососсus viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) составляет не меньше 30 мм.
Способность к адгезии iп vitrо изучали на переживающей культуре эпителиоцитов кишечника кроликов и белых беспородных мышей по общепринятой методике. После часовой инкубации при 37° С культуры эпителиоцитов вместе с аэрококками штаммов Аеrососсus viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) и Аеrососсus viridапs 167 (р.н. ИМВ B-7041) готовили препараты для электронной микроскопии. Степень адгезии оценивали по мазкам, окрашенным 1% раствором тулоидинового синего. При этом определяли количество клеток, которые находятся в состоянии контакта с аэрококками, и интактных. Результаты приведены в таблице.
Таблица 1
Адсорбционная способность штаммов Аеrососсus viridапs 167K
(р.н. ИМВ B-7069) и Аеrососсus viridапs 167( р.н. ИМВ B-7041) к энтероцитам кроликов и белых мышей
В соответствии с приведенными данными оба штамма аэрококков одинаково активно адсорбировались на энтероцитах как кролика, так и мыши, но заявленный штамм демонстрировал более высокую эффективность в сравнении с прототипом.
Влияние на фагоцитарную активность полиморфноядерных нейтрофилов периферической крови. Продуктами метаболизма А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) являются вещества, необходимые в процессе осуществления фагоцитарной функции - перекись водорода, супероксиддисмутаза, лизоцимоподобные вещества, токсичные формы кислорода, а также гидроксильные радикалы.
Активность нейтрофильных гранулоцитов оценивали по фагоцитарной активностьи и индексом завершения фагоцитоза - килингом, что наиболее полно характеризует функциональную способность нейтрофильных фагоцитов за счет образования гранулоцитами токсичных форм кислорода, а также гидроксильного радикала. Супероксиддисмутаза связывает этот
кислород с водородом, образовывая перекись водорода. Процессы перекисного окисления ведут к повреждению мембран микроорганизмов, предопределяя их гибель.
Проведены две серии опытов iп vitrо с целью выяснения влияния ферментного комплекса А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) на фагоцитарную функцию полиморфноядерных нейтрофилов. Результаты представлены в таблицах.
Таблица 2
Влияние ферментного комплекса А. viridапs 167K
(р.н. ИМВ B-7069) в дозе 0,01 мл на фагоцитарную активность полиморфноядерных нейтрофилов в эксперименте iп vitrо (M ±m)
Примечание: *p<0,05;
ФА - фагоцитарная активность;
ФЧ - фагоцитарное число;
ФИ - фагоцитарный индекс;
ИЗФ - отношение ФЧ через 30 мин и ФЧ через 2 часа.
Как свидетельствуют приведенные данные, в 4 из 5-ти проведенных опытов отмеченное статистически достоверное повышение индекса завершения фагоцитоза при добавлении 0,01 мл ферментного комплекса А. viridапs ИМВ B-7069.
Таблица 3
Влияние ферментного комплекса А. viridапs 167K
(р.н. ИМВ B-7069) в дозе 0,02 мл на фагоцитарную активность полиморфноядерных нейтрофилов в эксперименте iп vitrо (M ±m)
Примечание: *p<0,05;
ФА - фагоцитарная активность;
ФЧ - фагоцитарное число;
ФИ - фагоцитарный индекс;
ИЗФ - отношение ФЧ через 30 мин и ФЧ через 2 часа.
Сравнивая данные, приведенные в таблицах 2 и 3, можно сделать вывод о дозозависимом стимулирующем влиянии ферментного комплекса А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) на
важнейшую, конечную стадию фагоцитоза - килинг. Доза 0,01 мл стимулирует килинг, не угнетая функции адгезии и поглощения.
Еще одним объектом данного изобретения является лечебное средство Виабак (Viаbас), содержащее терапевтически эффективное количество лиофилизованых вегетативных клеток штамма А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) в составе биоконцентрата. Согласно с обычной фармацевтической практикой, биоконцентрат преимущественно вводят в состав композиции совместно с одним или несколькими носителями (разнообразные лечебные, вкусовые, пищевые добавки и наполнители). Перечни пригодных для этой цели компонентов хорошо известны осведомленным специалистам, как и способы их смешивания. В частности, ими могут быть молочный сахар, фруктовый пектин, поливинилпиролидон, производные целлюлозы, стеарат магния, витамины, фруктовые порошки и т.п.
Для перорального употребления биоконцентрат в соответствии с этим изобретением может быть введен в состав капсул, таблеток или других пероральных врачебных форм. Для внешнего применения он может использоваться в виде мазей, лечебно- профилактических зубных паст и т.п.
Приведенные дальше примеры иллюстрируют изобретение, но никаким образом не ограничивают его.
Пример 1. Получение лиофилизированного биоконцентрата А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) (в дальнейшем биоконцентрат).
Оптимальный рост аэрококков наблюдается через 24 часа при (36 ± I)0C на мясо-пептонном агаре.
Состав среды для культивирования штамма следующий:
агар микробиологичний ГОСТ 17206-84 22г; глюкоза ГОСТ 6038-79 40г; пептон сухой ферментативный для бактериологического назначения ГОСТ 13805-76 Юг; вода дистиллированная ГОСТ 6709-72 lл.
Для приготавливания среды дистиллированную воду смешивают с пептоном и агаром. Смесь выдерживают 20-30 минут при комнатной температуре для набухания агара и кипятят 15-20 минут до его полного расплавления. Далее 30%- ным раствором уксусной кислоты устанавливают pH=3,8. После часового отстаивания среду декантируют через ватно-марлевый фильтр и добавляют глюкозу, после чего стерилизуют при температуре (ПО ± I)0C на протяжении 30 минут.
На питательной среде вырастают колонии диаметром 0,5-2,0 мм в виде плоских бесцветных дисков. После инкубации микробную массу смывают в асептических условиях путем добавления водного раствора стабилизатора. Проводят бактериоскопический и бактериологический контроль собранной микробной суспензии и лиофилизируют ее. .
Высушенную суспензию измельчают и расфасовывают в стерильную тару и герметизируют.
B I r биоконцентрата помещается до 5x1010 жизнеспособных клеток.
Полученный биоконцентрат представляет собой смесь лиофильно высушенных живых вегетативных клеток бактерии; стабилизатора, например желатины и сахарозы; сухих
компонентов питательной среды и биологически активных веществ, которые продуцируются штаммом.
В дальнейшем полученный биоконцентрат может использоваться сам по себе или в составе лечебного средства для профилактики и лечения разнообразных болезненных состояний.
Для культивирования А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) также можно использовать жидкую питательную среду, в частности МПБ с азото-амиачной добавкой (не менее чем 12 масс. 0Io). Хороший урожай культуры получают, если эта среда дополнительно содержит Tween-80 и никотиновую кислоту. Коррекцию рН раствора осуществляют с помощью 10%-нoгo аммиака и доводят до значения 6,2-6,4.
Для промышленного производства наиболее привлекательным для выращивания А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) является использование грибного отвара, что объясняется его умеренной ценой и промышленно значащим выходом готового продукта. Это в конечном счете отразится на удешевлении лечебного средства на основе А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) .
Пример 2. Использование биоконцентрата А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) для получения лечебного средства в форме таблетки.
Смешивают 20,0 г глюкозы, 20,0 г яблочного пектина и 32,0 г лактозы. Полученную смесь увлажняют раствором ячменно- солодового экстракта (4,5 г экстракта и 1,2 г воды), гранулируют, подсушивают, снова гранулируют, прибавляют Ir биоконцентрата, полученного в Примере 1, 1,3 г аскорбиновой кислоты и 0,9 г стеарата кальция. Смесь тщательно перемешивают и таблетируют, получая приятные на вкус таблетки, которые содержат 4,2 х 108
клеток А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) .
В дальнейшем полученные таблетки можно покрыть фармацевтично пригодным пленочным покрытием или использовать для получения порошка или микрогранул, которыми можно заполнить желатиновые капсулы.
Пример 3. Клиническое применение А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) .
3.1. Для оценки лечебных свойств А. viridапs 167K
(р.н. ИМВ B-7069) проведен эксперимент с моделированием дисбактериоза у крыс. Исследование, количественного и качественного состава микрофлоры желудка, тонкого и толстого кишечника крыс проводили общепризнанными методами.
В результате применения биоконцентрата А. viridапs 167K
(р.н. ИМВ B-7069) в составе корма отмечены восстановление нормального ценоза кишечника подопытных крыс, уменьшение количества условнопатогенных бактерий в толстой кишке, кишечная палочка с неизменными ферментативными свойствами высеивалась в 105-106, энтерококки в 106, практически отсутствовали гемолитические формы бактерий, спорообразующие формы бактерий высеивались как у контрольных животных, так и у тех, которые получали обычный корм (таблица 4). •
Таким образом, биоконцентрат А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) положительно влиял на показатели микрофлоры желудка, тонкого и толстого кишечника подопытных животных. Показатели микрофлоры у животных, которые получали исследуемый биоконцентрат как биологически активную добавку к корму существенным образом отличались от таких же в контроле, что позволяет сделать вывод о его благоприятном действии на
количественный и качественный состав микрофлоры желудочно- кишечного тракта.
Таблица 4
Показатели состава микрофлоры у крыс из расчета на Ir фекалий после 6 месяцев эксперимента
Примечание;
* и ** разность статистически достоверная при p>0,05
* между животными, которые получают спецкорм и интактными животными
** между животными, которые получают спецкорм и спецкорм с Б АД.
3.2. Применение биоконцентрата А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) для лечения стоматологических инфекций.
При лечении зубов с хроническим периодонтитом в стадии
ремиссии после медикаментозной и механической обработки корневых каналов и раскрытия верхушечных отверстий в корневых каналах оставляли турунды с раствором биоконцентрата [2 дозы биoкoнцeнтpaт2 (4,2 х 108 клеток), 2 мл дистиллированной воды, 0,5 мл димексида] под герметичной повязкой. Через двое суток при отсутствии клинических симптомов корневые каналы пломбировали пастоподобными материалами.
Лечение острых и хронических периодонтитов в стадии обострения проходило следующим образом. В первую посещаемость раскрывались кариозные пустоты, проводилась механическая и медикаментозная обработка корневых каналов. На последнем этапе корневые каналы промывались раствором биоконцентрата. Зуб оставляли открытым с целью оттока эксудата. Через трое суток при отсутствии симптомов воспаления в каналах оставляли турунды с раствором биоконцентрата под герметичной повязкой. Через 2-3 суток при отсутствии воспаления проводили пломбирование.
Проведенные исследования показали высокую эффективность биоконцентрата при лечении периодонтитов зубов: 138 зубов с хроническим периодонтитом в стадии ремиссии были вылечены за две посещаемости, 150 зубов с острым и хроническим периодонтитом в стадии обострения были вылечены за три посещения и лишь 12 зубов, рентгенограмма которых показала наличие гранулемы величиной с 0,5 на 0,5 см, были вылечены после четырех посещений.
3.3. Применение биоконцентрата А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) для лечения инфекций кожных покровов.
Биоконцентрат А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069)
использовался в отделении патологии новорожденных при лечении грудных детей с опрелостями третьей степени с некротическими изменениями. После орошения пораженных участков раствором биоконцентрата отмечалось быстрое заживление с дальнейшей эпителизацией без применения стереотипных методов лечения.
Продолжительность лечения составила семь суток, то есть в два раза быстрее, чем при использовании традиционных методов.
3.4. Лечение дисбактериозов.
Больным на дисбактериоз, вызванный такими возбудителями, как Stарh. аurеus, Сitrоbасtеr, Кlеbsiеllа + Рrоtеуs vulgаris, Еtеrоbасtеr назначались препараты А. viridапs 167K
(р.н. ИМВ B-7069) для внутреннего применения в количествах, которые зависели от тяжести состояния больного. Во всех случаях положительный эффект от такого лечения наступал уже на вторые сутки.
3.5. Лечение острой дизентерии, эшерихиоза и сальмонеллеза.
Больным на фоне традиционной терапии с целью купирувания повреждений слизистой толстой кишки и дисбиоза кишечника назначались препараты А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069). Препараты вводили внутренне и ректально в дозах, которые зависели от тяжести течения болезни. Результаты положительные.
3.6. Использование А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069) в гинекологии также дало хорошие результаты. Больным в возрасте от 4 до 17 лет с внутревагинальными дрожжевыми, хламидиозными и трихомонадными инфекциями назначали спринцевание раствором биоконцентрата дважды в день. После
курса лечения в подавляющем большинстве результаты были удовлетворительными - мазки второй и третьей степени чистоты.
Штамм А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069), как и лечебное средство Виабак (Viаbас) на основе лиофилизированных вегетативных клеток штамма А. viridапs 167K (р.н. ИМВ B-7069), проявляет антимикробную активность и является эффективным для лечения инфекционных поражений разной локализации.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)