Антибиотики

Экспериментальные инфекции

admin — Thu, 26 Aug 2010 12:07:52 +0000

Экспериментальные инфекции вызывают, вводя животному при стандартных условиях известное количество патогенных бактерий с известной вирулентностью. Обычно идеальными лабораторными животными являются мыши: они дешевы и четко реагируют на заражение. Существует много моделей экспериментальных инфекций. Наиболее распространенной является модель септицемии, вызываемой внутрибрюшинным заражением мышей культурой патогенной бактерии, с последующим определением суточной дозы антибиотика, введенного исследуемым способом, при которой излечивается 50% животных. Эффективную дозу обозначают ЭД50 и выражают в миллиграммах антибиотика на килограмм массы тела животных. Количество вводимых бактерий должно быть достаточно велико, чтобы вызвать гибель всех зараженных нелеченых животных за определенное время, обычно за 2—3 дня. Информацию относительно фармакологических свойств антибиотика можно получить, варьируя способ его введения и интервал между заражением и началом лечения. Наиболее распространены следующие схемы лечения экспериментальной септицемии.
1. Внутрибрюшинно — Подкожно (внутримышечно). Этот подход заключается во внутрибрюшинном введении патогенного организма и подкожном или внутримышечном введении антибиотика. Если вещество активно, это означает, что оно. 1) способно распространяться от места введения в различные инфицированные ткани (после подкожного или внутримышечного введения); 2) присутствует в крови и в тканях в активной форме в достаточно высоких концентрациях и достаточно долго, чтобы подавить рост бактерий до того, как инактивируется в результате биохимических превращений и будет выведено из организма.
2. Внутрибрюшинно — Перорально. В этом случае патогенный организм вводят внутрибрюшинно, а антибиотик — внутрь. Выздоровление животных указывает на способность продукта всасываться из желудка или кишечника, поступать из кровотока в ткани в концентрациях, достаточных для подавления роста бактерий. Кроме того, эффективность вещества при этой схеме показывает, что оно не инактивируется кислым содержимым желудка или присутствующими в желудке гидролитическими ферментами.
Иногда используют схему «внутрибрюшинно — внутрибрюшинно», когда и патогенный организм, и антибиотик вводят внутрибрюшинно. Если лечение оказывается эффективным, это означает, что антибиотик активен в отношении данного микроорганизма в условиях in vivo, т. е. что он не инактивируется в живых клетках. Во всем остальном схема «внутрибрюшинно — внутрибрюшинно» мало чем отличается от определения активности в пробирке: в ней пробиркой служит просто брюшная полость. Поэтому данная схема имеет небольшое значение для предсказания истинной эффективности антибиотика.
При любой из схем лечение можно проводить либо одновременно с заражением, либо немедленно после заражения, либо через различные интервалы времени. В первом случае определяется профилактическое действие, а во втором — истинное лечебное действие препарата.
При обработке результатов опытов по экспериментальным инфекциям необходимо помнить, что их прогностическое значение является по сути дела только качественным. Они указывают на вероятность того, что антибиотик будет эффективен, но не дают информации о дозах, достаточных для клинического применения.
Модель септицемии имеет то преимущество, что с ее помощью получаются воспроизводимые результаты в различных лабораториях, и, следовательно, она является полезным методом сравнения разных антибиотиков, особенно в том случае, когда они имеют близкую структуру. Однако эта модель не годится для некоторых типов заболеваний, в особенности хронических и местных, таких как инфекции мочевых путей или туберкулез легких. В этих случаях необходимо использовать специальные модели, такие как пиелонефрит (инфекция мочевых путей и почек) у крыс, который можно вызвать разными способами и который сходен с хроническим заболеванием, или экспериментальный туберкулез морских свинок или мышей, который также развивается медленно. В этих случаях эффективную дозу определяют не только на основании процента выживших животных: во внимание принимают и другие параметры,такие как количество бактерий в очаге инфекции и продолжительность жизни животных.
Другим типом экспериментальных инфекций, часто используемых в лаборатории, являются так называемые местные инфекции, к которым относятся экспериментальные раневые инфекции или ожоги и инфекции роговой оболочки глаза кролика.

Путь антибиотика из лаборатории в клинику

admin — Mon, 09 Aug 2010 12:04:44 +0000

Предположим, что в результате поиска новых антибиотиков в соответствии с программой, описанной в предыдущем разделе, мы нашли одно или несколько веществ с интересной антибактериальной активностью в опытах in vitro и что мы хотим получить из этого вещества (веществ) препараты, которые можно использовать в медицинской практике. Ясно, что перейти непосредственно к клиническим испытаниям соединения, активного in vitro, нельзя по этическим соображениям. Экспериментальное введение новых соединений человеку возможно лишь при условии, что есть веские основания считать их потенциально Полезными, а их переносимость установлена в опытах на разных животных.
Поэтому из тестируемых соединений необходимо отобрать перспективные препараты, определив их эффективность при лечении животных, зараженных патогенными бактериями. При исследовании новых лекарственных препаратов экспериментальная модель никогда не бывает адекватна реальной ситуации. Поэтому данные, полученные в опытах с экспериментальными инфекциями, нельзя прямо переносить в условия клиники, но эти данные помогают принять оптимальное решение, особенно при сравнении эффективности и токсичности препарата для одного и того же вида животного.

Биосинтез

admin — Sat, 24 Jul 2010 12:04:17 +0000

Некоторые штаммы-продуценты способны включать в молекулу антибиотика предшественники, сходные с «природными» предшественниками, синтезированными самим штаммом. Примером такого рода является биосинтез пенициллина V после добавления фенилацетата к культуральной жидкости штамма, образующего пенициллин G. Соединение мутационного и биосинтетического подходов называют мутационным биосинтезом или мутасинтезом. Он состоит в генетическом превращении штамма-продуцента в мутант, называемый идиотрофом; этот мутант не может синтезировать антибиотик, если в культураль-ную среду не добавлено вещество, соответствующее какой-то составной части молекулы этого антибиотика. Добавляя к среде аналоги составной части, с помощью такого штамма можно получить другие антибиотики. Этот подход в течение нескольких лет используют для поисков новых аминогликозидных антибиотиков.

Получение аналогов известных продуктов

admin — Sun, 11 Jul 2010 12:03:50 +0000

Программа отбора, о которой мы говорили до сих пор, направлена на обнаружение новых соединений, обладающих антибиотической активностью. Но такая программа может иметь своей целью и выделение соединений, сходных с известными антибиотиками, но отличающихся от них небольшими модификациями структуры, которые могут улучшить их свойства.
Для получения аналогов известных антибиотиков используют три подхода: 1) синтез, 2) получение мутантов, 3) биосинтез.

Организационные факторы

admin — Tue, 22 Jun 2010 12:01:21 +0000

Эти факторы определяют, как должна быть организована исследовательская программа. Любой перспективный антибиотик должен обладать по крайней мере следующими свойствами: должен быть 1) новым и патентоспособным препаратом и 2) активным в отношении экспериментальных инфекций животных, но 3) не должен оказывать серьезного токсического действия в дозах, используемых в химиотерапии.
Хотя описанные выше программы направлены на увеличение вероятности обнаружения новых активных продуктов, они, конечно, не гарантируют, что любой обнаруженный активный препарат будет новым. Точно так же никоим образом они не могут гарантировать, что продукты, активные in vitro в отношении бактерий, окажутся эффективными при лечении экспериментальных инфекций или что они будут нетоксичными. Наличие описанных выше трех основных свойств должно быть проверено для любого предполагаемого нового препарата.
Мы можем представить проблему в том виде, как она возникает на этом этапе, задав другие вопросы. Нужно ли сначала определять эффективность и нетоксичность продукта, а потом его новизну или это лучше делать в обратном порядке? Точно так же, поскольку свойства, характеризующие данный антибиотик и отличающие его от всех других препаратов, весьма многочисленны и их изучают с помощью различных методов, дающих информацию разного типа, что нужно исследовать сначала, а что потом? Эти два вопроса иллюстрируют тот факт, что программа первичного отбора должна быть составлена из набора подпрограмм, использующих разные методы и направленных на получение информации относительно одного или нескольких из трех необходимых свойств препарата (новизны, эффективности, отсутствия токсичности). Важно решить вопросы организации этих программ таким образом, чтобы они были наиболее эффективными, т. е. давали нужную информацию при наименьших усилиях и наименьшей стоимости.
Программы отбора, используемые в различных исследовательских лабораториях, различаются по последовательности этапов; это связано в первую очередь с различиями в научных интересах сотрудников, с их квалификацией и опытом работы данной исследовательской группы в прошлом. Тем не менее можно сделать некоторые заключения общего характера: 1) определить, является ли данный препарат новым или он был известен и ранее, бывает обычно сложнее, чем оценить его эффективность или токсичность; 2) разные свойства антибиотика имеют разное значение для его идентификации; кроме того, некоторые из этих свойств можно определить с использованием не очень чистых препаратов, а для определения других необходимы препараты высокой степени чистоты.
Стоимость теста прямо связана с количеством, и — в еще большей степени — со степенью чистоты анализируемого образца. Идеальной можно было бы считать такую программу отбора, при которой одновременно определялись бы свойства продукта и осуществлялась его идентификация с использованием небольших количеств неочищенного препарата.

Использование новых методов отбора

admin — Fri, 04 Jun 2010 12:00:24 +0000

При прочих равных условиях вероятность обнаружения нового антибиотика зависит от используемого теста в том смысле, что эта вероятность выше, если данный тест позволяет обнаружить активности, не выявляемые обычными методами.
Рассмотрим в качестве примеров хорошо известные факты. При выращивании на синтетических средах обнаруживаются антиметаболиты, которые часто оказываются неактивными, если используются сложные среды. Отбор зависит от рН среды. Преимущественно отбираются вещества с изоэлектрической точкой» близкой значению рН среды, поскольку антибиотики часто обладают максимальной активностью именно в изоэлектрической точке.

Изменение условий культивирования

admin — Sat, 22 May 2010 11:59:27 +0000

Первым этапом в каждой программе отбора является выделение микроорганизмов из почвы с последующим выращиванием тестируемых колоний обычно в жидкой среде. Предположим, что выделенные микроорганизмы принадлежат к редкому роду, который, вероятно, отличается генетически от обычных родов. Известно, что вторичные метаболиты не являются незаменимыми веществами и у микроорганизма нет необходимости синтезировать их только потому, что он обладает нужной для этого генетической информацией. Многие вторичные метаболиты синтезируются уже после прекращения роста клеток, т. е. в идиофазе. Часто их синтез контролируется такими механизмами, как репрессия конечным продуктом, С-катаболитная репрессия, N-репрессия, Р04-репрессия. Поэтому недостаточно найти микроорганизм с новым геномом: необходимо вырастить его в условиях, при которых происходит максимальная экспрессия генома.
Вообще говоря, эти условия отличаются от тех, которые обеспечивают быстрый рост. Поэтому необходимо инкубировать культуру в течение какого-то времени после прекращения роста, причем так, чтобы в идиофазе уровень источников углерода и азота и концентрация РО4 были не слишком высокими.

Качественные факторы

admin — Fri, 07 May 2010 11:55:07 +0000

Эти факторы можно подразделить на три категории: 1) поиск новых организмов-продуцентов, 2) изменение условий культивирования и 3) использование новых методов отбора.
Широко распространено мнение, что если продолжать выделять и испытывать те же микроорганизмы, что и последние 30 лет, то вероятность открытия новых антибиотиков будет очень мала. Это мнение основано на неутешительном опыте по-вторного обнаружения уже известных антибиотиков — к несчастью, довольно распространенном. К настоящему времени выделено по крайней мере 7 000000 организмов-продуцентов, описано и частично охарактеризовано более 3000 различных антибиотиков и около 100 новых антибиотиков описывается каждый год. Однако многие специалисты считают, что не все типы антибиотиков, существующие в природе, уже открыты, и что шансы обнаружить новые химические соединения значительно возрастут, если мы будем исследовать необычные, редкие микроорганизмы. Это мнение основано на результатах практических наблюдений и на представлении о том, что структура вторичных метаболитов микроорганизмов является выражением генетических свойств соответствующих видов продуцентов.
В связи с этим возникают две проблемы: одна теоретическая, а другая практическая. Теоретическую проблему можно сформулировать следующим образом: как далеки друг от дру- га должны быть две группы микроорганизмов по таксономической или, точнее, по эволюционной шкале, чтобы их вторичные метаболиты достаточно сильно отличались друг от друга. Известно, что вторичные метаболиты, в том числе и метаболиты с антибиотической активностью, совершенно различны у бацилл, актиномицетов и мицелиальных грибов (три большие группы продуцентов антибиотиков). Представители этих групп широко использовались при поиске новых антибиотиков, поэтому необходимо внутри них выделить подгруппы (роды), которые исследовались не столь детально. Отсюда вытекает практическая проблема: редкие роды микроорганизмов не были исследованы потому, что их представителей трудно выделить и вырастить.
Описаны многие методы и программы отбора, которые, вероятно, должны способствовать выделению из почвы представителей редких родов, в особенности родов, относящихся к актиномицетам.

Количественные факторы

admin — Tue, 20 Apr 2010 11:54:21 +0000

Количественные факторы действуют строго пропорционально. При прочих равных условиях, чем больше исследовано куль-туральных жидкостей, тем больше вероятность обнаружения полезного продукта. Ограничивающим обстоятельством здесь является стоимость исследований. Однако количество выделенных и исследованных штаммов можно значительно увеличить, если использовать автоматизированные методы и микроопределения.

Оригинальность программы

admin — Tue, 06 Apr 2010 11:54:05 +0000

Если не считать некоторых технических новшеств, описанная процедура поиска новых антибиотиков мало чем отличается от той, которая использовалась около 30 лет назад, когда разрабатывались первые такие программы. Однако получить и внедрить в медицинскую практику новые антибиотики стало еще труднее. Во-первых, новый антибиотик может быть допущен к производству только в том случае, если он лучше по своим свойствам, чем уже имеющиеся препараты. Во-вторых, критерии, по которым отбираются новые препараты и которые устанавливаются органами здравоохранения, стали еще более строгими, поэтому многие новые антибиотики не находят применения в клинике, хотя раньше их сочли бы вполне пригодными. В результате вероятность успешного завершения программы становится все меньше и меньше. Поэтому исследователи направляют свои усилия на поиск технических или принципиальных новшеств, которые существенно улучшили бы программу. Предложения, выдвигаемые различными экспертами, связаны с тремя категориями факторов: 1) количественными, 2) качественными и 3) организационными.