X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018
LD50 КАК ПОКАЗАТЕЛЬ БАКТЕРИЦИДНОГО ДЕЙСТВИЯ АНТИБИОТИКОВ.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Устойчивость микроорганизмов к действию антибиотиков может быть вызвана несколькими причинами. Во-первых, при воздействии антибиотика на популяцию основная масса клеток гибнет (если антибиотик обладает бактерицидным действием) или прекращает развитие (если антибиотик обладает бактериостатическим действием), в то же самое время устойчивые к антибиотику единичные клетки продолжают беспрепятственно размножаться, передавая устойчивость по наследству, тем самым давая начало новой устойчивой к антибиотику популяции [1].
Во-вторых, у чувствительных к антибиотику микроорганизмов может происходить процесс адаптации к вредному воздействию антибиотического вещества. В этом случае может наблюдаться, с одной стороны, замена одних звеньев обмена веществ микроорганизма, естественный ход которых нарушается антибиотиком, другими звеньями, не подверженными действию препарата. При этом микроорганизм также не будет подавляться антибиотиком. С другой — микроорганизмы могут начать усиленно вырабатывать вещества, разрушающие молекулу антибиотика, тем самым нейтрализуя его действие. Например, ряд штаммов стафилококков и спороносных бактерий образует фермент пенициллиназу, разрушающий пенициллин с образованием продуктов, не обладающих антибиотической активностью. Это явление называется энзиматической инактивацией антибиотиков.
Кроме того, есть штаммы микроорганизмов, которые содержат в своих клетках так называемые R-факторы, или факторы резистентности (устойчивости). Распространение R-факторов среди болезнетворных бактерий в наибольшей степени снижает эффективность лечения многими антибиотиками по сравнению с другими видами микробной устойчивости, так как обусловливает устойчивость одновременно к нескольким антибактериальным веществам [2].
Все эти факты говорят о том, что для успешного лечения антибиотиками следует перед их назначением определять антибиотикорезистентность болезнетворных микробов,- а также пытаться преодолевать лекарственную устойчивость микробов.
С целью оценки влияния бактерицидных антибиотиков на жизнедеятельность микроорганизмов, были использованы штаммы на основе родительских клеток Escherichia coli K12 MG1655 и SalmonellatyphimuriumLT2, несущих плазмиды pSoxS::lux и pKatG::lux, что обеспечивает индукцию свечения при активации промоторов окислительного стресса soxS и katG, соответственно.
В качестве исследуемых антибиотиков были использованы препараты β-лактамного (бициллин-3, амоксициллин, цефалексин, цефазолин, цефотаксим, цефтриаксон, цефоперазон, цефепим, азитромицин), тетрациклинового (доксициклин), аминогликозидого (канамицин) рядов, выпускаемые российскими производителями ОАО «Синтез», ОАО «Барисовский завод медицинских препаратов», ПАО «Биосинтез», ООО «Микрофарм». Исходная концентрация всех антибиотиков составляла 0,01 г/мл.
Для оценки бактерицидного действия антибиотиков суточные культуры используемых штаммов с LB-агара переносили в LB-бульон и подращивали на инкубаторе-встряхивателе Stat Fax 2200 (Awareness, США) при температуре 37 оС в течение 90 минут для достижения экспоненциальной фазы роста. В лунках планшета готовили серийные водные разведения исследуемого антибиотика с конечным объемом 10 мкл, при этом контролем служили лунки, содержащие только воду. Далее во все лунки вносили по 90 мкл подготовленных бактериальных штаммов и планшет помещали на сутки в термостат при температуре 37 оС, после чего учитывали оптическую плотность.
Анализ данных бактерицидного метода производился путём расчета показателя LD50 представленных в таблице 1 (LD50 - средняя доза вещества, вызывающая гибель половины членов испытуемой группы).
Таблица 1 – Показатели LD50 для использованных штаммов (мг/мл).
|
Антибиотики |
Штаммы |
|||
|
Salmonella typhimuriumLT2 pSoxS::lux |
Salmonella typhimuriumLT2 pKatG::lux |
E. coliК12 MG1655 pSoxS::lux |
E. coliК12 MG1655 pKatG::lux |
|
|
Амоксициллин |
8,05*10-3 |
5,59*10-3 |
6,42*10-3 |
3,62*10-3 |
|
Бициллин-3 |
2*10-3 |
5,98*10-3 |
7*10-3 |
6,64*10-3 |
|
Цефалексин |
1,4*10-4 |
7*10-4 |
15*10-4 |
79*10-4 |
|
Цефазолин |
4*10-4 |
11*10-4 |
7*10-4 |
9*10-4 |
|
Цефотаксим |
4,2*10-6 |
20*10-6 |
5*10-6 |
120*10-6 |
|
Цефтриаксон |
3,3*10-6 |
14,7*10-6 |
0,95*10-6 |
3,5*10-6 |
|
Цефоперазон |
7,1*10-3 |
1,35*10-3 |
4,1*10-3 |
7,3*10-3 |
|
Цефепим |
39,3*10-7 |
6,99*10-7 |
39,7*10-7 |
16,28*10-7 |
|
Канамицин |
62,4*10-7 |
8*10-7 |
14,42*10-7 |
5,82*10-7 |
|
Доксициклин |
6*10-3 |
5,78*10-3 |
10*10-3 |
2,7*10-3 |
|
Азитромицин |
7,2*10-6 |
2,5*10-6 |
9,7*10-6 |
2,62*10-6 |
С целью анализа данных бактерицидного действия, антибиотики удобно разделить на три группы: первая группа – антибиотики с высокой степенью бактерицидности, LD50 < 10-7 - 10-6 (цефотаксим, цефтриаксон, цефепим, канамицин, азитромицин), вторая группа – антибиотики с средней степенью бактерицидности, LD50 < 10-5 – 10-4 ( цефалексин, цефоперазон), третья группа – антибиотики с низкой степенью бактерицидности, LD50 < 10-3 и выше (амоксициллин, бицилин-3, цефоперазон, доксициклин). Ранжирование антибиотиков по соответствующим группам (рисунок 1) производилось путем нахождения сравнительного значения бактерицидности в отношении четырех штаммов микроорганизмов: Salmonella typhimuriumLT2 pSoxS::lux, Salmonella typhimuriumLT2 pKatG::lux, E. coliК12 MG1655 pSoxS::lux и E. coliК12 MG1655 pKatG::lux при концентрации антибиотика 9,77*10-6, а также согласно таблице 1.
Рисунок 1 – Группы бактерицидного действия антибиотиков согласно показателю LD50 при концентрации антибиотиков 9,77*10-6 (мг/мл)
Проанализирован данные бактерицидного метода можно сделать вывод, что высокой степенью бактерицидности, при концентрации антибиотика 9,77*10-6 (мг/мл) обладают: канамицин – 0,375, цефтриаксон – 0,321, доксициклин – 0,217, цефепим – 0,099; в группу антибиотиков со средней бактерицидностью вошли: цефалексин – 0,976, цефазолин – 0,943, азитромицин – 0,711, цефотаксим – 0,407; а низкой степенью бактерицидности в отношение исследуемых штаммов обладают: амоксициллин – 1,054, цефоперазон – 1,04 и бициллин-3 – 1,02, где цифрами указано среднее значение бактерицидности в отношение четырех исследуемых штаммов. Полученные данные свидетельствуют о том, что антибиотики одной группы и сходного строения по-разному действуют на клетку микроорганизма, вызывая различное бактерицидное действие, что связано как с механизмом действия антибиотика.
Список литературы:
1. Волосовец А.П., Кривопустов С.П., Юлиш Е.И. «Современные взгляды на проблему антибиотикорезистентности и ее преодоление в клинической педиатрии». «Новости медицины и фармации» 2008. – 2013 г.
2. Кукес В.Г., Стародубцев А.К. Клиническая фармакология и фармакотерапия 2-е издание: Изд. Группа «ГЭОТАР Медиа», 2014.-631с.
3. Страчунский Л.С., Козлов С.Н. Современная антимикробная химиотерапия. Руководство для врачей. Москва - 2004.-540с.