Антибиотики и химиотерапевтические препараты - Алексей Сизенцов

Определение антибиотической активности методом серийных разведений можно производить и на чашках Петри. В пробирки, содержащие по 9 мл расплавленного питательного агара, вносят по 1 мл определенного разведения изучаемого антибиотика или культуральной жидкости. После тщательного перемешивания содержимое пробирки выливают в чашку Петри и дают агару застыть. Затем по поверхности пластинки штрихами производят посев тесторганизмов. Чашки выдерживают в термостате при оптимальной для используемых тест-организмов температуре в течение времени от 20 до 21 ч.

Преимущество этого метода по сравнению с пробирочным методом разведений состоит в том, что в данном случае каждое разведение изучаемого препарата может быть использовано для многих тест-организмов.

3.8.1.2 Диффузионные методы

Количественное определение антибиотиков диффузионными методами основано на способности антибиотических веществ диффундировать в агаровых средах и образовывать зоны, в которых не развиваются используемые тесторганизмы.

Величина зоны диффузии антибиотика зависит, прежде всего, от химической природы антибиотического вещества и его концентрации, состава агаровой среды, ее рН, температуры и других факторов, которые необходимо учитывать при проведении анализа.

Антибиотики-полипептиды, обладающие большой и сложной молекулой, диффундируют гораздо медленнее, чем, например, антибиотики ациклического строения или антибиотики тетрациклиновой природы и гетероциклического строения. Поэтому для количественного определения антибиотиков, трудно диффундирующих в агаризованных средах, необходимо подбирать условия, обеспечивающие лучшую их диффузию. К таким условиям можно отнести добавление к среде отдельных веществ, повышающих диффузию антибиотиков. Так, СаСl2 способствует повышению диффузии грамицидина С. Иногда чашки с агаром, тест-культурой и антибиотиком помещают на 20-24 ч в холодильник (4 °C); тест-организм в это время не развивается, а антибиотик диффундирует. Используя этот метод, можно примерно в два раза увеличить скорость диффузии антибиотика при нормальном периоде роста тест-организма.

Концентрации испытуемых антибиотиков не должны быть слишком высокими, так как установлено, что диаметр зоны задержки роста тест-организма есть линейная функция логарифмов концентрации антибиотика, но лишь в определенных пределах концентрации. Так, увеличение концентрации неомицина выше 5 % по существу не сказывается на величине зоны задержки роста тестмикроба.

Величина зоны задержки роста тест-организма зависит в определенной степени от длительности контакта антибиотика со средой (таблица 7).

Таблица 7 – Величина зон угнетения роста Str.aureofaciens в зависимости от времени контакта антибиотика (на бумажном диске с агаром) (по Teillon, 1953)

Анализы необходимо проводить через определенный интервал времени, так как между моментом посева тест-организма и началом его прорастания проходит какой-то промежуток времени, в течение которого антибиотик продолжает диффундировать в агар и оказывать биологическое действие.

Состав агаровой среды и ее рН также существенно влияют на величину образования зон задержки и рост тест-микроба. Стрептомицин, стрептотрицин, неомицин проявляют антибиотические свойства более сильно в щелочной среде (рН 7,5-8,0), тетрациклиновые антибиотики наиболее активны в слабокислой зоне (рН среды 6,3-6,4).

Наличие в среде ароматических аминокислот снимает биологическую активность антибиотика азасерина по отношению к Е.coli.

Плотность используемой культуры тест-организма должна быть постоянной для каждой серии опытов, ибо с повышением плотности клеток тесткультуры уменьшается величина зоны задержки ее роста, бактерии заметно влияют на процесс диффузии антибиотика ввиду того, что антибиотические вещества в определенной мере связываются этими организмами.

Применение в опытах постоянной плотности вегетативных микробных клеток и спор тест-организма в агаровой среде дает возможность получать зоны угнетения роста используемой тест-культуры соответствующей величины с резко очерченными краями.

Чаще всего для определения плотности микробных клеток и спор бактерий используют фотоэлектрокалориметр или стеклянный оптический стандарт, выпускаемый Государственным контрольным институтом им. Л.А. Тарасевича (ГКИ); стандарты соответствуют 5, 9, 10 и 11 единицам мутности. В качестве единицы мутности условно принята мутность взвеси тифозных бактерий, содержащая 100 млн. микробных тел в 1 мл. Однако при определении биологической активности антибиотиков в качестве тест-организмов чаще всего используют другие микробы, величина числового эквивалента мутности которых обычно не соответствует величине числового эквивалента мутности тифозных бактерий.

Разработаны соответствующие поправки, которые необходимо вносить при использовании взвеси спор тест-организмов в процессе определения биологической активности антибиотиков. Поправки по отношению к числовому эквиваленту мутности для взвесей тифозных бактерий следующие:

Споры L2 (типа B.subtilis) …1/12

Споры В.mycoides .....1/6

Споры В.mycoides (гладкий вариант) …1/5

Зная эти поправки, можно рассчитать число спор в 1 мл суспензии.

Так допустим, что плотность взвеси спор Вас. subtilis соответствует 5 единицам мутности стандарта ГКИ. Зная, что числовой эквивалент указанной мутности для взвесей тифозных бактерий составляет 100 млн/мл × 5 = 500 млн/мл и что соответствующий эквивалент для взвесей спор В.subtilis в 12 раз меньше, находим, что концентрация спор в исследуемой суспензии равна 500 млн/мл / 12 = 42 млн/мл.

Соблюдение указанных основных правил постановки опыта при определении биологической активности антибиотиков методом диффузии в агар позволяет получить вполне сравнимые результаты.

Среди диффузионных методов определения биологической активности наиболее широкое применение нашли три метода, рассматриваемые ниже.

Метод с использованием металлических цилиндриков . На поверхность питательного агара в чашках Петри или в специальных кюветах расставляют металлические цилиндрики (с внешним диаметром 8 мм, внутренним диаметром 6 мм и высотой 10 мм) из алюминия или нержавеющей стали. Как правило, питательный агар используют двухслойный: 1-й слой агара наливают из расчета 15 мл на одну чашку Петри (диаметр 9 см); 2-й слой агара, содержащий определенную плотность суспензии тест-организма, разливают на застывшую поверхность первого слоя агара по 5 мл на чашку. На застывшую поверхность второго слоя агара по специальному трафарету расставляют предварительно простерилизованные металлические цилиндрики (5-6 цилиндриков на чашку).

В одни цилиндрики вносят испытуемый раствор антибиотика, в другие – стандартный раствор того же антибиотика с известным числом мкг или единиц активности в 1 мл раствора. Обычно цилиндрики с испытуемым и стандартным растворами чередуют. Затем чашки или кюветы помещают в термостат при температуре, оптимальной для роста тест-организма на 20-24 ч, после чего измеряют диаметры зон задержки роста тест-микроба (рисунок 10). Расчет количества антибиотика в 1 мл раствора ведут или по стандартной кривой, полученной на полулогарифмической сетке, или по таблицам Дмитриевой (1958).

Рисунок 10 – Определение биологической активности антибиотиков диффузионным методом с использованием металлических цилиндриков

Метод с применением лунок в толще агара . В толще агаровой пластинки делают лунки диаметром 8 мм. используя пробочное сверло соответствующего диаметра или специально сделанное приспособление, состоящее из резиновой груши, в которую вставляют заостренную с одного конца металлическую трубочку с внешним диаметром 8 мм.

Блочки, надрезанные пробочным сверлом на всю глубину агаровой пластинки, удаляют с помощью стерильного скальпеля или специального крючка. В одни лунки вносят раствор испытуемого антибиотика, а в другие – стандартный раствор антибиотика (рисунок 11).

Метод лунок имеет некоторые преимущества по сравнению с первым методом (нет необходимости в очистке и стерилизации цилиндриков). При использовании цилиндриков, сделанных из алюминия, иногда может происходить взаимодействие кислых антибиотиков с металлом, что приводит к частичной или полной инактивации препарата. При работе с лунками это полностью исключено.

Рисунок 11 – Определение антибиотической активности препаратов в кюветах с использованием лунок в толще агара

При работе с цилиндриками возможно (особенно у начинающих исследователей) подтекание раствора антибиотика из-под неправильно поставленных цилиндриков, что приводит к образованию расплывчатых зон неправильной формы. Метод лунок не дает подобных эффектов.