Антибиотики и химиотерапевтические препараты - Алексей Сизенцов

а) образованием микробами органических кислот, спиртов или других продуктов обмена, происходящим в результате использования отдельных компонентов субстрата;

б) образованием и выделением в окружающую среду антибиотических веществ. К этой группе следует отнести явления паразитизма и хищничества, о которых говорилось выше. Антагонизм, связанный с образованием органических кислот, спиртов или других продуктов обмена в результате использования отдельных компонентов среды. У ряда микроорганизмов способность образовывать те или иные продукты жизнедеятельности в процессе эволюционного развития сопровождалась параллельной адаптацией их к относительно высоким концентрациям этих веществ. В результате различные по свойствам и химической природе продукты, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, служили им орудием в борьбе за существование, подавляя или тормозя рост конкурентных организмов. Многие микроорганизмы (бактерии, плесневые грибы и др.) образуют в процессе развития из углеродсодержащих компонентов субстрата органические кислоты, которые резко изменяют активную кислотность среды и тем самым препятствуют развитию организмов других видов.

Такое явление может наблюдаться, например, в процессе смены микрофлоры свежего молока. В свежевыдоенном коровьем молоке содержатся как молочнокислые, так и гнилостные бактерии. При этом соотношение их при хранении молока меняется по данным Войткевич (1940) в определенной последовательности: вначале в молоке все бактериальные группы развиваются как бы независимо одна от другой, причем группа гнилостных бактерий преобладает над остальными микроорганизмами. Затем в результате развития молочнокислых бактерий происходит накопление молочной кислоты и среда (в данном случае молоко) значительно подкисляется. В этих условиях наблюдается угнетение развития гнилостных бактерий, а затем их полная гибель. Преобладающее место в молоке начинают занимать молочнокислые бактерии. Отношение различных видов молочнокислых бактерий к подкислению субстрата также не одинаково. В первый период развития молочнокислых бактерий, когда значение рН молока еще не очень низкое, в большой степени развиваются стрептококки. Достигнув максимального развития, стрептококки подавляются палочковидными молочнокислыми бактериями, приспособленными к более высоким концентрациям молочной кислоты и, следовательно, к более низкому рН субстрата. Образование лимонной кислоты грибами, как отмечал в 1947 г. В. Н. Шапошников, имеет двоякое значение. С одной стороны, образование кислоты является специфическим приспособлением к созданию среды, наиболее благоприятной для развития гриба. С другой – резкий сдвиг рН субстрата в кислую зону является средством устранения конкурентной микрофлоры, главным образом бактериальной, в большинстве случаев не способной развиваться в кислой среде. Приведенные примеры показывают, что образование бактериями и плесневыми грибами органических кислот обеспечивает этим организмам преимущественные условия в острой конкурентной борьбе с другими микробами. Борьба с конкурентной микрофлорой может также осуществляться путем резкого подщелачивания среды. Некоторые виды бактерий благодаря специфическому использованию отдельных компонентов субстрата так подщелачивают среду, в которой они размножаются, что она становится неблагоприятной для развития других видов микробов. Например, при развитии уробактерий на мясо-пептонном агаре (МПА), содержащем от 1 % до 5 % мочевины, происходит дезаминирование последней. При этом выделяется аммиак в таком количестве, которого достаточно для того, чтобы затормозить развитие других микроорганизмов. Отсутствие роста других микробов объясняется тем, что выделенный аммиак сильно (до рН 9,3) подщелачивает субстрат. Уробактерии в этих условиях растут очень хорошо. При совместном культивировании уробактерий с Sarcina aurantica или Е. coli на МПА или даже в почве происходит полное отмирание сарцин и кишечной палочки.

Таким образом, как при лабораторном культивировании, так и в естественных условиях развития уробактерий в присутствии мочевины происходит значительное подщелачивание среды в «результате образования аммиака. Это приводит к подавлению некоторых видов окружающей микрофлоры и вместе с тем не оказывает отрицательного влияния на развитие самих уробактерий. Иногда наряду с кислыми продуктами обмена некоторые микроорганизмы (ацетоноэтиловые, ацетонобутиловые бактерии, дрожжи и др.) образуют нейтральные продукты обмена, например спирты, которые также могут тормозить развитие некоторых видов микробов. Итак, значительное снижение активной кислотности (рН) среды в результате образования органических кислот или резкое подщелачивание субстрата при использовании мочевины и других веществ, или, наконец, образование нейтральных продуктов обмена приводит к подавлению роста некоторых видов микроорганизмов и в определенных границах не препятствует развитию тех организмов, которые образуют эти вещества. Антагонизм, обусловленный образованием антибиотических веществ. Наиболее существенной и наиболее яркой формой антагонизма, широко распространенной в мире микроорганизмов, является образование специфических продуктов обмена, угнетающих или полностью подавляющих развитие организмов других видов. Такие вещества получили название антибиотиков. Явление антагонизма в мире микроорганизмов может быть широко использовано в практике здравоохранения и сельского хозяйства, здесь для этого имеются большие перспективы. Живые микробы-антагонисты находят применение в медицинской практике для борьбы с дисбактериозами и кандидомикозами, возникающими иногда при применении антибиотиков широкого спектра действия, для терапии и профилактики различных инфекционных заболеваний. Антагонизм между микроорганизмами привлекает внимание ученых и практиков сельского хозяйства для использования его в борьбе с фитопатогенными организмами, причиняющими немалый вред сельскохозяйственному производству.

3 Выделение продуцентов антибиотических веществ и методы определения их биологического действия

Выделение продуцентов антибиотиков может производиться из самых разнообразных субстратов: почвы, гниющих растительных и животных остатков, илов, воды озер и рек, воздуха и других источников. Наиболее же богата микроорганизмами, продуцирующими антибиотики, почва. Из нее большей частью и выделяют организмы-продуценты антибиотических веществ.

Перед чем начинать поиски продуцентов антибиотических веществ, перед тем, как приступать к выделению микробов-антагонистов, образующих антибиотики, из естественных мест их обитания, перед исследователем должна быть поставлена ясная цель. При этом возможны две основные задачи: во-первых, поиск продуцентов уже известных, описанных в литературе и используемых на практике антибиотиков, во-вторых, поиск новых антибиотиков, способных проявлять биологическое действие по отношению к конкретным организмам.

В зависимости от поставленной цели должны быть использованы и соответствующие методы поисков организмов-продуцентов тех или иных антибиотических веществ.

Итак, если перед исследователем стоит задача выделить микроорганизм, образующий уже известный антибиотик, то при этом необходимо руководствоваться следующими основными принципами:

1) каждый антибиотик образуется одним или несколькими определенными видами организмов.

2) каждый микроорганизм образует один или несколько вполне конкретных антибиотиков.

Образование антибиотиков – есть видовая специфика или, если говорить точнее то, особенность отдельных штаммов микроорганизмов.

Так, для поиска продуцента грамицидина С изучают не все бактериальные штаммы, а лишь штаммы спорообразующих бактерий, принадлежащие к Bacillus brevis; для выделения продуцента стрептомицина надо искать актиномнцеты, относящиеся к Streptomyces griseus; если надо выделить продуцент фумагиллина, необходимо найти плесневые грибы, принадлежащие к Aspergillus fitmigatus.и т.д.

Следовательно, при поиске продуцентов известных антибиотиков нет надобности выделять все организмы и изучать их антибиотические особенности. Достаточно при этом выделить микроорганизмы, принадлежащие к определенному виду (или видам). Надо иметь в виду, что некоторые антибиотики, например, относящиеся к b-лактамам (пенициллины, цефалоспорины и др.), могут образовываться как плесневыми грибами, так и некоторыми видами стрептомицетов и собственно бактерий. Однако этот пример не противоречит вышесказанному, а, наоборот, подтверждает положение о том, что известные антибиотики образуются вполне определенными видами (или штаммами) организмов, которые могут принадлежать к различным систематическим группам.