Влияние эритромицина и доксициклина на активность молекулярных форм малатдегидрогеназы активного ила

УДК 615.33:577.4

ВЛИЯНИЕ ЭРИТРОМИЦИНА И ДОКСИЦИКЛИНА НА АКТИВНОСТЬ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ФОРМ МАЛАТДЕГИДРОГЕНАЗЫ АКТИВНОГО ИЛА

© 2010 И.Ф. Шаталаев, З.Е. Мащенко

Самарский государственный медицинский университет

Поступила в редакцию 14.07.2010

В работе представлены данные о структурной организации и активности молекулярных форм ма-латдегидрогеназы водных микроорганизмов при действии эритромицина и доксициклина в зависимости от концентрации и времени инкубации в анаэробно-аэробных условиях. Ключевые слова: антибиотики, активность малатдегидрогеназы, водные микроорганизмы.

Производство антибиотиков в настоящее время занимает одно из ведущих мест в фармацевтической промышленности. Технология производства антибиотиков предусматривает значительный объем водопотребления. На разных этапах производства образуется высококонцентрированная технологическая вода, содержащая продукты биосинтеза антибиотиков. Кроме того, в зарубежной и отечественной литературе представлены данные о заметном увеличении содержании антибиотиков в воде городских коллекторов, особенно в утренние часы [2, 3, 4]. Многие антибиотики обладают низкой способностью к биологической деструкции, что обуславливает "проскок" сооружений биологической очистки и поступление полупродуктов распадов антибиотиков в водоемы.

Ключевое положение малатдегидрогеназы (L-малат: NAD-оксидоредуктаза, 1.1.1.37, МДГ) в окислительно-восстановительных процессах всех живых систем позволяет использовать информацию о структурной организации и активности фермента в качестве интегрального показателя функционального состояния микросообществ гидроэкосистем. Высокотоксичные компоненты технологической воды производства антибиотиков могут приводить к частичному или полному блокированию цикла Кребса на участке малат-оксалоацетат.

Целью данного исследования является изучение структурной организации и активность молекулярных форм (МФ) малатдегидрогеназы (МДГ) водных микроорганизмов при действии эритромицина и доксициклина в зависимости от

Шаталаев Иван Федорович - доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой химии фармацевтического факультета Самарского государственного медицинского университета;

Мащенко Зинаида Евгеньевна - кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры фармации Самарского медицинского института "Реавиз". E-mail: mzinaida@yandex.ru

их концентрации и времени инкубации в аэроб-но-анаэобных условиях.

Материалы и методы исследования. В качестве тест - организмов в экспериментах использовали активный ил регенератора первой секции аэраторов городской станции биологической очистки. К 100 мл активного ила добавляли водный раствор антибиотика (эритромицина и доксициклина в концентрации 50, 100 и 150 мг/г биомассы) и помещали на магнитную мешалку. Через каждый час (в течение 4-х часов) отбирали пробы по 10 мл. Далее 10 мл иловой суспензии (4550 мг сухого остатка) двухкратно отмывали от фоновых загрязнений водой очищенной, центрифугировали при 3000g в течение 10 мин. Осадок переносили в механический дезинтегратор (стеклянная ступка и пестик на шлифах) и проводили дезинтеграцию клеток ила 5 мин при 4 оС. Дезин-теграт переносили в колбу, добавляли тритон Х-305, колбу помещали на магнитную мешалку на 20 мин для солюбилизации фермента. Гомогенат центрифугировали при 5000g 10 мин.

В супернатанте определяли МФ МДГ методом электрофореза в плоских блоках 7,5% поли-акриламидного геля. В качестве электродного буфера использовали 1М трис-ЭДТА-боратный буфер (рН 9,2).

Выявление МФ МДГ проводили с помощью феназинметасульфат-тетразолиевой реакции в чашках Петри.

Путем прямой денситометрии определяли относительную активность каждой зоны во всех образцах на анализаторе фореграмм АФ-1 (Львовприбор).

Результаты и их обсуждение. Во всех сериях экспериментов МДГ представлена в виде одной фракции, которая по относительной электрофорети-ческой подвижности (ОЭП) соответствует МДГ-1.

Динамика изменения активности фермента в процентах во времени инкубации представлены в табл. 1 и рис. 1 и 2.

1578

Экология труда. Социально-гигиенические и социально-медицинские аспекты качества жизни

Таблица 1. Относительная активность МДГ-1 при действии антибиотиков

Концентрация антибиотика, мг антибиотика/ г биомассы Время инкубации, час

контроль 1 2 3 4

Эритромицин

50 15,0 25,6 29,3 15,9 13,5

100 22,0 27,8 7,1 13,2 30,5

150 26,0 27,8 8,8 14,2 22,4

Доксициклин

50 38,5 38,4 16,1 3,5 3,5

100 29,9 39,6 11,1 7,2 12,1

150 43,4 29,5 27,3 0 --

На рис.1 показаны данные изменения активности МДГ-1 при действии эритромицина в различных концентрациях в зависимости от времени инкубации. В течение первого часа инкубации отмечали увеличение активности МДГ,

далее в зависимости от концентрации антибиотика характер кривых меняется. При концентрации 50 мг/г биомассы наблюдали дальнейшую, почти двукратную активацию фермента, и после 3-х часов инкубации активность МДГ дости-

Рис. 1. Относительная активность МДГ-1 при действии эритромицина на биомассу активного ила

£

ей '.1Г ДЙ:йИ1^41Д1На ; 1 Г &ЮИ£С0Ь и щ иг дакги уь гим 11 г биомассы 150 иг доксицшк пинэ 11 г биа.'эссы

Рис. 2. Относительная активность МДГ-1 при действии доксициклина на биомассу активного ила

1579

гала уровня контроля. Увеличение концентрации эритромицина до 100 и 150 мг/г биомассы приводила к резкому ингибированию активности фермента на этапе 2-х часовой инкубации.

На рис. 2 показаны кривые изменения активности МДГ-1 микроорганизмов при действии доксициклина.

Отмечена незначительная активация фермента в течение первого часа аэрации при концентрации антибиотика 100 мг/г биомассы. Дальнейшая инкубация приводит к резкому ин-гибированию процессов дегидрирования мала-та. Концентрация антибиотика 50 и 150 мг/г биомассы оказывают токсическое действие, ингиби-руя МДГ-1 уже в первый час инкубации.

ВЫВОДЫ

1. Ингибирование МДГ-1 после первого часа инкубации с эритромицином в концентрации

100 и 150 мг/г биомассы происходит предположительно образовавшимися продуктами окисления антибиотиков.

2. Установлено прямое токсическое действие доксициклина на водные микроорганизмы во всех исследуемых диапазонах концентраций после первого часа инкубации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Электрофорез в разделении биологических макромолекул / Э. Гааль, Г. Медьеши, Л. Верецкеи. М.: Мир, 1982. 448 с.

2. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках: Учеб. М.: Изд-во МГУ; Наука, 2004. 528 с.

3. Тимофеева С.С. Энзимоиндикация качества очистки сточных вод в аэротеках// Химия и технология воды. 1987. Т. 9. № 5. С.445-448.

4. Sun Zhen-long, Chen Shao-wei, Wu Zhi-chao. Gongye yongshui yu feishui=Ind. //Water and Wastewater. 2003. Vol. 34. № 1. Pp. 33-35, 38.

INFLUENCE ERYTHROMYCIN AND DOXYCYCLINE ON ACTIVITY OF MOLECULAR FORM MALATDEHYDROGENASE OF ACTIVE SILT

© 2010 I.F. Shatalaev, Z.E. Mashenko

Samara State Medical University

In work data about the structural organization and activity of molecular form malatdehydrogenase water microorganisms under the action erythromycin and doxycycline in depending on concentration and time of incubation in anaerobic-aerobic conditions.

Key words: antibiotics, activity malatdegidrogenasa, water microorganisms.

Ivan Shatalaev, Dr.Sci.Biol., the Professor Managing Faculty of Chemistry of Pharmaceutical Faculty of the Samara State Medical University,

Zinaida Mashenko, the Candidate of Pharmaceutical Sciences, the senior Lecturer of Faculty of Pharmacy of Samara Medical Institute " Reaviz ". E-mail: mzinaida@yandex.ru

1580