Влияние ионогенных поверхностно-активных веществ на чувствительность S. albus и E. coli к пенициллину

УДК 577.15.013

ВЛИЯНИЕ ИОНОГЕННЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ S. albus И E. coli К ПЕНИЦИЛЛИНУ

Э. Р. Сафарова, С. С. Бакшеева, В. А. Бурлаков, В. В. Егоров

Исследовано влияние катионного и анионного ПАВ, а также их смесей с антибиотиком -6-аминопенициллановой кислотой на рост клеток S. albus и E. coli. Найдено торможение роста клеток S. albus в мицеллярных растворах ПАВ, более значительное при добавлении антибиотика, который сам по себе не влияет на культуру. В случае E.coli торможение роста наблюдается только в системе катионный ПАВ - антибиотик. Обнаруженные эффекты связаны с иммобилизацией антибиотика в мицеллах ПАВ, в результате чего облегчается его транспорт через клеточные мембраны и затрудняется инактивация пенициллиназой бактерий.

В последние годы в ветеринарии и медицине вообще все более актуальной становится проблема преодоления резистентности живых организмов, в том числе микроорганизмов, к антибиотикам. Например, такой доступный и относительно дешевый препарат, как пенициллин, без дополнительной модификации сегодня малоэффективен в отношении многих возбудителей заболеваний. Известны способы химической модификации антибиотиков, однако этот процесс достаточно сложен и в ряде случаев может привести к снижению активности препарата. Одним из простых и эффективных способов является физическая модификация антибиотиков, например посредством иммобилизации в мицеллах органических поверхностно-активных веществ (ПАВ). Такие вещества сами могут проявлять бактериостатическое и бактерицидное действие [3].

Цель настоящей работы - изучение влияния ионоген-ных ПАВ на чувствительность к пенициллину культур S. albus и E. coli, устойчивых к данному антибиотику, так как они продуцируют особый фермент - пенициллиназу [2].

В работе использовали пенициллин в виде 6-аминопе-нициллановой кислоты (6-АМПК), которую получали из ее натриевой соли осаждением соляной кислотой в водном растворе с последующим отделением и высушиванием. На основе полученного препарата готовили растворы (10, 20 и 30 мол.%).

В работе применяли суточные бульонные культуры S. albus (штамм Эксудат 2) и E. coli (штамм К-99), ани-онактивное поверхностно-активное вещество (АПАВ) -калиевую соль додецилового полуэфира итаконовой кислоты

С12Н25ООССН2С(СООК)=СН2

и катионное поверхностно-активное вещество (КПАВ) -хлорид К,К-диметил,К-метакрилоилэтил,додецилацетилам-мония

СН2=С(СН3)СООС2Н4М+(СН3)2СН2СООС12Н25 Cl-.

Концентрации растворов ПАВ выбирали в диапазоне критических концентраций мицеллообразования (ККМАПАВ = 610-4 моль/л, ККМкпав = 1,810-3 моль/л).

Методика эксперимента следующая. Суточную бульонную культуру бактерий высевали на МПА и подтитровы-вали исследуемый препарат. После суточной инкубации в термостате при 37° измеряли зону задержки роста (ЗЗР) в миллиметрах.

В преварительных опытах было подтверждено, что исследуемые культуры бактерий резистентны к 6-АМПК. Установлено, что КПАВ и АПАВ не влияют на E. coli, но тормозят рост S. albus (табл. 1).

В табл. 2 представлены данные изучения роста бактерий в присутствии смесей ПАВ с 6-АМПК. Видно, что в случае АПАВ максимальный эффект наблюдается в области концентраций указанного соединения выше ККМ при использовании 20 мол. % раствора 6-АМПК. Поскольку ниже указанной концентрации ПАВ зона задержки роста практически отсутствует, можно полагать, что эффективным является антибиотик, включенный в мицеллы ПАВ, причем именно в таких количествах, которые могут солюбилизироваться мицеллами.

Восстановление чувствительности устойчивых штам-

Т а б л и ц а 1 Влияние ПАВ на рост культуры S. albus

ПАВ Концентрация ПАВ105, моль/л ЗЗР, мм

АПАВ 6 -

60 1-2

100 1-2

КПАВ 100 4-5

180 6-7

1500 10

Т а б л и ц а 2 Влияние системы ПАВ - 6-АМПК на рост бактерий

Культура Концентрация ПАВ103, моль/л Концентрация 6-АМПК, мол% ЗЗР, мм

S. albus 1 (АПАВ) 10 8

20 13

30 7

1 (КПАВ) 10 -

20 2-3

30 5

15 (КПАВ) 10 4

20 13

30 10

E. coli 1 (КПАВ) 10 2-3

20 -

30 4-5

1,8 (КПАВ) 10 2-3

20 -

30 -

1 (КПАВ) 10 5-6

20 7

30 7-8

мов стафилококка к пнициллину в присутствии анионак-тивного ПАВ наблюдали ранеее Елинов и Строев [2]. Авторы полагали, что такой эффект является результатом ингибирующего действия АПАВ на пенициллиназу вследствие образования комплекса фермент-ПАВ. Нами была показана способность АПАВ как активировать, так и ин-гибировать ферменты в результате адсорбции на белковой глобуле, в частности в районе ее активного центра, причем последний эффект проявляется в диапазоне низких концентраций АПАВ, ниже ККМ. В этой связи обнаруженный эффект торможения роста бактерий выше ККМ может быть в первую очередь результатом включе-

ния 6-АМПК в мицеллы ПАВ с последующим эффективным транспортом через мембрану минуя пенициллиназу, поскольку ПАВ являются мембранотропными соединениями.

Как показано в табл. 2, система КПАВ - 6-АМПК оказывает заметное влияние на рост S. albus. Как и в предыдущем случае максимальный эффект проявляется в области концентраций ПАВ выше ККМ при концентрации антибиотика 20 мол. %, т.е и в этом случае наиболее активным является 6-АМПК, включенный в мицеллы ПАВ. При этом следует отметить, что относительный эффект увеличение зоны задержки роста при введении 6-АМПК в растворе ПАВ более выражен в случае анио-нактивного соединения. Этот результат согласуется с данными Афиногенова и Панарина [1], которые отмечали, что более слабый ингибирующий эффект антибиотика в смеси с КПАВ связан с незначительным изменением конформации пенициллиназы в результате адсорбции на ее глобуле указанных соединений.

В работе не обнаружено влияние системы АПАВ - 6-АМПК на E. coli, однако выявлено заметное ингибирова-ние ее роста системой КПАВ - 6-АМПК выше ККМПАВ при концентрации антибиотика 20-30 мол. % (табл. 2). Этот результат можно объяснить тем, что в грамотрица-тельных бактериях достаточно плотно упакованные молекулы пенициллиназы находятся в периплазматическом пространстве цитоплазматической мембраны. Известно, что анионактивные ПАВ избирательно распределяются во внешнем монослое мембраны, а катионактивные -во внутреннем цитоплазметическом монослое, что и определяет, по-видимому, способность их мицелл более эффективно доставлять антибиотик внутрь клетки минуя фермент.

Таким образом, в работе показано, что физическая модификация антибиотиков посредством их иммобилизации в мицеллах ионогенных ПАВ может быть эффективным способом преодоления резистентности микроорганизмов, например к пенициллину.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Афиногенов Г.Е., Панарин Е. Ф. //Антимикробные полимеры.

С.-Пб., 1993.

2. Елинов Н.П. //Химическая микробиология. М., 1989.

3. Сафарова Э.Р. //Вопросы физико-химической биологии в ве-

теринарии. Сб. науч. трудов МГАВМиБ им. К.И.Скрябина. М., 1997. С. 54.

Поступила в редакцию 20.01.2000