Тема 8. Лечебно-профилактические биопрепараты

Биопрепараты. При вирусных болезнях с лечебно-профилактической целью применяют специфические биопрепараты — иммунные сыворотки и глобулины, иммунолактон, кровь или сыворотку реконвалесцентов, интерферон и др. Действие этих препаратов начинается после введения и продолжается до 2...3 нед.

Иммунные сыворотки. Предприятия биологической промышленности (биофабрики, биокомбинаты) выпускают моновалентные сыворотки, которые содержат большое количество антител против какого-либо одного возбудителя (антирабическая сыворотка, сыворотка против вирусного гепатита утят и др.), и поливалентные, содержащие антитела против нескольких возбудителей (сыворотка против чумы, парвовирусной инфекции и вирусного гепатита плотоядных и др.). Для получения сыворотки используют гипериммунизированных животных-репродуцентов.

В технологии изготовления иммунных сывороток можно выделить следующие основные этапы.

1. Подбор продуцентов — лошади, крупный рогатый скот (волы), реже свиньи,овцы, еще реже кролики.

2. Карантинирование продуцентов.

3. Иммунизация (вакцинация); создание грунд-иммунитета.

Подготовка животных к гипериммунизации осуществляется путем введения соответствующей вакцины. У животных вырабатываются антитела, количество которых достаточно для защиты самого продуцента от возбудителя, но очень мало для того чтобы сыворотка продуцента оказала лечебный эффект при введении больному животному;

4. Гипериммунизация (сверхвакцинация). Заключается в многократных парентеральных (подкожных, внутримышечных и внутривенных) введениях нарастающих доз соответствующего возбудителя (антигена) через определенные промежутки времени. В процессе гипериммунизации в организме вырабатывается большое количество специфически активных иммуноглобулинов, выполняющих функцию вируснейтрализующих антител, которые накапливаются в крови.

5. Эксплуатация. От продуцентов периодически (2...4 раза в месяц) из вены берут кровь с целью получения иммунной сыворотки. Первое взятие крови обычно проводят через 7... 10сут. после последнего введения антигена. После взятия крови продуцентам вводят очередную дозу антигенов с целью активизации синтеза антител. У животных берут кровь, исходя из живой массы тела; обычно около 15 мг/кг. Если у продуцента происходит снижение титра антител, то проводят полное обескровливание.

6. Обработка крови и получение сыворотки. Взятую от продуцента кровь выдерживают 3 ч при температуре 37°С, затем отстаивают 24...48 ч при 8°С, после чего производят слив сыворотки. Полученную сыворотку консервируют (0,25...0,5%-ные растворы фенола) и выдерживают не менее 20 сут. при 37°С. Далее осуществляют контроль на стерильность, безвредность, специфическую активность.

Специфические глобулины. Представляют собой 10%-ный водный раствор глобулиновой фракции белка, выделенной из соответствующей иммунной сыворотки. Это концентрат специфически активных иммуноглобулинов (антител), освобожденных от балластных белковых фракций. Глобулины оказывают большой лечебный или профилактический эффект.

Глобулины выделяют из иммунных сывороток спиртовым, риваноловым методом. Например, из антирабической сыворотки получают антирабический гамма-глобулин; из сыворотки против болезни Ауески — глобулин против возбудителя болезни Ауески.

Иммунолактон (лактоглобулин, сероколострин). Препарат, который получают из сыворотки молока коров, подвергнутых внутривымянной гипериммунизации. Иммунолактон используют для профилактики и терапии ящура у телят, поросят, ягнят и козлят.

Кровь и сыворотка реконвалесцентов. Реконвалесцентами называют переболевших животных, в организме которых накапливаются вируснейтрализующие антитела. Кровь, а в дальнейшем сыворотку получают непосредственно в хозяйстве от переболевших или вакцинированных животных через 3...4 нед. после переболевания или последней вакцинации.

Глюкозоцитратную кровь реконвалесцентов применяют сразу же после приготовления или в течение 8...10 сут. при условии хранения при 4...8°С. ' Сыворотка пригодна в течение 6 мес. при хранении ее при 2...10°С.

Эти препараты применяют для лечебно-профилактических целей в тех хозяйствах, откуда отобраны доноры-реконвалесценты. Препараты проходят контроль на стерильность, безвредность и активность.

Химиотерапия вирусных инфекций. Химиотерапия бактериальных, протозойных и грибных инфекций достигла колоссальных успехов, дав практике сотни эффективных препаратов. Химиотерапия вирусных инфекций имеет более чем скромные успехи, и в будущем не видится ее взлета. Это и понятно, так как метаболизм вирусов тесно связан с обменом веществ поражаемых ими клеток. Таким образом, основной принцип химиотерапии инфекционных болезней – поиск и создание веществ, которые были бы эффективными в отношении вирусов, не повреждая клетку.

Природа создала универсальный противовирусный препарат — интерферон, представляющий собой белок, продуцируемый зараженными клетками или целым организмом. Он не действует на внеклеточный вирус, но подавляет его репродукцию, т.е. действует на агент опосредованно через чувствительные клетки, в которых не нарушен синтез клеточной РНК и клеточных белков. Интерферон не обладает видоспецифическим антивирусным действием. Например, будучи индуцирован вирусом Ньюкаслской болезни, он подавляет репродукцию не только этого вируса, но и целого ряда других. Однако ему присуща видотканевая специфичность, т. е. активность в той биологической системе, в которой он репродуцирован.

Использование интерферона для лечения вирусных инфекций ограничивается его способностью защищать только инфицированные клетки, поэтому его следует применять в начале болезни. Антивирусное действие интерферона проявляется на очень ранней стадии вирусной инфекции.

В настоящее время некоторые химические соединения успешно применяют на практике. Так, рекомендован новый препарат оксолин; установлена его высокая активность против гриппа А₂. В 1960-1972 гг. были разработаны антивирусные препараты метисазон, идоксуридин, видарабин, амантадин, рибавирин против трех вирусов: оспы, герпеса, гриппа. Амантадин оказался довольно активным ингибитором репродукции некоторых РНК-содержащих вирусов. Особенно чувствителен к нему вирус гриппа. Неплохо зарекомендовал себя ремантадин, который укорачивает длительность заболевания гриппом и облегчает его течение.

В последние годы ученые обратили внимание на противовирусное действие нуклеаз — белковых ферментативных веществ, вызывающих быстрое расщепление нуклеиновых кислот, в результате которого последние быстро теряют свою активность и в конце концов разрушаются.

Таким образом, лечение вирусных болезней до сих пор остается сложнейшей проблемой, несмотря на то, что в этом направлении ведутся разносторонние исследования.

ПРОИЗВОДСТВО АНТИБИОТИКОВ

Классификация антибиотиков

Открытие сульфаниламидных препаратов и применение их в медицинской практике явилось величайшим достижением в химиотерапии многих инфекционных заболеваний, в том числе сепсиса, менингита, пневмонии, рожистого воспаления и некоторых др.

Наибольший интерес для науки и практики представили различные биологически активные вещества, образующиеся в процессе жизнедеятельности микроорганизмов.

Термин «антибиотик» был предложен А. Вюименом в 1889 г., чтобы обозначить действующий агент процесса «антибиоза», т.е. сопротивления, оказываемого одним живым организмом другому.

В конце XIX в. русские ученые В.А. Манассеия и А.Г. Полотебков показали, что грибы из рода Penicillium способны задерживать в условиях in vivo развитие возбудителей ряда кожных заболеваний человека.

И. Мечников в 1894 г. обратил внимание на возможность использования некоторых сапрофитных бактерий в борьбе с патогенными микроорганизмами.

В 1986 г. Э.Госсио из культуральной жидкости Penicillium выделил кристаллическое соединение (микофеноловую кислоту), подав­ляющее рост возбудителя сибирской язвы.

Р. Эммерих и О. Лоу в 1899 г. сообщили об антибиотическом веществе, образуемом Pseudomonas pyocyanea, и назвали его пиоцианазой. Препарат использовался как местный антисептик.

В 1910 - 13 гг. О. Black и U. Alsherg выделили из гриба рода Penicillium пенициловую кислоту, обладающую антимикробными свойствами.

К сожалению, эти и некоторые другие наблюдения и открытия не получили в то время дальнейшего развития, но они оказали огромное положительное влияние на более поздние исследования в области изучения биологически активных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

В 1929 г. А. Флемингом был открыт новый препарат пенициллин, который только лишь в 1940 г. удалось выделить в кристаллическом виде. Это новое и весьма эффективное химиотерапевтическое вещество было получено в результате жизнедеятельности микроорганизма, то есть биосинтетическим путем.

Применение пенициллина в борьбе с различными инфекционными заболеваниями и воспалительными процессами явилось мощным стимулом для поиска новых, еще более эффективных антибиотических веществ, образуемых различными группами микроорганизмов (бактериями, актиномицетами), низшими растениями (дрожжами, водорослями, плесневыми грибами, высшими грибами), высшими растениями и животными организмами.

Настойчивые поиски продуцентов новых антибиотиков увенчались блестящими успехами.

В 1937 г. О. Вельш описал первый антибиотик актиномицетного происхождения (актиномицин), в 1939 г. Н.А. Красильниковым и А.И. Кореняко был получен линцетин и Дюбо-тиротрицин. Таким образом, к моменту получения пенициллина в очищенном виде уже было известно 5 антибиотических веществ. После этого число антибиотиков росло очень быстрыми темпами.

Изучение пенициллина в Советском Союзе было начато З.В. Ермольевой.

В 1942 г. под ее руководством в лаборатории биохимии микробов Всесоюзного института экспериментальной медицины в Москве был получен первый отечественный пенициллин-крустозин, сыгравший огромную роль в спасении жизней воинов Советской Армии, раненных на полях сражений Великой Отечественной войны.

В январе 1944 г. Москву посетила группа иностранных ученых, среди которых был профессор Г. Флори, привезший с собой английский штамм продуцента пенициллина. Сравнение двух штаммов (советского и английского) показало, что советский штамм образует 28 ед./мл, а английский - 20 ед./мл пенициллина.

Последние 15-20 лет различным вопросам, связанным с изучением антибиотиков, посвящается более пяти тыс. работ ежегодно.

Открытие и изучение свойств нового антибиотика, применяемого в медицинской и ветеринарной практике - это огромный труд ученых различных направлений (микробиологов, биохимиков, генетиков, химиков, технологов, фармакологов, врачей и др.).

По информации американских ученых, над открытием одного антибиотика широкого спектра действия непрерывно работали 55 ученых в течение 2,5 лет. Они изучили более 100 тыс. образцов почвы и израсходовали на исследования 4 млн долларов.

Итальянской фармацевтической компании «Лепетит» для производства нового противотуберкулезного антибиотика потребовалось 11 лет научно-исследовательских работ, которые обошлись в несколько миллионов долларов.

Каковы же основные причины столь быстрого роста числа антибиотиков, происходящего за последние 20-25 лет, несмотря на огромные финансовые затраты и необходимость привлечения большого числа исследователей?

Среди них можно назвать следующие:

1. Многие антибиотические вещества - незаменимые лечебные препараты. Они широко применяются при лечении большого числа инфекционных заболеваний, которые ранее, до открытия антибиотиков, считались неизлечимыми или сопровождались высоким летальным исходом. К их числу следует отнести некоторые формы туберкулеза, чуму, азиатскую холеру, брюшной тиф, бруцеллез, пневмонию, различные септические процессы.

2. Антибиотики - необходимые вещества для сельского хозяйства, прежде всего как лечебные препараты, применяемые в животноводстве, птицеводстве, пчеловодстве и растениеводстве, а отдельные антибиотические вещества - и как стимуляторы роста животных.

3. При широком применении антибиотиков в качестве лечебных препаратов происходит быстрое накопление резистентных к этим соединениям форм микроорганизмов. Проблема резистентности микроорганизмов ставит задачу замены одних антибиотиков другими, то есть поиска все новых и новых антибиотических веществ.

4. Некоторые антибиотики с успехом применяются в пищевой промышленности в качестве консервантов скоропортящихся продуктов (свежей рыбы, мяса, сыра, различных овощей).

5. Антибиотические вещества - новые, ранее неизвестные по химическому строению соединения - представляют огромный интерес для специалистов в области химии природных соединений. Изучение структуры этих веществ, а также синтез некоторых из них способствовали бурному развитию химии, а, следовательно, и самой науки об антибиотиках. Достаточно указать, что к настоящему времени синтезированы такие антибиотики, как пенициллины, хлорамфеникол, тетрациклины и др.

6. Антибиотики нашли широкое применение в научных исследованиях в качестве веществ, используемых при изучении отдельных сторон метаболизма организмов, расшифровки тонких молекулярных механизмов биосинтеза белка, механизма функционирования мембран и других биохимических превращений как специфические ингибиторы определенных реакций. Например, одни антибиотики специфически ингибируют отдельные этапы синтеза белка на рибосомах (хлорамфеникол, пуромицин, тетрациклин), другие - синтез на разных уровнях нуклеиновых кислот (саркомицин подавляет активность полимераз; актиномицин, блеомицин, рубомицин и другие нарушают функцию ДНК), третьи - образование клеточных стенок (пенициллины) и т.д.

7. Изучение путей образования антибиотиков способствует глубокому проникновению в механизмы синтетической деятельности продуцентов этих биологически активных соединений, раскрытию основных этапов их метаболизма.

Все эти факторы способствуют тому, что к проблеме антибиотиков привлечено внимание огромных групп ученых различных направлений: микробиологов, микологов, биохимиков, химиков, генетиков, ихтиологов, фармацевтов, врачей, технологов и т.д.

Изучение антибиотиков - это типичный пример комплексного подхода к проблеме, что само по себе способствовало прогрессу в исследовании этих биологически активных соединений.

Наряду с этим выявлены и недостатки, связанные с высокой резистентностью микроорганизмов к антибиотикам и появлению штаммов не только антибиотикоустойчивых. но и антибиотикозависимых.

Кроме того установлено, что нерациональное применение антибиотиков нередко приводит к развитию у животных и людей кандидомикозных, стафило- и стрептококковых заболеваний, к расстройству пищеварения и интоксикациям.

С учетом этих данных стали появляться высказывания об отказе от производства и применения антибиотиков.

Но в настоящее время пока нет других надежных лекарственных препаратов, которыми можно заменить антибиотики. Поэтому их продолжают выпускать и применять во врачебной практике. Наряду с выпуском известных антибиотиков ведутся поиски новых, более эффективных препаратов (табл. 17).

По различным показателям известные антибиотики классифицируются следующим образом:

По спектру действия:

- антибактериальные, губительно действующие на грамположительные (бензилпенициллин, ристомицин, новобиоцин), гамотрицательные (полимиксин) бактерии, а также антибиотики широкого спектра действия (левомицетин, канамицин, мономицин, гентамицин);

- противогрибковые (нистатин, леворин, гризеофульвин);

- противоопухолевые, включающие в себя шесть групп: актиномицины, антракциклины, оливомицины, брунеомицины, блеомицины, а также такие интерфероны, как стоталон и эленин. Таблица 17.