Патент на изобретение №2247570

(54) СПОСОБ ОЦЕНКИ СПЕЦИФИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРЕПАРАТОВ ПРОБИОТИКОВ РАЗЛИЧНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ШТАММОВ ПО УРОВНЮ ИХ АДГЕЗИВНОЙ АКТИВНОСТИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к медицинской микробиологии и может быть использовано как экспресс-метод оценки уровня специфической активности (количества живых бактерий в дозе препарата) пробиотиков различных лекарственных форм (лиофилизированная биомасса, таблетки и суппозитории) и производственных штаммов по уровню их адгезивной активности. Сущность изобретения состоит в том, что способ определения специфической активности пробиотиков и производственных штаммов включает определение количества жизнеспособных микроорганизмов, при этом количество жизнеспособных микроорганизмов определяют по уровню их адгезивной активности к эритроцитам человека. Технический результат изобретения состоит в сокращении времени определения специфической активности до 2-3 часов с использованием доступных реагентов. 2 з.п. ф-лы, 5 табл.

Изобретение относится к медицинской микробиологии и может быть использовано для оценки уровня специфической активности пробиотиков различных лекарственных форм.

В настоящее время в медицинской практике для профилактики и лечения дисбиозов желудочно-кишечного тракта и влагалища широко применяются отечественные и зарубежные коли-, лакто-, бифидосодержащие и споровые пробиотики: колибактерин, лактобактерин, бифидумбактерин, ацилакт, биоспорин, споробактерин, бактиспорин, бактисубтил. Пробиотики используются для коррекции микроэкологических нарушений при острых и хронических заболеваниях и дисфункциях желудочно-кишечного тракта, при нарушениях обмена веществ, после антибактериальной, гормональной и лучевой терапии, в хирургической практике в дооперационном и послеоперационном периоде, в гинекологии для коррекции дисбиотических состояний половых путей женщин [1].

Эффективность действия пробиотиков, т.е. их специфическая активность (в соответствии с ФСП), обычно оценивается по количеству живых микробов в дозе препарата, по их антагонистической активности или активности кислотообразования [2-7].

Однако упомянутым методам свойственны недостатки. Определение количества живых микробов в коммерческих сериях препарата занимает от 2 до 4 суток, при этом работа проводится в боксе в условиях стерильности. Используется большое количество лабораторной посуды, специфические среды культивирования, требуется длительное термостатирование, поскольку эти методы требуют выращивания штаммов.

Задачей изобретения является повышение эффективности определения специфической активности пробиотиков различных лекарственных форм.

Технический результат изобретения состоит в сокращении времени определения специфической активности до 2-3 часов с использованием доступных реагентов.

Технический результат изобретения обеспечивается тем, что способ определения специфической активности пробиотиков и производственных штаммов включает определение количества жизнеспособных микроорганизмов, а жизнеспособность микроорганизмов оценивают по их адгезивной активности к эритроцитам человека, при этом больший уровень адгезивной активности соответствует большему количеству жизнеспособных микроорганизмов.

Способ может характеризоваться тем, что для пробиотиков, производственных штаммов в виде лиофилизированной биомассы и таблеток адгезивную активность микроорганизмов определяют, предварительно растворяя их в забуференном фосфатами 0,9% растворе натрия хлорида с рН 7,2, а затем отмывая упомянутым раствором микробную взвесь от сред культивирования и высушивания и инкубируя с эритроцитами в течение 40-45 минут при температуре (37±1)°С.

Способ может характеризоваться и тем, что для пробиотиков в виде суппозитория адгезивную активность микроорганизмов определяют, предварительно расплавляя суппозиторий в забуференным фосфатами 0,9% растворе натрия хлорида с рН 7,2 при температуре не выше 42°С с последующим охлаждением до застывания жировой основы и удалением последней, отмыванием остатка в виде микробной взвеси упомянутым раствором от сред культивирования и высушивания и инкубируя с эритроцитами в течение 40-45 минут при температуре (37±1)°С.

Патентуемый способ основан на следующих предпосылках и экспериментальных данных.

Нашими исследованиями впервые выявлена прямая коррелятивная зависимость между адгезивной активностью штаммов пробиотиков и количеством живых бактерий в препарате. Это позволяет предложить оценку уровня адгезивности пробиотиков и производственных штаммов на эритроцитах человека как метод для определения качества готового препарата без предварительного высева.

Для оценки уровня адгезивности микроорганизмов могут использоваться различные модели: эритроциты, эпителиальные клетки, культуры тканей, подопытные животные-гнотобионты, полимерные носители [8, 9]. Эритроциты являются универсальной моделью для изучения адгезии микроорганизмов, т.к. они имеют на своей поверхности гликофорин – вещество, идентичное гликокаликсу эпителиальных клеток, на котором расположены рецепторы для адгезинов микробов.

Адгезию на модели формализированных эритроцитов человека определяли по модифицированной методике Брилиса В.И. [10]. Для сопоставления результатов мы использовали методику изучения адгезивной активности микроорганизмов Горской Е.М. в нашей модификации на модели влагалищных эпителиоцитов [11-13].

Существо изобретения раскрывается приведенным описанием и поясняется примерами. Проверка эффективности патентуемого метода проводилась in vitro на пробиотиках, являющихся коммерческими препаратами. Это – колибактерин, бифидумбактерин, лактобактерин, ацилакт в лекарственных формах: лиофилизированная биомасса и суппозитории, биоспорин в лекарственных формах: лиофилизированная биомасса, таблетки и суппозитории, а также лиофилизат производственного штамма E.coli М-17.

Упомянутые препараты имеют следующие особенности:

– колибактерин содержит лиофильно высушенную биомассу живых бактерий штамма Escherichia coli М-17;

– бифидумбактерин содержит лиофильно высушенную биомассу живых бактерий штамма Bifidobacterium bifidum 1;

– в состав лактобактерина входят лиофильно высушенные живые бактерии штамма Lactobacteria plantarum 8P-A3;

– биоспорин представляет собой лиофильно высушенную биомассу живых бактерий штаммов Bacillus subtilis 3 и Bacillus licheniformis 31;

– ацилакт содержит лиофильно высушенную биомассу живых бактерий трех штаммов Lactobacteria acidophilus;

– производственный штамм E.coli M-17 (02:К1:Н6) принадлежит к виду Escherichia coli, роду Escherichia, трибу Escherichicae, семейству Enterobacteriaceae. Биологические, культуральные, биохимические свойства производственного штамма E.coli M-17 соответствуют требованиям Фармакопейной статьи на колибактерин сухой. Коммерческие серии пробиотиков в виде лиофилизированной биомассы и таблеток растворяли 1 мл ЗФР на 1 дозу или таблетку, дважды отмывали центрифугированием (1500 об/мин, 15 мин) от сред культивирования и высушивания. Для отмывания биомассы штаммов от жировой основы суппозитории помещали в пробирки с 9 мл ЗФР, расплавляли на водяной бане при температуре 42°С, тщательно перемешивали, затем охлаждали в холодильнике до застывания жировой основы, которую затем удаляли. В дальнейших исследованиях использовали незастывшую часть (микробную взвесь). Микробную взвесь отмывали ЗФР дважды центрифугированием (1500 об/мин, 10 минут).

При определении адгезивной активности производственного штамма E.coli М-17 лиофилизированную культуру растворяли из лиофильного состояния 1 мл ЗФР. Готовили суспензию, содержащую 2×10⁹ кл/мл. Часть лиофилизированных культур дважды отмывали ЗФР центрифугированием (1500 об/мин, 15 мин) от среды высушивания и доводили до нужной концентрации. Для сопоставления результатов часть штаммов E.coli М-17 выращивали на плотной среде МПА (на скошенном агаре), с последующим отмыванием от среды выращивания.

Эритроциты дважды отмывали от консерванта в ЗФР центрифугированием (1000 об/мин, 10 мин) и доводили до нужной концентрации 1×10⁸ кл/мл. Подсчет концентрации эритроцитов и микробов производили в камере Горяева под световым микроскопом.

Эпителиальные клетки отмывали охлажденным ЗФР (рН 7,2) в центрифуге с охлаждением при 800 об/мин дважды по 10 мин. После определения концентрации взвеси клеток с помощью камеры Горяева под световым микроскопом ее разводили до 1,5-2×10⁶ кл/мл.

Затем в пробирку с 0,5 мл взвеси микробов вносили 0,5 мл взвеси эритроцитов/эпителиоцитов, инкубировали 30 мин при температуре 37°С, периодически встряхивая. На предметном стекле готовили мазок, фиксировали смесью равных частей эфира и этилового спирта (96%), окрашивали по Романовскому-Гимзе, при микроскопировании проводили оценку уровня адгезии.

Средний показатель уровня адгезии (СПА) определяли по среднему числу микробов, прилипших к поверхности одного эритроцита/эпителиоцита, при подсчете всех имеющихся эритроцитов/эпителиоцитов в 5 полях зрения, но не менее 50 эритроцитов (25 эпителиальных клеток). Степень адгезивности считали нулевой при СПА < 1,0; низкой – от 1,0 до 1,99; средней – от 2,0 до 3,99 и высокой > 4,0. Из числа учитываемых эритроцитов/эпителиоцитов подсчитывали процент клеток (К, %), имеющих на своих поверхностях прилипшие микробы.

Также подсчитывали индекс адгезивности микроба (ИАМ) – среднее количество микробных клеток на одном, участвующем в адгезивном процессе, эритроците/эпителиоците, по формуле:

ИАМ=(СПА·100%):К.

Микроорганизмы считали неадгезивными при ИАМ <1,75; низкоадгезивными – от 1,76 до 2,49; среднеадгезивными – от 2,50 до 3,99 и высокоадгезивными >4,0.

А. Определение влияния различных условий технологического процесса на адгезивную активность производственного штамма E.coli М-17.

Пример 1. При изучении показателей адгезивности производственного штамма E.coli М-17 показано, что культура при традиционном выращивании обладает адгезивной активностью (4,83±0,39). При разных условиях культивирования нами было определено, что условия культивирования влияют на СПА (табл.1). Кроме того, было показано, что на СПА влияют продукты метаболизма (5,74±0,25), при их отмывании показатель адгезивности понижается (3,12±0,18).

Пример 2. Проводилось изучение влияния лиофилизации на адгезивную активность производственного штамма E.coli М-17 (табл.1). Установлено, что культура производственного штамма обладает адгезивностью в лиофилизированном состоянии (4,668±0,5). Было установлено, что процессы замораживания и высушивания не оказывают существенного влияния на адгезивную активность. Однако защитная среда высушивания обволакивает оболочку, в результате чего клетка экранируется, что снижает показатель адгезивности (2,13±0,14). При отмывании защитной среды показатель адгезивности восстанавливается.

Факты, изложенные в примерах №1 и 2, подтвердили, что условия производственного процесса (культивирование, среды высушивания) влияют на показатели адгезивности препарата.

Пример 3. В соответствии с требованиями ФСП на колибактерин в 1 дозе препарата должно содержаться производственного штамма E.coli М-17 не менее 10×10⁹ КОЕ/мл. Известно, что на специфическую активность препарата влияют условия культивирования, нарушения в технологии производства негативно влияют на жизнеспособность бактерий. Исследовали 30 серий колибактерина, выпущенных разными производствами. Отмеченная при этом вариабельность значений СПА (от 3,89±0,48 до 13,2±1,5) прямо коррелировала с вариабельностью количества живых микробов в дозе препарата от 6,544 до 14,742×10⁹ (табл.2), при этом больший уровень адгезивной активности соответствовал большему количеству жизнеспособных бактерий в дозе препарата. Все серии колибактерина, выпущенные НИИВС г.Тбилиси и НПО “Биомед” г.Пермь, не соответствовали требованиям ФСП по показателю количество живых бактерий в дозе препарата, были забракованы. Показано, что у забракованных серий показатель СПА был значительно ниже уровня адгезивности у производственного штамма E.coli М-17.

Пример 4. Согласно национальным требованиям препарат на протяжении всего срока годности должен соответствовать нормативным показателям и храниться при температуре не выше 10°С. Нарушения условий хранения препарата негативно влияют на показатели специфической активности. Проводилось сравнительное изучение влияния условий хранения препаратов на уровень адгезивности и специфической активности колибактерина. Хранение колибактерина при 8°С не приводит к сколько-нибудь значительному снижению СПА, так и к снижению количества живых микробов в дозе до конца срока годности, в то время как хранение при 24°С приводит к снижению обоих показателей (табл.3). Отмечена прямая зависимость между этими показателями.

Факты, изложенные в примерах №1-4, позволяют нам предложить оценку уровня адгезивности на эритроцитах как метод для определения качества готового препарата без предварительного высева.

Б. Адгезивная активность пробиотиков различных лекарственных форм в опыте in vitro на моделях эритроцитов и влагалищных эпителиоцитов.

Пример 5. При определении уровня адгезивности пробиотиков в виде лиофильно высушенной массы во флаконах на модели эритроцитов наиболее высокий показатель наблюдается у культур, входящих в бифидумбактерин; препараты лактобактерин, ацилакт и биоспорин обладают средним уровнем адгезивной активности, причем у биоспорина она была ниже (табл.5). Наиболее высокий коэффициент прикрепления микробов к одному эритроциту (К) определяется у штаммов, входящих в пробиотики лактобактерин и биоспорин, наиболее низкий у ацилакта.

Пример 6. Провели сравнительные исследования различных коммерческих серий пробиотиков, выпущенных разными производствами (табл.4). Отмеченная при этом вариабельность значений СПА прямо коррелировала с вариабельностью количества живых микробов в дозе препарата, при этом больший уровень адгезивной активности соответствовал большему количеству жизнеспособных бактерий в дозе препарата. Все серии пробиотиков, выпущенные ЗАО “Биофарма” г.Оболенск и предприятием по бактерийным препаратам г.Каунас, не соответствовали требованиям ФСП по показателю количество живых бактерий в дозе препарата, были забракованы. Показано, что у забракованных серий показатель СПА был также значительно ниже.

Пример 7. Уровень адгезивной активности у препаратов другой лекарственной формы – суппозиториев, определяемый на модели эритроцитов, был ниже, чем у лиофилизированных форм, причем наиболее высоким он оказался у штаммов, входящих в препараты бифидумбактерин и биоспорин, наиболее низким – у лактобактерина и ацилакта. Следует отметить, что К (%) также был ниже у всех препаратов (табл.4).

При определении уровня адгезивности пробиотиков в лекарственной форме – таблетки показано, что препараты обладают аналогичными показателями адгезивной активности, что и лиофилизаты (табл.5).

Пример 8. При исследовании адгезивной активности пробиотиков в виде лиофильно высушенной биомассы на клетках влагалищного эпителия наиболее высокий уровень ИАМ наблюдался у штаммов, входящих в препараты лактобактерин, биоспорин и бифидумбактерин (11,4-7,9). Ацилакт обладал средним уровнем адгезивности (3,3±0,2). Коэффициент прикрепления микробов к клеткам влагалищного эпителия у лактобактерина, бифидумбактерина и биоспорина достигал 100%, а у ацилакта – 96%.

При исследовании адгезивной активности препаратов в лекарственной форме “суппозитории” наиболее высокие показатели ИАМ определялись у штаммов, входящих в пробиотики биоспорин и лактобактерин (5,5-6,4), у бифидумбактерина наблюдался средний показатель адгезивности (2,8±0,3), а ацилакт обладал низкой степенью адгезии (1,8±0,2). Наиболее высокий коэффициент прикрепления микробов к эпителиальным клеткам влагалища определялся у штаммов, входящих в лактобактерин и биоспорин (100%), наиболее низкий – у штаммов из состава ацилакта и бифидумбактерина (64-88%).

Из полученных результатов следует, что компоненты жировой основы блокируют рецепторы эритроцитов (эпителиоцитов) и адгезины микробных клеток и тем самым снижают уровень адгезивной активности у препаратов в форме суппозиториев (табл.5).

Полученные экспериментальные данные подтверждают эффективность патентуемого способа оценки специфической активности препаратов пробиотиков в части сокращении времени определения показателей качества препаратов до 2 часов с использованием доступных реагентов (формализированных эритроцитов, ЗФР, набора для окрашивания по Романовскому-Гимзе) вместо 24-48 часов при традиционном определении количества живых микроорганизмов в дозе препарата или в штамме.

Список литературы

2. Фармакопейная статья на Лактобактерин сухой №42-0054-00. Утверждена 01.11.2000 г.

3. Фармакопейная статья на Лактобактерин в свечах №42-3476-98. Утверждена 26.07.2000 г.

4. Фармакопейная статья на Бифидумбактерин сухой №42-3947-00. Утверждена 12.07.2000 г.

5. Фармакопейная статья на Ацилакт сухой №42-0054-00. Утверждена 12.07.2000 г.

6. Фармакопейная статья на Биоспорин сухой №42-3476-98. Утверждена 26.01.1998 г.

7. Фармакопейная статья на Колибактерин сухой №42-3365-97. Утверждена 11.03.1997 г.

Формула изобретения

1. Способ определения специфической активности пробиотиков и производственных штаммов, включающий определение жизнеспособности микроорганизмов, отличающийся тем, что жизнеспособность микроорганизмов оценивают по их адгезивной активности к эритроцитам человека.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для пробиотиков, производственных штаммов в виде лиофилизированной биомассы и таблеток адгезивную активность микроорганизмов определяют, предварительно растворяя их в забуференном фосфатами 0,9% растворе натрия хлорида с рН 7,2, а затем отмывая упомянутым раствором микробную взвесь от сред культивирования и высушивания, и инкубируя с эритроцитами в течение 30 мин при температуре 37°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для пробиотиков в виде суппозитория адгезивную активность микроорганизмов определяют, предварительно расплавляя суппозиторий в забуференном фосфатами 0,9% растворе натрия хлорида с рН 7,2 при температуре 42°С, с последующим охлаждением до застывания жировой основы и удалением последней, отмыванием остатка в виде микробной взвеси упомянутым раствором от сред культивирования и высушивания и инкубируя с эритроцитами в течение 30 мин при температуре 37°С.

QB4A Регистрация лицензионного договора на использование изобретения

Лицензиар(ы): Осипова Ирина Григорьевна, Чумаева Татьяна Владимировна, Васильева Елена Александровна, Далин Михаил Викторович, Евлашкина Вера Францевна

ИЛ

Лицензиат(ы): Открытое акционерное общество НПО “НОВОДЕЗ”

Договор № РД0043462 зарегистрирован 18.11.2008

Извещение опубликовано: 27.12.2008 БИ: 36/2008

* ИЛ – исключительная лицензия НИЛ – неисключительная лицензия