Чтобы удовлетворить спрос на новые антибиотики можно не просто создавать новые препараты, но и увеличить активность уже созданных. Одним из методов увеличения эффективности старых антибактериальных препаратов, возможно, является облучение его импульсным магнитным полем.
Ключевые слова: амикацин, магнитное поле, кишечная палочка, антибактериальная активность.
Введение.
На данный момент в биотехнологии имеется особый интерес к изучению способов увеличения биологической активности лекарственных препаратов из-за стремительного снижения устойчивости иммунной системы современного человека к растущему количеству новых штаммов совершенствующихся патогенных микроорганизмов. Благодаря относительно недавнему открытию импульсных магнитных полей и увеличению количества искусственных источников электромагнитных полей, проблема влияния электромагнитных полей на биологические объекты в настоящее время имеет особую актуальность. На данный момент применение импульсных магнитных полей стремительно расширяется: магнитно-импульсная обработка применяется в биологических, медицинских и технологических целях — из-за чего совсем недавно появилась идея создания более эффективных антибиотиков с помощью влияния на них импульсными магнитными полями, но исследований по этой теме в настоящее время достаточно мало.
Обзор литературы: Амикацин (Amikacin) — полусинтетический бактерицидный антибиотик группы аминогликозидов. Является аминогликозидом III поколения. Представляет собой полусинтетический аминогликозидный антибактериальный препарат, полученный из канамицина А. Активен в отношении широкого спектра грамотрицательных и некоторых грамположительных бактерий, из-за чего используется при лечении инфекций, вызванных более резистентными штаммами грамотрицательных бактерий и некоторыми грамположительными бактериями. Имеет формулу C22H43H5O13.
Активно используется при лечении внутрибрюшных инфекций, менингита, пневмонии, сепсиса, инфекций суставов и мочевыводящих путей, также используется при лечении туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью. Высокоактивен в отношении аэробных грамотрицательных микроорганизмов: Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella spp., Serratia spp. и др.
Кишечная палочка (лат. Escherichia coli) — подвижная факультативно-анаэробная грамотрицательная палочковидная бактерия, входящая в состав нормальной микрофлоры кишечника теплокровных животных (в норме не более 1 % от общей массы микроорганизмов), не образует спор. Имеет множество серотипов, которые в большинстве являются безвредными и иногда даже полезными для носителя (например, предотвращая развитие патогенных микроорганизмов в кишечнике и участвуя в выработке таких витаминов, как В1, В2, В3, В5, В6, В9, В12 и К), но некоторые из них могут вызывать тяжелые пищевые отравления у животных и людей. Морфологически безопасные и патогенные кишечные палочки не различаются, из-за чего для определения патогенности используется анализ их антигенов.
В ходе исследования тайваньскими учеными влияния импульсных магнитных полей на образование остеокластов, резорбцию кости и цитокины, было выявлено статистически значимое увеличение и уменьшение площади остеокластогенеза и резорбции кости при воздействии импульсных магнитных полей различной интенсивности. Кроме того, наблюдались стойкие корреляции между OPG, RANKL, M-CSF числом остеокластов и резорбцией кости после воздействия полей различной интенсивности. Эти данные показали, что с помощью различной интенсивности магнитных полей возможно контролирование остеокластогенеза, резорбции кости, концентрации OPG, RANKL и M-CSF в системе культивирования костного мозга. В ходе изучения влияния импульсных магнитных полей на морфологию костных клеток на ранних стадиях роста мексиканскими учеными было обнаружено, что в ходе воздействия ИМП не вызывали изменений ни в синтезе белка, ни в структуре ядра, ни в количестве клеток, однако наблюдалось, что воздействие этих полей вызывает изменения в распределении белков цитоскелета остеобластов. При изучении воздействия низкочастотных электромагнитных полей на клетки человека американскими учеными было обнаружено, что воздействие на культивируемые клетки человека электромагнитных сигналов с чрезвычайно низкой частотой повторения приводило к повышению уровня выбранных транскриптов РНК.
Влияние электромагнитных полей на живые системы изучалось как in vivo, так и in vitro на широком круге организмов, клеток и тканей. Стимуляция биосинтеза наблюдается in vitro и указывает на то, что электромагнитные поля стимулируют биосинтетическую “стрессовую реакцию” в клетках, но механизм действия электромагнитных полей еще четко не определен.
Основная часть: Обработку ИМП проводили на магнитно-импульсной установке МИО-Био.
Предварительно были выбраны 4 образца порошкообразного амикацина (0,5 г) в пенициллиновом флаконе для инъекций. Первый обрабатывался ИМП 1 кВ, второй — 1,5 кВ, третий — 2,5 кВ. Четвертый образец был взят в качестве контрольной группы и не подвергался обработке. Обработка ИМП происходила с помощью магнитно-импульсной установки в течение нескольких секунд.
Перед помещением на фильтровальную бумагу в тестовую культуру, амикацин разбавлялся в стерильной воде в отношении 1:1000. Получали 0,05 % раствор амикацина.
В качестве тестовых культур для исследования действия амикацина, облученного импульсными магнитными полями различной напряженности, использовались микробиологические инокулянты Escherichia coli. Культура высаживалась в чашки Петри на мясо-пептонный агар, добавив 0,1 мл инокулята на поверхность агар-агара и распределив шпателем. В чашки также равномерно помещались 4 образца фильтровальной бумаги диаметром 0,5 см, обработанные 5 мкл 0,05 % раствора амикацина. Затем чашки Петри помещали в термостат и инкубировали при температуре 370С в течение 1 суток. Получали готовые чашки для оценивания. Для определения антибактериального действия амикацина оценивались зоны ограничения роста вокруг образцов и степень зарастания чашек Петри.
Статистическую обработку полученных данных проводили стандартным способом с помощью t-критерия Стьюдента. При статистической обработке использовали метод парных сравнений, вычисление коэффициента корреляции. Статистически значимыми считали различия с уровнем p<0,05.
Методология: Физический метод (Облучение амикацина импульсным магнитным полем на магнитно-импульсной установке), микробиологический метод (Изучение антибактериальной активности амикацина до и после облучения методом бумажных дисков с помощью зон ограниченного роста, культивирование микроорганизмов), математический метод (подсчет и статическая обработка данных).
Результаты: В ходе роста кишечной палочки после влияния амикацина, обработанного импульсным магнитным полем, через сутки, опираясь на результаты исследования и средние значения диаметров зон лизиса, было получено, что зоны лизиса Escherichia coli в условиях воздействия амикацина, обработанного ИМП, достоверно не отличаются от контроля.
Рис. 1. Диаметры зон лизиса Escherichia coli в условиях воздействия амикацина, обработанного ИМП
Выводы: Влияния импульсных магнитных полей при обработке ИМП с напряжением 1, 1.5, 2.5 кВ на амикацин не обнаружено
Дальнейшие перспективы исследования: Исследование влияния импульсных магнитных полей на антибиотики группы бета-лактамных.
Литература:
- Беренис Норьега Мирна Сабанеро. Влияние импульсных магнитных полей на морфологию костных клеток на ранних стадиях роста // Micron, Том 42, Выпуск 6. URL: https://www.sciencedirect.com/journal/micron/vol/42/issue/6
- Кайл Чанг, Уолтер Хонг. Стимуляция импульсными электромагнитными полями влияет на образование остеокластов путем модуляции остеопротегерина, лиганда RANK и колониестимулирующего фактора макрофагов // Journal of Orthopaedic Research, 2005 г., Том 23, выпуск 6, с. 1308–1314. URL: https://www.sciencedirect.com/journal/journal-of-orthopaedic-research/vol/23/issue/6
- Мартин Бланк. Биологические эффекты электромагнитных полей окружающей среды: молекулярные механизмы // Biosystems, 1995 г., том 35, выпуски 2–3, с. 175–178. URL: https://www.sciencedirect.com/journal/biosystems/vol/35/issue/2
- Реба Гудман, Линь-Сян Вэй. Воздействие низкочастотных электромагнитных полей на клетки человека приводит к количественным изменениям транскриптов // Biochimica et Biophysica Acta — Gene Structure and Expression, 1989 г., том 1009, выпуск 3, с.216–220. URL: https://www.sciencedirect.com/journal/biochimica-et-biophysica-acta-bba-gene-structure-and-expression/vol/1009/issue/3
