Биопрепарат "ирилис" на основе бактерий рода bacillus для профилактики и лечения инфекционных болезней и дисбиоза различной этиологии и штаммы бактерий bacillus subtilis и bacillus licheniformis, используемые для изготовления биопрепарата

Биопрепарат "ирилис" на основе бактерий рода bacillus для профилактики и лечения инфекционных болезней и дисбиоза различной этиологии и штаммы бактерий bacillus subtilis и bacillus licheniformis, используемые для изготовления биопрепарата

Реферат

Изобретение относится к биотехнологии и касается создания новых пробиотических препаратов на основе бактерий рода Bacillus, которые могут быть использованы для профилактики и лечения инфекционных болезней человека, сельскохозяйственных животных и птицы.

Биопрепараты на основе бактерий рода Bacillus хорошо известны. В состав биопрепаратов - пробиотиков на основе бактерий рода Bacillus входят штаммы, обладающие разным спектром антибактериальной и антимикозной активности. Эффективность препаратов определяется широтой спектра и силой антибактериальной активности входящих в препарат штаммов.

Широкое распространение в странах Западной Европы получил пробиотик бактисубтил (фирма "Marion Merrell» /Франция/) и его аналог флонивин БС (фирма "Galenika" /Югославия/), содержащие культуру штамма В.cereus IP 5832 (коллекция Института Пастера (Париж). Известен вьетнамский препарат биосубтил, который в качестве активного компонента содержит штамм Р.subtilis. Основой энтерогермина (фирма "Sanofi Winthrop", Италия) является культура В. cereus. Известен также биопрепарат цереобиоген ("Xing Jian", Китай), действующим началом которого является штамм В.cereus DM-423 (В.В.Смирнов, С.Р.Резник, И.Б.Сорокулова, В.А.Вьюницкая. Дискуссионные вопросы создания и применения бактериальных препаратов для коррекции микрофлоры теплокровных // Микробиол. Журн., 1992, т. 54, №6, с.82-93).

Недостатком известных пробиотиков является ограниченность спектра действия, так как они направлены против узкой группы возбудителей заболеваний.

Известен лечебно-профилактический биопрепарат Бактиспорин для лечения широкого круга заболеваний, содержащий лиофильно высушенную биомассу штамма Bacillus subtilis 3Н и защитную среду на основе сахарозо-желатиновой смеси или лактозы (Патент RU №2130316, А 61 К 35/66, опубл. 20.05.1999).

Однако биопрепарат Бактиспорин не эффективен против ряда возбудителей острых кишечных инфекций, например, вызываемых бактериями рода Pseudomonas spp., Streptococcus spp., Enterococcus spp..

Известен также биофармацевтический препарат «Депрекан-А», содержащий рекомбинантный штамм Bacillus subtilis, продуцирующий альфа-2-интерферон человека, штамм Bacillus licheniformis и наполнитель. В составе препарата может быть использован рекомбинантный штамм Bacillus subtilis ВКПМ №В-7289. Препарат обладает антибактериальной, антивирусной и иммуномодулирующей активностью и может быть использован при лечении различных заболеваний инфекционной и неинфекционной природы (Патент RU №2158134, А 61 К 35/74, опубл. 20.09.2000).

Однако в состав препарата «Депрекан-А» входит рекомбинантный штамм, содержащий плазмиду, детерминирующую устойчивость к антибиотику (канамицину), что не удовлетворяет требованиям ВОЗ.

Известен препарат Биоспорин для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний человека, содержащий живые клетки штаммов Bacillus subtilis 3 (ВКПМ № В-2335) и Bacillus, licheniformis 31 (ВКПМ № В-2336) и наполнитель (Патент RU №1722502, А 61 К 35/74, опубл. 30.03.1992).

Биоспорин характеризуется высокой антагонистической активностью к широкому спектру патогенных и условно патогенных микроорганизмов (Сорокулова И.Б., 1997).

Недостатком Биоспорина является то, что входящие в его состав штаммы чувствительны к антибиотикам, поэтому препарат не рекомендуется применять при лечении совместно с антибиотиками.

Наиболее близким аналогом является препарат против вирусных и бактериальных инфекций, содержащий смесь биомассы штаммов Bacillus subtilis ВКПМ № В-7092, Bacillus subtilis ВКПМ № В-7048, Bacillus, licheniformis ВКПМ № В-7038 в споровой форме с титром не менее 3×10¹⁰ спор/г и стабилизатор - крахмал и сахар. (Патент RU №2142287, А 61 К 35/74, опубл. 10.12.1999).

Недостатком известного препарата является использование рекомбинантного штамма, содержащего плазмиду, детерминирующую устойчивость к антибиотикам.

Задачей изобретения является получение новых штаммов Bacillus subtilis и Bacillus, licheniformis и создание на их основе пробиотического биопрепарата, характеризующегося более выраженной антагонистической активностью в отношении условно-патогенных микроорганизмов за счет высокой лизоцимной, протеолитической и амилазной активностей входящих в биопрепарат штаммов, удобного в применении и имеющего разные рецептурные формы.

Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности профилактики и лечения инфекционных болезней различной этиологии и дисбиоза за счет расширения спектра антагонистической активности входящих в биопрепарат Ирилис штаммов бактерий, повышении устойчивости биопрепарата к действию ферментов желудочно-кишечного тракта и удобстве применения.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Входящие в состав биопрепарата Ирилис новые штаммы В.subtilis 07 (ВКПМ № В-8611) и В. licheniformis 09 (ВКПМ № В-8610) характеризуются широким спектром антагонистической активности, высокой протеолитической и амилазной активностью (В. subtilis 07) и выраженной способностью к продукции лизоцима (В. licheniformis 09) не конкурируют друг с другом, а вступают в синергидные отношения, что проявляется в повышении антагонистического действия биопрепарата.

Штаммы B.subtilis 07 (ВКПМ № В-8611) и B.licheniformis 09 (ВКПМ № В-8610) выделены из здорового растения пшеницы, депонированы во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов и характеризуются следующими свойствами.

Bacillus subtilis ВКПМ № В-8611- грамположительные аэробные спорообразующие палочки размером 2,7-0,6×0,8-0,7 мкм, расположенные одиночно или в виде цепочек. Клетки подвижны, образуют в аэробных условиях споры овальной формы, которые располагаются в клетке центрально. При спорообразовании клетки не раздуваются.

На среде Гаузе №2, сусло-агаре, среде Громыко штамм растет обильно, образует матовые складчатые колонии телесного цвета с изрезанными краями, легко снимаются петлей с агара.

В протоплазме штамма после роста на глюкозном агаре не обнаруживаются включения поли-β-оксимасляной кислоты. На МПБ культура образует пленку.

Не растет в анаэробных условиях, не гидролизует мочевину, не образует газ из нитратов в анаэробных условиях, не продуцирует аргининдигидролазу. Культура образует каталазу. Дает положительную реакцию Фогес-Проскауэра, растет в присутствии 7% NaCl. Гидролизует крахмал и казеин, разжижает желатину. Ферментирует глюкозу, арабинозу, ксилозу, маннит с образованием кислоты без газа. Редуцирует нитраты, обесцвечивает метиленовую синьку. Не обладает коагулазной и лецитиназной активностью, обладает высокой протеолитической и амилазной активностью.

Основные физико-биохимические свойства B.subtilis ВКПМ № В - 8611 представлены в табл.1 и табл.2.

Bacillus licheniformis ВКПМ № В-8610 - грамположительные спорообразующие палочки, размером 2,6-0,7×0,5-06 мкм. Клетки подвижные, перитрихи, располагаются в основном в виде цепочек. Споры овальной формы, располагаются в клетке центрально. Клетки при спорообразовании не раздуваются. После роста на глюкозном агаре в протоплазме не обнаруживаются включения поли-β-оксимасляной кислоты.

На МПА образует колонии с тусклой грубой поверхностью, непрозрачные, плотно прикрепленные к агару: нередко на поверхности обнаруживается слизь. На МПБ образуется морщинистая пленка, иногда с кремовым оттенком.

Культура образует каталазу, характеризуется способностью расти на агаре в анаэробных условиях. Дает положительную реакцию Фогес-Проскауэра, растет при 7% NaCl. Гидролизует крахмал, казеин, не гидролизует мочевину. Желатин разжижает медленно. Ферментирует глюкозу, арабинозу, ксилозу, маннит с образованием кислоты без газа. Редуцирует нитраты, в анаэробных условиях из нитратов образует газ. Продуцирует аргининдигидролазу, лизоцим. Не обладает коагулазной и лецитиназной активностью.

Основные свойства штамма В. licheniformis ВКПМ № В-8610 представлены в табл.1 и табл.2.

Штаммы В. subtilis ВКПМ № В-8611 и В.licheniformis ВКПМ № В-8610 характеризуются высокой антагонистической активностью в отношении широкого спектра патогенных и условно-патогенных микроорганизмов и устойчивостью к ряду антибиотиков

В составе предлагаемого биопрепарата Ирилис указанные штаммы могут быть использованы в различных сочетаниях, например, в равных соотношениях (по титру клеток): биомасса штамма В. subtilis ВКПМ № В-8611 в титре 1·10⁹ КОЕ/мл и биомасса штамма В.licheniformis ВКПМ № В-8610 в титре 1·10⁹ КОЕ/мл или в любых соотношениях в пределах (1-100):(100-1), например, биомасса штамма В. subtilis ВКПМ № В-8611 в титре 5·10⁹ КОЕ/мл и биомасса штамма В.licheniformis ВКПМ № В-8610 в титре 1·10⁹ КОЕ/мл, или биомасса штамма В. subtilis ВКПМ № В-8611 в титре 1·10¹⁰ КОЕ/мл и биомасса штамма В.licheniformis ВКПМ № В-8610 в титре 5·10⁹ КОЕ/мл, или биомасса штамма В. subtilis ВКПМ № В-8611 в титре 1·10⁹ КОЕ/мл и биомасса штамма В.licheniformis ВКПМ № В-8610 в титре 1·10⁷ КОЕ/мл и т.д.

Биопрепарат Ирилис содержит также защитную среду для обеспечения сохранности бактерий в процессе технологической переработки, получения конечной рецептурной формы и последующего хранения. В качестве защитной среды он может содержать, например, сахарозо-желатиновую среду, сухое молоко, желатозу, лактозу, сахарозу и т.п.

Биопрепарат Ирилис может дополнительно содержать растворитель. В качестве растворителя может быть использована, например, дистиллированная или кипяченая вода, физиологический раствор и т.п.

Биопрепарат Ирилис может дополнительно также содержать наполнитель, обычно применяемый при изготовлении различных рецептурных форм. При формовании таблеток он может содержать, например, декстраны, полиглюкин, крахмал, поливинилпирролидон, сахарозу, лактозу, стеарат кальция, глюкозу, гидрокарбонат натрия, гидроокись алюминия, метилцеллюлозу, тальк и т.п. При получении суппозиторий или свечей в качестве наполнителя он содержит, например, кондитерский жир, парафин, ланолин, масло какао, гель гидроокиси алюминия и т.п.

Биопрепарат может быть инкапсулирован или иммобилизирован на различных типах носителей или сорбентах, например, на аэросиле, целлюлозе, активированном угле, карбоксиметилцеллюлозе, гидроксиэтилцеллюлозе, хитозане и т.п.

Биопрепарат может также быть лиофилизирован.

Биопрепарат «Ирилис» может быть использован для перорального или вагинального или ректального или наружного применения в виде водной суспензии. Механизм действия биопрепарата Ирилис основан на адгезивной и антагонистической активности бактерий-пробиотиков, продуцирующих различные физиологически активные вещества, вытесняющих патогенные и условно-патогенные микроорганизмы из пищеварительного тракта макроорганизма и оказывающих стимулирующее действие на специфические и неспецифические защитные реакции макроорганизма.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Получение жидкого препарата.

Штаммы культивируют по отдельности или на плотных или на жидких питательных средах.

При стационарной технологии культивирование штаммов проводят на плотных агаризованных средах в матрацах, либо в стеклянных бутылях на термостатируемой качалке при температуре от 22 до 38°С в течение от 12-16 ч до 7 сут. По окончании инкубации смывают биомассу, выросшую на поверхности питательной среды, стабилизатором - защитной средой, содержащей 5%-ный раствор лактозы, сводят вместе в соотношении 10:1, разливают во флаконы. Получают биопрепарат с содержанием биомассы штамма В. subtilis ВКПМ № В-8611 в титре 1·10¹⁰ КОЕ/мл и биомассы штамма В. licheniformis ВКПМ № В-8610 - 1·10⁹ КОЕ/мл.

При промышленной технологии культивирование штаммов проводят в реакторе/ферментере с питательной средой для культивирования при температуре 35-38°С в течение от 10-18 ч. Процесс считают законченным, если концентрация клеток составляет 4-5 млрд/мл и соотношение спор и вегетативных клеток 1:1. По окончании инкубации раздельно выращенные культуры сводят вместе в соотношении 1:1 и добавляют сахарозо-желатиновую защитную среду, разливают во флаконы. Получают биопрепарат с содержанием биомассы штамма В. subtilis ВКПМ № В-8611 в титре 5·10⁹ КОЕ/мл и биомассы штамма В.licheniformis ВКПМ № В-8610 - 5·10⁹ КОЕ/мл.

Пример 2. Получение препарата в форме лиофилизата.

При стационарной технологии культивирование штаммов проводят на плотных агаризованных средах в матрацах, либо в стеклянных бутылях на термостатируемой качалке при температуре от 22 до 38°С в течение от 12-16 ч до 7 сут. По окончании инкубации смывают биомассу, выросшую на поверхности питательной среды, защитной средой, содержащей 10%-ный раствор глицерина, разливают в ампулы (флаконы) или в кассеты из нержавеющей стали, после чего подвергают замораживанию и обезвоживанию на вакуум-сушильной установке или высушивают распылительным способом.

При промышленной технологии культивирование штаммов проводят в реакторе/ферментере с питательной средой для культивирования при температуре 35-38°С в течение от 10-18 ч. Процесс считают законченным, если концентрация клеток составляет 4-5 млрд/мл и соотношение спор и вегетативных клеток 1:1. По окончании инкубации раздельно выращенные культуры сводят вместе в соотношении 2:1 и добавляют стабилизатор, разливают в ампулы (флаконы) или в кассеты из нержавеющей стали, после чего подвергают замораживанию и обезвоживанию на вакуум-сушильной установке или высушивают распылительным способом.

Пример 3. Получение препарата в таблетированной форме.

Выращенные культуры штаммов В. subtilis ВКПМ № В-8611 и В. licheniformis ВКПМ №В-8610 после добавления компонентов среды суспендирования обезвоживают на вакуум-сушильной или на распылительной сушильной установке, соединяют с сахарным гранулятом, скользящими веществами (крахмалом или стеаратом кальция) и прессуют на ротационных прессах.

На стабильность изучено 10 экспериментально-производственных серий таблетированного препарата. Как показывают полученные результаты, непосредственно после прессования содержание живых В. subtilis ВКПМ №В-8611 и В.licheniformis ВКПМ № В-8610 в таблетках составляет не менее 10^9-7-10^8-6 КОЕ/дозе (соответственно). После хранения таблеток на протяжении 12 мес содержание живых микробных клеток ни в одной партии не оказалось ниже 10^9-7-10^8-6 КОЕ/дозе.

Пример 4. Получение препарата в форме суппозиториев.

Выращенные культуры штаммов В. subtilis ВКПМ №В-8611 и В.licheniformis ВКПМ №В-8610 после добавления компонентов среды суспендирования обезвоживают на вакуум-сушильной или на распылительной сушильной установке, соединяют с наполнителями (кондитерским жиром или парафином) и отливают на специальной установке суппозитории.

На стабильность изучено 10 экспериментально-производственных серий препарата. Как показывают полученные результаты, непосредственно после прессования содержание живых В. subtilis ВКПМ № В-8611 и B.licheniformis ВКПМ № В-8610 в суппозиториях составляет не менее 10^9-7-10^8-6 КОЕ/ суппозиторий (соответственно). После хранения суппозиториев на протяжении 12 мес содержание живых микробных клеток ни в одной партии не оказалось ниже 10^9-7-10^8-6 КОЕ/суппозиторий.

Пример 5. Все полученные по примерам 1 или 2 или 3 или 4 варианты и формы биопрепарата Ирилис проверяют на безвредность на лабораторных животных, специфическую антагонистическую активность в отношении тест-культур - представителей различных групп патогенных и условно-патогенных микроорганизмов и устойчивость к антибиотикам.

Биопрепарат Ирилис характеризуется безвредностью. Для определения безвредности содержимое флакона разводят в 0,5 мл физиологического раствора и вводят эту дозу перорально мышам. Для каждого варианта опыта используют не меньше 10 мышей массой 15-16 г. Препарат считают безвредным, если все мыши остаются живыми в течение 5 суток наблюдения и ни у одной из них не выявлено заболевания.

Биопрепарат Ирилис характеризуется широким спектром антагонистической активности в отношении тест-штаммов культур патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. В таблице 3 представлена характеристика антагонистической активности препарата в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, выделенных при различных инфекционных заболеваниях и дисбиоза различной этиологии. Для определения специфической активности исследуют антагонистическую активность вариантов препарата в отношении клинических тест-культур. Исследование осуществляют методом отсроченного антагонизма. Для этого содержимое флакона растворяют в 1 мл физиологического раствора. Полученную взвесь выявляют штрихом по диаметру чашки Петри с агаризованной средой Гаузе № 2. Посев инкубируют в термостате при 37°С в течении 72 ч. Затем к выросшей культуре подсевают штрихом тест-микроорганизмы (500 - миллионные суспензии суточных культур в физиологическом растворе). Учет результатов проводят через 18 часов инкубирования при 37°С по величине зон отсутствия роста тест-культур.

Контролем роста тест-культур служит параллельное выращивание их на чашках с агаризованной средой Гаузе №2 без исследуемой культуры.

Из данных табл.3 следует, что оптимальным количеством живых клеток в одной дозе препарата является 1-5×10⁹. Дальнейшее увеличение количества микробных клеток не изменяет существенным образом антагонистическую активность препарата в отношении тест-культур микроорганизмов.

Табл.1Культурально-морфологические и биохимические свойства
Свойства	B.subtilis ВКПМ №В-8611	B.licheniformis ВКПМ №В -8610
Рост в анаэробных условиях	-	+
Ферментация
глюкозы	+	+
арабинозы	+	+
ксилозы	+	-
маннита	+	+
Утилизация цитрата	+	+
Утилизация пропионата	-	+
Гидролиз крахмала	+	+
Гидролиз мочевины	-	-
Редукция нитратов	+	+
Образование газа из NO3 - в	-	+
анаэробных условиях
Обесцвечивание метиленовой	+	+
сини
Аргининдигидролаза	-	+
Лецитиназа	-	-
Гиалуронидаза	-	-
Гемолитическая активность	-	-
Образование глобул поли-β-	-	-
оксимасляной кислоты на глюкозном
агаре

Табл.2Антибиотикочувствительность штаммов рода Bacillus
Изучаемый препарат	Диаметр зон задержки роста культур, мм
B.subtilis ВКПМ №В-8611	B.licheniformis ВКПМ №В-8610
ПЕНИЦИЛЛИНЫ
Азлоциллин	19±0,1	16±0,1
Амоксициллин	19±0,2	16±0,1
Ампициллин	11±0,2	о
Карбенициллин	23±0,5	20±0,1
Мезлоциллин	21±0,2	15±0,2
Метициллин	20±0,1	10±0,1
Оксациллин	15±0,3	11±0,1
Бензилпенициллин	7±0,1	3±0,2
Пиперациллин	15±0,3	11±0,1
Тикарциллин	25±0,4	21±0,2
КАРБАПЕНЕМЫ
Имипенем	38±0,2	30±0,1
ЦЕФАЛОСПОРИНЫ
Моксалактам	11±0,2	12±0,3
Цефалотин	35±0,1	21±0,3
Цефазолин	25±0,2	19±0,2
Цефамандол	35±0,3	15±0,1
Цефокситин	18±0,1	13±0,1
Цефоперазон	15±0,2	13±0,1
Цефотаксим	15±0,1	9±0,1
Цефтазидим	6±0,3	13±0,2
Цефтизоксим	3±0,1	11±0,1
Цефтриаксон	20±0,4	12±0,2
Цефуроксим	2±0,1	3±0,1
АМИНОГЛИКОЗИДЫ
Амикацин	22±0,3	17±0,2
Гентамицин	25±0,3	19±0,2
Канамицин	22±0,2	21±0,1
Тобрамицин	25±0,1	20±0,2
ДРУГИЕ
Ванкомицин	12±0,1	10±0,1
Клиндамицин	9±0,2	12±0,1
Тетрациклин	26±0,1	24±0,1
Хлорамфеникол	18±0,3	10±0,1
Полимиксин В	11±0,1	10±0,2
Нитрофурантоин	15±0,2	20±0,1
Триметоприм	23±0,1	25±0,2
Бактрим	29±0,2	31±0,3
Норфлоксацин	24±0,2	25±0,2
Налидиксовая кислота	21±0,1	15±0,1

1. Биопрепарат профилактики и лечения инфекционных болезней и дисбиоза различной этиологии, содержащий живую микробную массу штаммов Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis и защитную среду, отличающийся тем, что из штаммов Bacillus subtilis он содержит штамм Bacillus subtilis ВКПМ № В - 8611, а из штаммов Bacillus licheniformis - Bacillus licheniformis ВКПМ № В - 8610, взятые в эффективном количестве.

2. Биопрепарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит наполнитель.

3. Биопрепарат по п.2, отличающийся тем, что в качестве наполнителя он содержит протеин, органический полимер, молоко, сыворотку, альбумин, сахарозу, лактозу, стеарат кальция, глюкозу, гидрокарбонат натрия, гидроокись алюминия, метилцеллюлозу, тальк, кондитерский жир, парафин, ланолин, масло какао, гель гидроокиси алюминия.

4. Биопрепарат по п.3, отличающийся тем, что из органических полимеров он содержит декстраны, полиглюкин, крахмал, поливинилпирролидон.

5. Биопрепарат по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит растворитель.

6. Биопрепарат по п.5, отличающийся тем, что в качестве растворителя он содержит дистиллированную или кипяченую воду, физиологический раствор.

7. Биопрепарат по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что он лиофильно высушен.

8. Биопрепарат по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что он гранулирован.

9. Биопрепарат по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что он заключен в полимерную капсулу.

10. Биопрепарат по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что он таблетирован.

11. Биопрепарат по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что он представлен в форме свечей или суппозиторий.

12. Штамм бактерий Bacillus subtilis ВКПМ № В - 8611, используемый для изготовления биопрепарата для профилактики и лечения инфекционных болезней и дисбиоза различной этиологии.

13. Штамм бактерий Bacillus licheniformis ВКПМ № В - 8610, используемый для изготовления биопрепарата для профилактики и лечения инфекционных болезней и дисбиоза различной этиологии человека.