Дополнительный материал к занятию. Критериями антимикробной активности препарата являются минимальная ингибирующая

Оглавление темы "Методы определения чувствительности к антимикробным средствам. Побочные эффекты антибиотикотерапии.":

Методы определения чувствительности к антимикробным средствам. Минимальная ингибирующая концентрация (МИК). Метод серийных разведений в жидких средах.

Критериями активности того или иного препарата выступают минимальная ингибирующая концентрация (МИК ) - наименьшая концентрация препарата, тормозящая рост тест-культуры и минимальная бактерицидная концентрация (МБК ) - наименьшая концентрация препарата, вызывающая бактерицидный эффект.

Метод серийных разведений в жидких средах

Метод серийных разведений в жидких средах позволяет установить минимальную ингибирующую концентрацию (МИК ) и минимальную бактерицидную концентрацую (МБК ) препарата для выделенного возбудителя. Исследования можно выполнять в различных объёмах питательной среды (1-10 мл). Используют жидкие питательные среды, соответствующие пищевым потребностям возбудителя. В пробирках (обычно восьми) готовят серию двойных разведений препарата на питательной среде. Концентрацию уменьшают соответственно от 128 до 0,06 мкг/мл (базовая концентрация может варьировать в зависимости от активности препарата). Конечный объём среды в каждой пробирке составляет 1 мл. Контролем служит пробирка, содержащая чистую питательную среду. В каждую пробирку вносят по 0,05 мл физиологического раствора, содержащего 106/мл микробных клеток. Пробирки инкубируют 10-18 ч при 37 °С (или до появления бактериального роста в контрольной пробирке). По истечении указанного срока результаты учитывают по изменению оптической плотности среды визуально или нефелометрически. Также можно применять модифицированный метод, используя среду, дополненную глюкозой и индикатором. Рост микроорганизмов сопровождается изменением рН среды и, соответственно, окраски индикатора.

Критериями антимикробной активности препарата являются минимальная подавляющая концентрация (МПК) и минимальная бактерицидная концентрация (МБК). МПК – это наименьшая концентрация антибиотиков, которая in vitro полностью подавляет видимый рост бактерий. Она выражается в мг/л или мкг/мл. МБК – это наименьшая концентрация антибиотика, которая вызывает бактерицидный эффект. Для её определения необходимо провести высев из пробирок (визуально отсутствует рост) на плотный питательный агар, не содержащий антибиотик. Этот показатель имеет большое клиническое значение. На основе метода серийных разведений созданы микрометоды, предусматривающие использование меньшего объёма питательной среды. В настоящее время для проведения такого рода исследований выпускаются многочисленные коммерческие наборы, состоящие из высушенных стабилизированных разведений антибиотиков, которые разбавляются суспензией тест-микроба. Данные наборы могут храниться в обычных условиях, вследствие чего исключается необходимость в приготовлении разведений среды и антибиотиков в лабораторных условиях. Достоинством тестов микроразведений является также то, что они включаются в автоматизированную систему.

На основании полученных данных (диаметра зоны задержки роста или величины МПК) микроорганизмы подразделяют на чувствительные, умеренно-резистентные и резистентные. Для разграничения этих категорий используют так называемые пограничные концентрации антибиотиков, которые не являются неизменными величинами. Они пересматриваются по мере изменения чувствительности популяции микроорганизмов. Разработкой и пересмотром критериев интерпретации занимаются ведущие специалисты (химиотерапевты, микробиологи), входящие в специальные комитеты. Одним из них является национальный комитет по клиническим лабораторным стандартам (N ational C ommittee for C linical L aboratory S tandards – NCCLS), организованный в США. В настоящее время стандарты NCCLS используются как международные для оценки результатов определения чувствительности бактерий при многоцентровых микробиологических и клинических исследованиях.

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам

Критерием чувствительности микроорганизмов к антибиотикам является минимальная подавляющая концентрация (МПК) или минимальная ингибирующая концентрация (МИК) антибиотика, задерживающая рост возбудителя при стандартных условиях постановки опыта.

Для определения лекарственной устойчивости используют суточную чистую культуру возбудителя, выделенную из организма больного, и стандартную питательную среду (АГВ или Мюллер-Хинтон агар) для её посева.

Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам проводят диско-диффузионным методом или методом серийных разведений антибиотика в жидких или плотных средах.

Диско-диффузионный метод

Определение чувствительности к антибиотикам методом бумажных дисков основано на диффузии антибиотика в питательную среду. Концентрация антибиотиков в дисках подобрана таким образом, чтобы диаметры зон задержки роста стандартных тест-микроорганизмов соответствовали международным стандартам. Эта концентрация соответствует средней терапевтической дозе для стандартных штаммов микроорганизмов.

Приготовленную взвесь микроорганизмов засевают на поверхность специальной среды (АГВ или агар Мюллер-Хинтона) в чашки Петри. Затем стерильным пинцетом на засеянную поверхность помещают на равном расстоянии друг от друга, от краев и центра чашки стандартные бумажные диски, пропитанные растворами различных антибиотиков (также можно использовать специальные устройства и диспенсеры). Засеянные чашки выдерживают в термостате при температуре, оптимальной для роста исследуемых бактерий. Если бактерии чувствительны к данному антибиотику, то вокруг диска образуется зона задержки роста. Диаметр зоны задержки роста соответствует степени чувствительности исследуемого микроорганизма к данному антибиотику. Окончательный результат оценивается по специальным таблицам, в которых указаны диаметры зон задержки роста стандартных культур, чувствительных, устойчивых и умеренно-устойчивых.

Метод дисков не даёт надежных данных при определении чувствительности микроорганизмов к плохо диффундирующим в агар полипептидным антибиотикам (например, полимиксину, ристомицину). Также этот метод не позволяет определить минимальную подавляющую концентрацию антибиотика.

(МАК) - это альвеолярная концентрация ингаляционного анестетика, которая предотвращает движение 50 % больных в ответ на стандартизованный стимул (например, разрез кожи). МАК является полезным показателем, потому что отражает парциальное давление анестетика в головном мозге, позволяет сравнивать мощность различных анестетиков и представляет собой стандарт для экспериментальных исследований (табл. 7-3). Однако следует помнить, что МАК - статистически усредненная величина и ее ценность в практической анестезиологии ограничена, особенно на этапах, сопровождающихся быстрым изменением альвеолярной концентрации (например, при индукции). Значения МАК различных анестетиков складываются. Например, смесь 0,5 МАК закиси азота (53 %) и 0,5 МАК галотана (0,37 %) вызывает депрессию ЦНС, приблизительно сопоставимую с депрессией, возникающей при действии 1 МАК энфлюрана (1,7 %). В отличие от депрессии ЦНС степени депрессии миокарда у разных анестетиков при одинаковой МАК не эквивалентны: 0,5 МАК галотана вызывает более выраженное угнетение насосной функции сердца, чем 0,5 МАК закиси азота.

Рис. 7-4. Существует прямая, хотя и не строго линейная зависимость между мощностью анестетика и его жирораство-римостыо. (Из: Lowe H. J., Hagler K. Gas Chromatography in Biology and Medicine. Churchill, 1969. Воспроизведено с изменениями, с разрешения.)

МАК представляет собой только одну точку на кривой "доза-эффект", а именно - ЭД 50 (ЭД 50 %, или 50 % эффективная доза,- это доза лекарственного препарата, которая вызывает ожидаемый эффект у 50 % больных.- Примеч. пер.). МАК имеет клиническую ценность, если для анестетика известна форма кривой "доза-эффект". Ориентировочно можно считать, что 1,3 МАК любого ингаляционного анестетика (например, для галотана 1,3 X 0,74 % = 0,96 %) предотвращает движение при хирургической стимуляции у 95 % больных (т. е. 1,3 МАК - приблизительный эквивалент ЭД 95 %); при 0,3-0,4 МАК наступает пробуждение (МАК бодрствования).

МАК изменяется под действием физиологических pi фармакологических факторов (табл. 7-4.). МАК практически не зависит от вида живого существа, его иола и длительности анестезии.

Закись азота

Физические свойства

Закись азота (N 2 O, "веселящий газ") - единственное неорганическое соединение из применяющихся в клинический практике ингаляционных анестетиков (табл. 7-3). Закись азота бесцветна, фактически не имеет запаха, не воспламеняется и не взрывается, но поддерживает горение подобно кислороду. В отличие от всех остальных ингаляционных анестетиков при комнатной температуре и атмосферном давлении закись азота является газом (все жидкие ингаляционные анестетики с помощью испарителей преобразуют в парообразное состояние, поэтому их иногда называют парообразующими анестетиками.- Примеч. пер.). Под давлением закись азота можно хранить как жидкость, потому что ее критическая температура выше комнатной (см. гл. 2). Закись азота - относительно недорогой ингаляционный анестетик.

Влияние на организм

А. Сердечно-сосудистая система. Закись азота стимулирует симпатическую нервную систему, что и объясняет ее влияние на кровообращение. Хотя in vitro анестетик вызывает депрессию миокарда, на практике артериальное давление, сердечный выброс и ЧСС не изменяются или немного увеличиваются вследствие повышения концентрации катехоламинов (табл. 7-5).

ТАБЛИЦА 7-3 . Свойства современных ингаляционных анестетиков

1 Представленные значения МАК рассчитаны для людей в возрасте 30-55 лет и выражены в процентах от одной атмосферы. При использовании в высокогорье для достижения того же парциального давления следует применять более высокую концентрацию анестетика во вдыхаемой смеси. * Если МАК > 100 %, то для достижения 1,0 МАК необходимы гипербарические условия.

Депрессия миокарда может иметь клиническое значение при ИБС и гиповолемии: возникающая артериальная гипотония повышает риск развития ишемии миокарда.

Закись азота вызывает сужение легочной артерии, что увеличивает легочное сосудистое сопротивление (ЛСС) и приводит к повышению давления в правом предсердии. Несмотря на сужение сосудов кожи, общее периферическое сосудистое сопротивление (ОПСС) изменяется незначительно.

ТАБЛИЦА 7-4. Факторы, влияющие на МАК

Факторы	Влияние на МАК	Примечания
Температура
Гипотермия	↓
Гипертермия	↓	, если >42°С
Возраст
Молодой
Старческий	↓
Алкоголь
Острое опьянение	↓
Хроническое потребление
Анемия
Гематокритное число < 10 %	↓
PaO 2
< 40 мм рт. ст.	↓
PaCO 2
> 95 мм рт. ст.	↓	Обусловлено снижением рН в ЦСЖ
Функция щитовидной железы
Гипертиреоз	Не влияет
Гипотиреоз	Не влияет
Артериальное давление
АД ср. < 40 мм рт. ст.	↓
Электролиты
Гиперкальциемия	↓
Гипернатриемия		Обусловлено изменением состава ЦСЖ
Гипонатриемия	↓
Беременность	↓
Лекарственные препараты
Местные анестетики	↓	Кроме кокаина
Опиоиды	↓
Кетамин	↓
Барбитураты	↓
Бензодиазепины	↓
Верапамил	↓
Препараты лития	↓
Симпатолитики
Метилдопа	↓
Резерпин	↓
Клонидин	↓
Симпатомиметики
Амфетамин
Хроническое употребление	↓
Острое опьянение
Кокаин
Эфедрин

Так как закись азота повышает концентрацию эндогенных катехоламинов, ее использование увеличивает риск возникновения аритмий.

Б. Система дыхания. Закись азота увеличивает частоту дыхания (т. е. вызывает тахипноэ) и снижает дыхательный объем в результате стимуляции ЦНС и, возможно, активации легочных рецепторов растяжения. Суммарный эффект - незначительное изменение минутного объема дыхания и PaCO 2 в покое. Гипоксический драйв, т. е. увеличение вентиляции в ответ на артериальную гипоксемию, опосредованное периферическими хеморе-цепторами в каротидных тельцах, значительно угнетается при использовании закиси азота даже в невысокой концентрации. Это может привести к серьезным осложнениям, возникающим у пациента в послеоперационной палате пробуждения, где не всегда удается быстро выявить гипоксемию.

В. Центральная нервная система. Закись азота увеличивает мозговой кровоток, вызывая некоторое повышение внутричерепного давления. Закись азота также увеличивает потребление кислорода головным мозгом (CMRO 2). Закись азота в концентрации, меньшей 1 МАК, обеспечивает адекватное обезболивание в стоматологии и при выполнении малых хирургических вмешательств.

Г. Нервно-мышечная проводимость. В отличие от других ингаляционных анестетиков закись азота не вызывает заметной миорелаксации. Наоборот, в высокой концентрации (при использовании в гипербарических камерах) она вызывает ригидность скелетной мускулатуры. Закись азота, вероятнее всего, не провоцирует злокачественную гипертермию.

Д. Почки. Закись азота уменьшает почечный кровоток вследствие повышения почечного сосудистого сопротивления. Это снижает скорость клубочковой фильтрации и диурез.

ТАБЛИЦА 7-5. Клиническая фармакология ингаляционных анестетиков

	Закись азота	Галотан	Метокси- флюран	Энфлюран	Изофлю-ран	Десфлю-ран	Сево-флюран
Сердечно-сосудистая система
Артериальное давление	±	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓
ЧСС	±	↓				± или
ОПСС	±	±	±	↓	↓↓	↓↓	↓
Сердечный выброс 1	±	↓	↓	↓↓	±	± или ↓	↓
Система дыхания
Дыхательный объем	↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓	↓
Частота дыхания
PaCO 2 в покое	±
PaCO 2 при нагрузке
ЦНС
Мозговой кровоток
Внутричерепное давление
Метаболические потребности мозга 2		↓	↓	↓	↓↓	↓↓	↓↓
Судороги	↓	↓	↓		↓	↓	↓
Нервно-мышечная проводимость
Недеполяризующий блок 3
Почки
Почечный кровоток	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓	↓
Скорость клубочковой фильтрации	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	?	?
Диурез	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓↓	?	?
Печень
Кровоток в печени	↓	↓↓	↓↓	↓↓	↓	↓	↓
Метаболизм 4 О	,004 %	15-20%	50%	2-5 %	0,2 %	< 0, 1 %	2-3 %

Примечание:

Увеличение;

↓ - уменьшение; ± - изменений нет; ? - неизвестно. 1 Ha фоне ИВЛ.

2 Метаболические потребности мозга повышаются, если энфлюран вызывает судороги.

Анестетики скорее всего пролонгируют и деполяризующий блок, но этот эффект не имеет клинического значения.

4 Часть от поступившего в кровь анестетика, которая подвергается метаболизму.

E. Печень. Закись азота снижает кровоток в печени, но в меньшей степени, чем другие ингаляционные анестетики.

Ж. Желудочно-кишечный тракт. В некоторых работах доказано, что закись азота вызывает тошноту и рвоту в послеоперационном периоде в результате активации хеморецепторной триггерной зоны и рвотного центра в продолговатом мозге. В исследованиях других ученых, наоборот, не обнаружено никакой связи между закисью азота и рвотой.

Критериями антимикробной активности препарата являются минимальная ингибирующая концентрация (МИК) и минимальная бактерицидная концентрация (МБК). МИК – это наименьшая концентрация антибиотиков, которая invitro полностью подавляет видимый рост бактерий. Она выражается в мг/л или мкг/мл. МБК – это наименьшая концентрация антибиотика, которая вызывает бактерицидный эффект. Для её определения необходимо провести высев из пробирок, в которых визуально отсутствует рост, на плотный питательный агар, не содержащий антибиотик. Этот показатель имеет большое клиническое значение. На основе метода серийных разведений созданы микрометоды, предусматривающие использование меньшего объёма питательной среды. В настоящее время для проведения такого рода исследований выпускаются многочисленные коммерческие наборы, состоящие из высушенных стабилизированных разведений антибиотиков в питательной среде, которые разбавляются суспензией тест-микроба. Данные наборы могут храниться в обычных условиях, вследствие чего исключается необходимость в приготовлении разведений среды и антибиотиков в лабораторных условиях. Достоинством тестов микроразведений является также то, что они включаются в автоматизированную систему.

На основании полученных данных (диаметра зоны задержки роста или величины МИК) микроорганизмы подразделяют на чувствительные, умеренно-резистентные и резистентные. Для разграничения этих категорий используют так называемые пограничные концентрации антибиотиков, которые не являются неизменными величинами. Они пересматриваются по мере изменения чувствительности популяции микроорганизмов. Разработкой и пересмотром критериев интерпретации занимаются ведущие специалисты (химиотерапевты, микробиологи), входящие в специальные комитеты. Одним из них является национальный комитет по клиническим лабораторным стандартам (N ationalC ommitteeforC linicalL aboratoryS tandards – NCCLS), организованный в США. В настоящее время стандарты NCCLS используются как международные для оценки результатов определения чувствительности бактерий при многоцентровых микробиологических и клинических исследованиях.

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам. Критерием чувствительности микроорганизмов к антибиотикам является минимальная ингибирующая концентрация (МИК) антибиотика, задерживающая рост возбудителя при стандартных условиях постановки опыта.

Диско-диффузионный метод. Определение чувствительности к антибиотикам методом бумажных дисков основано на диффузии антибиотика в питательную среду. Концентрация антибиотиков в дисках подобрана таким образом, чтобы диаметры зон задержки роста стандартных тест-микроорганизмов соответствовали международным стандартам. Эта концентрация соответствует средней терапевтической дозе для стандартных штаммов микроорганизмов.

Приготовленную взвесь микроорганизмов засевают на поверхность специальной среды (АГВ или агар Мюллер-Хинтона) в чашки Петри. Затем стерильным пинцетом на засеянную поверхность помещают на равном расстоянии друг от друга, от краёв и центра чашки стандартные бумажные диски, пропитанные растворами различных антибиотиков (также можно использовать специальные устройства и диспенсеры). Засеянные чашки выдерживают в термостате при температуре, оптимальной для роста исследуемых бактерий. Если бактерии чувствительны к данному антибиотику, то вокруг диска образуется зона задержки роста. Диаметр зоны задержки роста соответствует степени чувствительности исследуемого микроорганизма к данному антибиотику. Окончательный результат оценивается по специальным таблицам, в которых указаны диаметры зон задержки роста стандартных культур, чувствительных, устойчивых и умеренно-устойчивых.

Метод серийных разведений. Данным методом определяют минимальную концентрацию антибиотика, ингибирующую рост исследуемой культуры бактерий (МПК, МИК). Для этого вначале готовят основной раствор, содержащий определенную концентрацию антибиотика (мкг/мл или ед/мл) в специальном растворителе или буферном растворе. Далее из основного раствора готовят все последующие разведения в бульоне (в объёме 1 мл), после чего к каждому разведению добавляют 0,1 мл исследуемой бактериальной суспензии, содержащей 10 6 -10 7 бактериальных клеток в 1 мл. В последнюю пробирку вносят 1 мл бульона (без антибиотика) и 0,1 мл суспензии бактерий (контроль культуры). Посевы инкубируют при 37 0 С до следующего дня, после чего отмечают результаты опыта по помутнению питательной среды, сравнивая с контролем. Последняя пробирка с прозрачной питательной средой указывает на задержку роста исследуемой культуры бактерий, под влиянием содержащейся в ней минимальной подавляющей (ингибирующей) концентрации (МПК, МИК) антибиотика. Для оценки минимальной бактерицидной концентрации (МБК) производят высев на плотную питательную среду без антибиотика из пробирок с отсутствием роста. За МБК принимают минимальную концентрацию антибиотика, вызывающую гибель микроорганизма, что характеризуется отсутствием роста на чашках Петри с питательной средой.

Метод серийных разведений антибиотика в агаризованной среде. В этом случае можно в одном опыте проверить чувствительность к разным концентрациям данного антибиотика нескольких культур микроорганизмов. Различные разведения антибиотика готовят в стерильной агаризованной среде. Для этого в неё добавляют требуемое количество исходного раствора антибиотика, тщательно перемешивают и заливают в стерильные чашки Петри. После застывания агара дно чашки с наружной стороны делят маркером на сектора. Каждую исследуемую культуру засевают штрихом с помощью бактериологической петли на определённый сектор в чашки с разными концентрациями антибиотика. Посев исследуемых культур на чашки с различными концентрациями антибиотика можно сделать с помощью аппликатора, позволяющего засевать одновременно 12-15 культур на одну чашку. Затем чашки помещают в термостат при температуре, оптимальной для роста и развития изучаемых бактерий. Результаты учитывают по наличию или отсутствию роста бактерий в сравнении с ростом на среде в контрольной чашке. Бактерии считаются чувствительными к антибиотику в такой его концентрации, при которой их рост полностью подавляется.

Метод Е-тестов. Данный метод сочетает в себе достоинства метода серийных разведений и метода дисков. Вместо дисков используются полоски («линейки») фильтровальной бумаги, пропитанные антибиотиком, причем у основания полоски концентрация антибиотика будет минимальной, а на «верхушке» – максимальной. Полоски помещают на поверхность питательного агара, засеянного исследуемой культурой. Если бактерии чувствительны к действию данного препарата, вокруг участков полоски, содержащих его ингибирующие концентрации, возникает эллипсовидная зона задержки роста. Числовое значение концентрации антибиотика у основания этой зоны указывает на МПК данного антибиотика для данной культуры.

К чувствительным относятся штаммы микроорганизмов, рост которых подавляется при концентрациях препарата, обнаруживаемых в сыворотке крови больного при использовании обычных доз антибиотиков.

К умеренно устойчивым относятся штаммы, для подавления роста которых требуются концентрации, создающиеся в сыворотке крови при введении максимальных доз препарата.

Устойчивыми являются микроорганизмы, рост которых не подавляется препаратом в концентрациях, создаваемых в организме при использовании максимально допустимых доз.

Контрольные вопросы.

Дайте определение понятия «антибиотики». Основные группы антибиотиков в зависимости от способа получения: природные, полусинтетические, синтетические. Назовите фамилию учёного, разработавшего теорию химиотерапии. Какие свойства являются определяющими при выборе химиотерапевтического препарата? Что такое химиотерапевтический индекс, напишите его формулу, каким он должен быть? Укажите первые антиспирохетозные препараты; первый антибактериальный препарат и фамилию учёного, получившего его. Назовите фамилии русских учёных, впервые обнаруживших антибактериальные свойства зелёной плесени. Назовите фамилию учёного, изучавшего антибактериальные свойства плесневого гриба Penicillium и сделавшего попытку выделить пенициллин. Учёные, впервые получившие препараты пенициллина. Продуценты антибиотиков - приведите примеры. Классификация антибиотиков по происхождению, химическому составу, по спектру действия. Механизм действия антибиотиков: мишени (точки приложения антибиотиков различных групп). Типы действия - бактерицидное и бактериостатическое; как в опыте in vitro определить их? Противовирусные антибиотики, механизмы их действия. В каких единицах измеряется активность антибиотиков? Условия хранения антибиотиков.

Назовите и охарактеризуйте возможные побочные явления при антибиотикотерапии. Дайте определение понятия «лекарственная устойчивость микробов». Виды лекарственной устойчивости. Природная и приобретённая (первичная и вторичная). Генетические механизмы лекарственной устойчивости: хромосомная и плазмидная. Фенотипические механизмы лекарственной устойчивости - назовите и охарактеризуйте. Рациональное применение антибиотиков - назовите способы. Назовите препараты - ингибиторы ферментов, разрушающих антибиотики. Опишите методы определения чувствительности микробов к антибиотикам.

В принципе эта процедура сходна с определением МПК в жидкой "Среде. Готовят несколько чашек Петри со ступенчатыми разведениями антибиотика, растворенного в дайной среде. Добавляют расплавленный агар, чашки охлаждают, чтобы агар затвердел. На поверхности среды штрихом засевают культуры одной или нескольких бактерий и после инкубации в термостате в течение необходимого времени определяют минимальную концентрацию антибиотика, при которой подавляется рост бактерий. Одним из преимуществ этого метода перед методом титрования в жидкой среде является то, что разные участки одной и той же чашки можно засевать разными видами или штаммами бактерий. В результате величины МПК для нескольких бактерий можно определить в одном опыте (рис. 2.2).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКТИВНОСТИ АНТИБИОТИКОВ

МЕТОДОМ ДИФФУЗИИ В АГАРЕ
Этот метод применяется для определения концентрации антибиотика в растворе. Он состоит в следующем. Диски из фильтровальной бумаги, смоченные исследуемым раствором антибиотика, помещают на поверхность агаризованной среды, содержащей разведенную суспензию бактерий. После соответствующей инкубации поверхность агара, которая вначале была полупрозрачной, мутнеет из-за рассеяния света выросшими бактериями. Полупрозрачные зоны остаются лишь вокруг дисков фильтровальной бумаги, поскольку антибиотик диффундирует в агар и подавляет рост бактерий. Если диаметр этих зон определять при строго стандартных условиях, то он будет функцией логарифма концентрации антибиотика. Используя известные концентрации антибиотика, строят стандартную кривую, по которой можно определить концентрацию антибиотика в неизвестных растворах (рис. 2.3). Иногда вместо дисков из фильтровальной бумаги используют небольшие полые цилиндрики, поставленные на поверхность агаровой среды и содержащие раствор антибиотика.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ

АКТИВНОСТИ АНТИБИОТИКОВ
Активность антибиотиков in vitro зависит от условий определения (табл. 2.1). На определение активности влияют такие факторы, как состав среды, плотность инокулума, количество бактериальных клеток в иноку луме (величина инокулума).

Таблица 2.1. Факторы, влияющие на определение активности антибиотиков
Тест-организм
Состав среды (pH, ионы, сыворотка, антагонисты)
Величина и плотность инокулума (гетерогенность популяции, механизмы инактивации, попадание веществ-антагонистов)
Условия инкубации (время, температура, аэрация)
А. СОСТАВ СРЕДЫ
Рассмотрим в качестве примера антибиотик, подавляющий биосинтез одной из аминокислот. Если антибиотик испытывают в среде без этой аминокислоты, то кажется, что он обладает очень высокой активностью, другими словами, имеет низкую величину МПК. При испытании в "среде, содержащей аминокислоту, синтез которой он подавляет и которую бактерия может получать из среды, антибиотик будет казаться неактивным.
Помимо таких специфических эффектов часто наблюдается менее специфическое влияние среды, не связанное непосредственно с механизмом действия или с химической структурой антибиотика. Одним особенно интересным случаем является наличие в среде сыворотки. Ее вводят в среду при определении МПК, чтобы создать физиологические условия, напоминающие условия в крови. Многие антибиотики связываются с белками сыворотки крови (в особенности с альбумином), в результате число свободных молекул антибиотика, которые могут проникать в бактериальные клетки, снижается. Связывание антибиотика с белками сыворотки обычно коррелирует с липофильностью некоторых заместителей в его молекуле.
Очевидно, что условия определения МПК в жидкой среде отличаются от условий в плотной среде хотя бы потому, что в плотной среде присутствует агар. Агар, содержащий S03-rpyn- пы, может адсорбировать антибиотик, изменяя его диффундирующую способность, или адсорбировать растворенный кислород и некоторые компоненты питательной среды. Неудивительно поэтому, что величина МПК антибиотика в отношении данной бактерии зависит от того, определена ли она в жидкой или в плотной среде, даже если эти две среды, за исключением наличия или отсутствия агара, идентичны по составу. Нужно также помнить, что физиология клеток может различаться в зависимости от того, растут ли они поодиночке в жидкости или в виде колоний на поверхности плотной среды.
Очень сильное влияние на активность антибиотиков оказывает величина pH среды. Помимо второстепенных эффектов, как то влияние pH на скорость роста микроорганизмов и, следова-
тешыно, косвенное влияние на их восприимчивость, величина pH оказывает очень сильное и непосредственное действие на способность препарата проникать,в бактериальную клетку. Например, вещества в неионизированной форме лучше диффундируют через клеточную стейку и плазматическую мембрану, чем вещества в ионизированной форме. Таким образом, pH среды, определяя степень ионизации основного или.кислого антибиотика, может прямо влиять на скорость его проникновения в бактерии и, следовательно, на эффективность.
Б. ПЛОТНОСТЬ И ВЕЛИЧИНА БАКТЕРИАЛЬНОГО ИНОКУЛУМА
Плотность инокулума - это число засеваемых бактерий, отнесенное к объему, в котором они растут. Ее обычно выражают как число клеток в 1 мл культуры. Величина инокулума - общее число засеянных бактерий. На МПК многих антибиотиков не влияют вариации в плотности обычно используемого инокулума (103-106 бактерия/мл). Действительно, даже при очень низких концентрациях антибиотика, например 0,01 мкг/мл, отношение числа молекул антибиотика к числу бактериальных клеток остается очень большим (при концентрации антибиотика с мол. массой 1000, равной 0,01 мкг/мл, в 1 мл раствора содержится ~1012 молекул). Однако имеются некоторые исключения. Например, зачастую очень много молекул антибиотика адсорбируется на наружной поверхности бактериальной клетки. Если плотность бактерий высока, число свободных молекул антибиотика, которые могут проникнуть в клетку, очень сильно снижается. Кроме того, для подавления роста одной клетки часто бывает необходимо большое количество молекул антибиотика. По мере роста бактерии синтезируют и выделяют в среду ферменты, которые могут разрушать антибиотик (например, р-лакта- мазы, действующие на р-лактамные антибиотики; см. гл. 4). Количество разрушенного антибиотика является функцией концентрации фермента в питательной среде и, следовательно, зависит от величины инокулума.
На первый взгляд кажется, что, если плотность культуры бактерий одинакова, не важно, исследуется ли активность антибиотика в маленьких объемах, например 0,25 мл и меньше в миниатюризованных системах, или в объеме 10 мл в обычных лабораторных пробирках. Если все бактерии в популяции идентичны, никакой разницы в результатах не будет.
Когда общее число бактерий в инокулуме очень велико, повышается вероятность того, что в среде будут присутствовать клетки, менее восприимчивые к антибиотику. Рост всех восприимчивых клеток будет подавлен, однако менее восприимчивые (в принципе это может быть даже единственная клетка) будут размножаться, и после инкубации в течение 18 ч образуется по-

Таблица 2.2. Факторы, влияющие на активность некоторых антибиотиков

пуляция бактерий с высокой плотностью. Значительная вариабельность величины МПК с изменением числа инокулирован- ных клеток обычно свидетельствует о высокой частоте мутантов, устойчивых к антибиотику (гл. 4). Частота появления устойчивых мутантов неодинакова для разных антибиотиков. В случае антибиотиков, используемых в клинике, она колеблется от 10~7 до 10-10.
В этом разделе описаны далеко не все факторы, которые могут влиять на активность антибиотика в отношении определенной бактерии (табл. 2.2). Поэтому, чтобы использовать подавление роста бактерий для количественного определения активности антибиотиков и получить данные, которые можно воспроизвести в разных лабораториях, необходимо, чтобы все условия были точно определены и по возможности стандартизованы.