Влияние эритромицина и доксициклина на активность молекулярных форм малатдегидрогеназы активного ила

Производство антибиотиков в настоящее время занимает одно из ведущих мест в фармацевтической промышленности. Технология производства антибиотиков предусматривает значительный объем водопотребления. На разных этапах производства образуется высококонцентрированная технологическая вода, содержащая продукты биосинтеза антибиотиков. Кроме того, в зарубежной и отечественной литературе представлены данные о заметном увеличении содержании антибиотиков в воде городских коллекторов, особенно в утренние часы [2, 3, 4]. Многие антибиотики обладают низкой способностью к биологической деструкции, что обуславливает “проскок” сооружений биологической очистки и поступление полупродуктов распадов антибиотиков в водоемы.

Ключевое положение малатдегидрогеназы (L-малат: NAD-оксидоредуктаза, 1.1.1.37, МДГ) в окислительно-восстановительных процессах всех живых систем позволяет использовать информацию о структурной организации и активности фермента в качестве интегрального показателя функционального состояния микросообществ гидроэкосистем. Высокотоксичные компоненты технологической воды производства антибиотиков могут приводить к частичному или полному блокированию цикла Кребса на участке малат-оксалоацетат.

Целью данного исследования является изучение структурной организации и активность молекулярных форм (МФ) малатдегидрогеназы (МДГ) водных микроорганизмов при действии эритромицина и доксициклина в зависимости от

Шаталаев Иван Федорович – доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой химии фармацевтического факультета Самарского государственного медицинского университета;

Мащенко Зинаида Евгеньевна – кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры фармации Самарского медицинского института ”Реавиз“.

их концентрации и времени инкубации в аэроб-но-анаэобных условиях.

Материалы и методы исследования. В качестве тест – организмов в экспериментах использовали активный ил регенератора первой секции аэраторов городской станции биологической очистки. К 100 мл активного ила добавляли водный раствор антибиотика (эритромицина и доксициклина в концентрации 50, 100 и 150 мг/г биомассы) и помещали на магнитную мешалку. Через каждый час (в течение 4-х часов) отбирали пробы по 10 мл. Далее 10 мл иловой суспензии (4550 мг сухого остатка) двухкратно отмывали от фоновых загрязнений водой очищенной, центрифугировали при 3000g в течение 10 мин. Осадок переносили в механический дезинтегратор (стеклянная ступка и пестик на шлифах) и проводили дезинтеграцию клеток ила 5 мин при 4 ^оС. Дезин-теграт переносили в колбу, добавляли тритон Х-305, колбу помещали на магнитную мешалку на 20 мин для солюбилизации фермента. Гомогенат центрифугировали при 5000g 10 мин.

В супернатанте определяли МФ МДГ методом электрофореза в плоских блоках 7,5% полиакриламидного геля. В качестве электродного буфера использовали 1М трис-ЭДТА-боратный буфер (рН 9,2).

Выявление МФ МДГ проводили с помощью феназинметасульфат–тетразолиевой реакции в чашках Петри.

Путем прямой денситометрии определяли относительную активность каждой зоны во всех образцах на анализаторе фореграмм АФ-1 (Львовприбор).

Результаты и их обсуждение. Во всех сериях экспериментов МДГ представлена в виде одной фракции, которая по относительной электрофоретической подвижности (ОЭП) соответствует МДГ-1.

Динамика изменения активности фермента в процентах во времени инкубации представлены в табл. 1 и рис. 1 и 2.

Экология труда. Социально-гигиенические и социально-медицинские аспекты качества жизни

Таблица 1. Относительная активность МДГ-1 при действии антибиотиков

Концентрация антибиотика, мг антибиотика/ г биомассы	Время инкубации, час
	контроль	1	2	3	4
Эритромицин
50	15,0	25,6	29,3	15,9	13,5
100	22,0	27,8	7,1	13,2	30,5
150	26,0	27,8	8,8	14,2	22,4
Доксициклин
50	38,5	38,4	16,1	3,5	3,5
100	29,9	39,6	11,1	7,2	12,1
150	43,4	29,5	27,3	0	--

На рис.1 показаны данные изменения активности МДГ-1 при действии эритромицина в различных концентрациях в зависимости от времени инкубации. В течение первого часа инкубации отмечали увеличение активности МДГ, далее в зависимости от концентрации антибиотика характер кривых меняется. При концентрации 50 мг/г биомассы наблюдали дальнейшую, почти двукратную активацию фермента, и после 3-х часов инкубации активность МДГ дости-

Рис. 1. Относительная активность МДГ-1 при действии эритромицина на биомассу активного ила

Рис. 2. Относительная активность МДГ-1 при действии доксициклина на биомассу активного ила

гала уровня контроля. Увеличение концентрации эритромицина до 100 и 150 мг/г биомассы приводила к резкому ингибированию активности фермента на этапе 2-х часовой инкубации.

На рис. 2 показаны кривые изменения активности МДГ-1 микроорганизмов при действии доксициклина.

Отмечена незначительная активация фермента в течение первого часа аэрации при концентрации антибиотика 100 мг/г биомассы. Дальнейшая инкубация приводит к резкому ингибированию процессов дегидрирования малата. Концентрация антибиотика 50 и 150 мг/г биомассы оказывают токсическое действие, ингибируя МДГ-1 уже в первый час инкубации.

ВЫВОДЫ

• 1.    Ингибирование МДГ-1 после первого часа инкубации с эритромицином в концентрации

• 2.    Установлено прямое токсическое действие доксициклина на водные микроорганизмы во всех исследуемых диапазонах концентраций после первого часа инкубации.

100 и 150 мг/г биомассы происходит предположительно образовавшимися продуктами окисления антибиотиков.