Изучение мембранотропности стрептомицина

Ротационной движение - это тип наиболее упорядоченного движения протоплазмы, часто встречающийся в клетках водных растений (Elodea, Vallisneria, харовые водоросли), в клетках корневых волосков и пыльцевых трубок многих растений.

Характерной чертой данного типа движения является перемещение протоплазмы только по периферии клетки, подобно приводному ремню. У харовых водорослей слой протоплазмы, прилегающей к клеточной стенке, где сосредоточены хлоропласты, неподвижен, а движется глубже лежащий слой протоплазмы.

Фонтанирующее движение - представляет собой промежуточный между циркуляционным и ротационным тип движения протоплазмы. Этот тип движения характеризуется тем, что протоплазма в толстом цетральном тяже движется к вершине или к основанию, а пристенный слой протоплазмы движется в обратном направлении. Фонтанирующее движение можно наблюдать в корневых волосках (Trianea, Hydrocharis и др.) и в пыльцевых трубках многих растений.

Челночное движение - ярко выраженный тип движения протоплазмы, характеризующийся высокой скоростью, большим объемам движущейся протоплазмы, сопровождается изменением очертаний одноклеточных организмов, что обуславливает их амебоидное движение.

Скорость циклоза является количественной характеристикой движения протоплазмы и в значительной степени связана с ее физико-химическими свойствами. Существует несколько методов измерения скорости движения протоплазмы: метод сравнения, фотографической регистрации, непосредственного измерения по скорости движения гранул и т.д[11].

Для исследования трансмембранной  токсикокинетики стрептомицина  определяли динамику изменения скорости циклоза под влиянием антибиотика стрептомицина на цитоплазму Валлиснерии.

Материалы и оборудование: клетки водоросли Валлиснерии спиральной, микроскоп, ножницы, чашки Петри, растворы антибиотика стрептомицина.

Схема опыта:

Тест-объектом исследования был препарат фрагмента листа растения Валлиснерии. Приготовили временный препарат клеток водоросли Валисснерии. На столик микроскопа поместили предметное стекло с клетками и нашли клетку с движущимися хлоропластами, и с помощью секундомера отсчитали время прохождения хлоропласта по периметру клетки. Измерения повторили не менее 5 раз. Схема опытов включала следующие варианты растворов антибиотика стрептомицина:

1) 0,1%

2) 0,01%

3) 0,005%

4) 0,001%

5) 0,0005%

6) 0,0001%

7) осмотически активный  водный раствор сахарозы

Под покровное стекло вводили раствор антибиотика  стрептомицина, начиная с наименьшей концентрации. Ждали 10 минут и фиксировали время прохода хлоропласта. Повторяли опыт со всеми концентрациями. Исходя из этих данных, рассчитывали скорость циклоза, которая соответствует скорости движения протоплазмы. Далее строили график зависимости скорости циклоза от времени экспозиции, начиная с момента введения раствора антибиотика для каждого варианта концентрации[17].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Экспериментальная  часть

 

7.1 Исследование липофильности стрептомицина в модельных опытах

 

Для изучения поверхностной активности использовали метод счета капель.

Для выполнения измерений  собрали прибор, который состоит из штатива, полиэтиленового шланга, мерной пипетки, микрокапилляра и бюкса с растительным маслом. Для определения внутреннего диаметра кончика капилляра заполнили его окрашенным раствором (фуксин, метиленовый краситель). Далее установили капилляр в горизонтальном положении на предметном столике микроскопа и измерили внутренний диаметр с помощью окуляр-микрометра. Закрепили капилляр в лапке штатива в вертикальном положении и присоединили полиэтиленовый шланг.

С помощью резиновой груши заполнили пипетку прибора испытуемым раствором, который поступает через полиэтиленовый шланг в стеклянный капилляр. Кончик капилляра во время опыта должен быть погружен в растительное масло.

Регулируя высоту подъема  пипетки прибора, подобрали интервал между отрывами капель порядка 5 сек.

Определили плотность испытуемого раствора. Для этого точный объем, отмеренный пипеткой (2-3 мл), взвешивали в стеклянном бюксе на аналитических весах. Вычитая массу бюкса, нашли массу испытуемого раствора. Разделив массу на объем, получили значение плотности испытуемого раствора антибиотика.

Далее, подсчитав число  капель и отметив их общий объем по пипетке прибора, определили объем одной капли. Поверхностное натяжение рассчитали по формуле

 

σ_н = g/2πr (ρ₁ – ρ₂) V, (7.1)

 

где g = 980 см/с² (ускорение свободного падения);

r - радиус капилляра (см).

p1 - плотность испытуемого раствора (г/см³);

р2 - плотность растительного масла (0,8 г/см³);

V- объем одной капли (мл);

Величина поверхностной  активности оценивается из концентрационных зависимостей поверхностного натяжения  испытуемых соединений с помощью  уравнения Шишковского

 

σ_а = σ _воды – σ _опыт, (7.2)

σ _воды =24,33(г/см²)

 

Экспериментальные данные для расчёта силы поверхностного натяжения водных растворов стрептомицина  разных концентраций.

m бюкса = 14,494 г;

n=10

 

Таблица 7.1

 

Измерение поверхностной  активности антибиотика стрептомицина

 

Концентрация,%	Варианты опыта		Плотность раствора, г/см3	Радиус капилляра, см	Объем капли, см3		Поверхностное натяжение, Эрг/см2	Поверхностная активность, эрг/см2 М
	m,г	V, сm3			V,см3	V/n, см3
0,1	8,444	8	1,055	0,475	0,29	0,029	2,429	21,901
0,01	5,054	5	1,0108	0,475	0,4	0,04	2,7701	21,5599
0,005	3,023	3	1,0076	0,475	0,49	0,049	3,3429	20,9871
0,001	4,075	4	1,0187	0,475	0,5	0,05	3,5933	20,7367
0,0005	4,069	4	1,0172	0,475	0,6	0,06	4,2824	20,0476
0,0001	7,054	7	1,0077	0,475	0,63	0,063	4,2988	20,0312

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.1

 

 

Сила поверхностной  активности антибиотика стрептомицина находится в обратной зависимости от липофильности.

При анализе результатов  видно, что при увеличении концентрации антибиотика увеличивается его поверхностная активность, что свидетельствует о его способность проникать через мембрану.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.2 Исследование трансмембранной токсикокинетики стрептомицина с помощью биотеста по физико-химическим свойствам цитоплазмы

 

Тест-объектом исследования был препарат фрагмента листа растения Валлиснерии. Приготовили временный препарат клеток водоросли Валисснерии. На столик микроскопа поместили предметное стекло с клетками и нашли клетку с движущимися хлоропластами, и с помощью секундомера отсчитали время прохождения хлоропласта по периметру клетки. Измерения повторили не менее 5 раз. Схема опытов включала следующие варианты растворов антибиотика стрептомицина:

1) 0,1%

2) 0,01%

3) 0,005%

4) 0,001%

5) 0,0005%

6) 0,0001%

7) осмотически активный  водный раствор сахарозы

Под покровное стекло вводили раствор антибиотика  стрептомицина, начиная с наименьшей концентрации. Ждали 10 минут и фиксировали  время прохода хлоропласта. Повторяли  опыт со всеми концентрациями. Исходя из этих данных, рассчитывали скорость циклоза, которая соответствует скорости движения протоплазмы. Далее строили график зависимости скорости циклоза от времени экспозиции, начиная с момента введения раствора антибиотика для каждого варианта концентрации.

Для исследования трансмембранной  токсикокинетики стрептомицина определяли динамику изменения скорости циклоза под влиянием антибиотика стрептомицина на цитоплазму клетки Валлиснерии.

 

Таблица 7.2

 

Трансмембранная токсикокинетика  методом циклоза

 

Концентрация антибиотика,%	Время пробега, сек
	1	2	3	4	5	Среднее значение
0,1%	270	272	268	260	271	269
0,01%	263	250	260	266	252	258
0,005%	250	255	251	258	250	253
0,001%	230	241	235	245	230	236
0,0005%	223	220	230	225	230	226
0,0001%	192	180	190	195	186	187
Сахароза	142	120	128	132	125	129

 

Рисунок 7.2

 

 

Под действием стрептомицина  снижаются барьерные функции клетки, скорость циклоза протоплазмы клеток тест-объекта возрастает.

Действие стрептомицина  на циклоз находится в прямой зависимости  от исходной концентрации раствора антибиотика.

Скорость циклоза увеличивается пропорционально увеличению его концентрации.

Трансмембранная кинетика стрептомицина обусловлена его  высокой липофильностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Аминогликозидные антибиотики  являются одними из наиболее старых антибактериальных  средств. Опыт клинического применения стрептомицина насчитывает около 60 лет, столько же времени известен его наиболее серьезный побочный эффект – кохлео и вестибулотоксичность с нередким переходом в необратимую нейросенсорную тугоухость или вестибулопатию. Эти эффекты, как известно в настоящее время, вызывают практически все аминогликозиды.

Воздействуя на бактериальные  клетки стрептомицин образует необратимые  ковалентные связи с белками 30S-субъединицы бактериальных рибосом, нарушает биосинтез белков в рибосомах, вызывая разрыв потока генетической информации в клетке.

Сегодня существует ряд  особенностей, которые сильно ограничивают применение стрептомицина:

Со стороны мочевыделительной  системы: нефротоксическое действие (альбуминурия, гематурия).

Со стороны ЦНС и периферической нервной системы: токсическое действие на 8 пару ЧМН (потеря слуха, вплоть до развития глухоты, звон; головокружение, тошнота, рвота).

Со стороны пищеварительной  системы: диарея.

Довольно высокая частота  аллергических реакций: крапивница, зуд, кожная сыпь.

Проникает через плацентарный барьер и может оказывать нефротоксическое действие на плод.

После проведения экспериментальных  методов исследования антибиотика  стрептомицина, было установлено, что:

Сила поверхностной  активности антибиотика стрептомицина находится в обратной зависимости от липофильности.

При увеличении концентрации антибиотика увеличивается его  поверхностная активность, что свидетельствует  о его способность проникать  через мембрану.

Под действием стрептомицина  снижаются барьерные функции клетки, скорость циклоза протоплазмы клеток тест-объекта возрастает.

Действие стрептомицина  на циклоз находится в прямой зависимости  от исходной концентрации раствора антибиотика.

Скорость циклоза увеличивается  пропорционально увеличению его  концентрации.

Трансмембранная кинетика стрептомицина обусловлена его  высокой липофильностью.

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Альберт, А. Избирательная токсичность: физико-химические основы терапии / А. Альберт. – 2 т. – М: Медицина, 1989. – 400 с.

2. Антибактериальные препараты. Специальный выпуск / Рус. мед. журн. - 1997. - № 21.

3. Петров, В.И., Фармакология: учеб. пособие для вузов / М.Д. Гаевый, Л.М. Гаевая; под ред. В.И. Петрова. – Ростов н/Д: МарТ, 2008. – 560 с.

4. Егоров, Н.С. Основы учения об антибиотиках: учеб. для студентов биол. спец. ун-тов / Н.С. Егоров. - 4-е изд., перераб. и доп. - Минск: Высш.школа, 1986. - 195 с.

5. Кукес, В.Г. Клиническая фармакология: учеб. пособие / В.Г. Кукес. - 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. – 237 с.

6. Машковский, М.Д. Лекарственные средства / М.Д. Машковский. - 14-е изд., перераб, испр и доп. - М.: Новая Волна, 2002. - 608 с.

7. Навашин, С.М. Рациональная антибиотикотерапия / С.М. Навашин, И.П. Фомина. - 4-е изд. - М.: Медицина, 1982. - 496 с.

8. Навашин, С.М. Антибиотики группы аминогликозидов / С.М. Навашин, И.П. Фомина, Ю.О. Сазыкин. – 3-е изд. – М., 1977. - 213 с.

9. Навашин, С. М. Справочник по антибиотикам / С.М. Навшин, И.П. Фомина. – 3-е изд. - М., 1974. – 195 с.

10. Сидоренко, С.В. Резистентность микроорганизмов и антибактериальная терапия / С.В. Сидоренко. – М., 1998. - Т. 6. – 717-725 с.

11. Спирин, А.С. Молекулярная биология / А.С. Спирин. - М.: Высш. школа, 1986. – 28-48 с.

12. Солдатников, А.Т. Основы органической химии лекарственных веществ / А.Т. Солдатников, Н.М. Колядина, И.В. Шендрик. - М.: Химия, 2001. - 192 с.

13. Страчунский, Л.С. Практическое руководство по антиинфекционной химиотерапии / Л.С. Страчунский, Ю.Б. Белоусова, С.Н. Козлова. – М., 2003. –168 с.

14. Фомина, И. П. Рациональная антимикробная фармакология / И.П. Фомина. – М., 1995. - 102 с.

15. Хабриев, Р.У. Антибактериальные лекарственные средства / Р.У. Хабриев. - М.: Медицина, 2004. – 202 с.

16. Харкевич, Д.А. Фармакология: учеб. Пособие / Д.А. Харкевич. - 9-е изд., перераб., доп. и испр. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. – 393 с.

17. Юрин, В.М. Основы ксенобиологии: учеб. пособие / В.М. Юрин. - Минск: БГУ, 2001. - 234с.

18. Кан, Г.С.Химия антибиотиков / Г.С. Кан. – 3-е изд. – М., 1961. – 130 с.