Ферменты микроорганизмов в медицине

Введение 

В современной  медицине широко применяются лекарственные  препараты, имеющие ферментную природу. В 1996 г мировой объем производства ферментов осуществлен на сумму 1 млрд. долларов [130]. При этом доля ферментов  медицинского назначения составляла более 10 % от этой суммы, основным источником их получения являются органы и ткани  животных, например: цитохром С из бычьего сердца, панкреатин, трипсин, тестикулярная гиалуронидаза, ацетилхолинэстераза из эритроцитов и т.д. [23, 28,41,102,134].

Однако в связи  с последними достижениями вирусологии  и открытием прионовых заболеваний, по рекомендации ВОЗ, использование препаратов из тканей животных с каждым годом сокращается. Поэтому получение ферментов путем микробиологического синтеза является актуальной проблемой. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Применение  ферментов

Из множества  известных ферментов микробного происхождения практическое применение в медицине и различных отраслях промышленности нашли протеолитические ферменты. Их доля в мировом производстве равна 60 % [130]. В связи с этим разработке технологических способов получения  протеолитических ферментов, продуцируемых  микроорганизмами, исследователи уделяют  большое внимание [25,28, 38, 71, 94, 106,123, 161].

В научной литературе детально представлены способы микробного биосинтеза протеолитических ферментов  при культивировании штаммов  рода Bacillus с целью получения протеолитических ферментов в лабораторных и в крупномасштабных производствах [29, 36, 55, 60, 77, 94,103].

В настоящее  время в медицинской промышленности протеазы применяют при производстве питательных сред и органопрепаратов (Церебролизина, Церебролизата, Сирепара). Кроме того, их используют как самостоятельные лекарственные препараты как антисептики. Они обладают способностью лизировать (расплавлять) некротизированные ткани, фибрин, гной, оказывают противоотечное действие и усиливают лечебный эффект антибиотиков. Приведем некоторые из них:

 Террилитин. Препарат протеолитического действия, являющийся продуктом жизнедеятельности плесневого гриба Аspergillus terriсоlа. Применяют для лечения гнойных ран, ожогов, трофических язв, пролежней, воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей.

Профезим. Ферментный протеолитический препарат (протосубтилин), являющийся комплексом протеаз, продуцируемых Вас. subtilis. Профезим обладает способностью гидролизовать денатурированные белки, оказывает некролитический эффект и вместе с тем уменьшает отек и воспаление тканей; стимулирует регенеративные процессы.

Коллагеназа. Ферментный препарат, получаемый из культуры Clostridium histolyticum. Обладает коллагенолитической, эластолитической и протеолитической (трипсин- и химотрипсиноподобной) активностью.

Аспераза. Новый ферментный препарат, получаемый  из бактерий рода Bacillus. Применяется в виде мази для очищения от некротических масс гнойных ран, карбункулов, ожогов, пролежней и др.

Рибонуклеаза. Ферментный препарат, получаемый  из бактерий рода Bacillis. Деполимеризует РНК до кислоторастворимых моно- и олигопептидов. Разжижает гной, слизь, вязкую и густую мокроту; оказывает противовоспалительное действие. Разрушая нуклеиновые кислоты, задерживает размножение некоторых РНК-содержащих вирусов.

Тромболитическими свойствами обладают протеиназы террилитин и стрептокиназа, имеющие микробное происхождение:

Террилитин был описан ранее.

Стрептокиназа. (Streptokinase). Ферментный препарат, получаемый из культуры b-гемолитического стрептококка группы С. ]. Стрептокиназа обладает фибринолитической активностью, что обусловлено ее способностью взаимодействовать с плазминогеном крови. Комплекс стрептокиназы с плазминогеном обладает протеолитической активностью и катализирует превращение плазминогена в плазмин. Последний способен вызывать лизис фибрина в сгустках крови; инактивировать фибриноген, а также факторы V и VII свертывания крови.

Недавно методам  генной инженерии был разработан бифункциональный вариант урокиназы. В кишечную палочку был введен необходимый ген. Данный препарат предотвращает и рассасывает тромбы в кровеносных сосудах.

При терапии  злокачественных новообразований используют бактериальную L-аспарагиназу. Это противоопухолевое средство, фермент, продуцируемый штаммами кишечной палочки. Гидролизуя аспарагин (с образованием аспарагиновой кислоты и аммиака), необходимый для роста быстро делящихся клеток (в т.ч. опухолевых), подавляет синтез белка и пролиферацию клеток. Нормальные клетки способны синтезировать собственный аспарагин, в то время как некоторые злокачественные клетки не обладают этой способностью. Аспарагиназа нарушает также синтез ДНК и РНК и, по-видимому, является циклоспецифичным препаратом, оказывая действие на клетки в фазе G1. Значительно уменьшает число бластных клеток как в периферической крови, так и в костном мозге. Обладает иммунодепрессивной активностью. 

Для определения  глюкозы в крови и моче применяют глюкозооксидазу. Для получения препаратов глюкозооксидазы используется глубинная культура продуцентов. В нашей стране разработана технология производства глюкозооксидазы с использованием в качестве продуцента Penicillium vitale . 

Гиалуронидаза. Ее продуцируют многие виды бактерий (например, стрептококки, стафилококки, пневмококки). Вводится совместно с другими лекарственными  препаратами для облегчения их проникновения. Стрептококковая гиалуронидаза используется при диагностике стрептококковых инфекций.

В заместительной терапии, т. е. при нарушении синтеза некоторых ферментов в организме человека, применяют отдельные ферменты и комплексные ферментные препараты.

Например, при  нарушении функции поджелудочной  железы употребляют комплексный препарат, содержащий протеиназу, амилазу, получаемую из культур Bacillus и Aspergillus, и липазу, получаемую из Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Candida, Bacillus и др. При потере способности к синтезу лактазы и глюкоамилазы также используют эти ферменты, полученные из микроорганизмов:

Фермент лактаза применяется как дополнительный источник фермента лактазы с целью лучшего усвоения молочных продуктов и предотвращения таких симптомов дефицита лактазы как метеоризм, кишечные спазмы, диарея. Источником фермента является плесневый гриб - аспергил черный (Aspergillus niger), или аспергил рисовый (Aspergillus orizae), который в свою очередь получают из пшеничной и рисовой шелухи.

При нарушении  процессов пищеварения в некоторых  случаях используют комплекс ферментов (а-амилаза, целлюлаза, липаза и протеиназа):

Для очистки контактных линз применяют ферменты, полученные из Вacillus subtilis.

Для разрушения аллергенных форм пенициллинов у чувствительных к ним больных применяют пенициллиназу, получаемую из Bacillus, Staphylococcus, Neurospora crassa, E.coli. 
 
 
 
 
 

Выводы

Использование микробных ферментов в медицине весьма перспективно и, несомненно, будет  расширяться. Трудности в применении ферментных препаратов для целей  медицины состоят в необходимости  очистки их от пирогенных веществ, токсинов и других примесей. Принимая во внимание белковую природу ферментов, необходимо проверять их на антигенное действие и аллергическую реакцию организма.