ФЕРМЕНТНЫЕ ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ МЕСТНОГО И НАРУЖНОГО ПРИМЕНЕНИЯ
Ч. 1 Ферментные препараты как средства, разжижающие сгустки крови, вязкий секрет, экссудат и расщепляющие некротизированные ткани, применяются исключительно наружно (местно) для лечения рубцов после ожогов, при восстановлении после операций, лечении гнойных ран и язвенно–некротических заболеваний.
Преферанская Нина Германовна
Доцент кафедры фармакологии образовательного департамента Института фармации и трансляционной медицины Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, к.фарм.н.
Ферменты, используемые с этими целями, относятся к классу гидролаз (протеаз), они расщепляют внутримолекулярные связи с присоединением молекул воды, поэтому их называют гидролитическими или протеолитическими ферментами.
Ферменты–нуклеазы осуществляют гидролитический распад молекулы РНК, расщепляя фосфодиэфирные связи внутри ее молекулы.
Ферменты–лиазы катализируют негидролитическим путем разрыв двойных связей с присоединением групп атомов к месту этого разрыва или реакции отщепления при удалении различных групп (СО2, Н2O, NH2, SH2 и др.).
Выпускаются ферменты в неактивной форме в виде проферментов (зимогенов). В медицинской практике при применении они превращаются в максимально активную действующую форму. С этой целью применяют ферментные препараты:
- протеазыживотного происхождения — трипсин, хемотрипсин, коллагеназу;
- протеазы микробного происхождения — лизоамидаза, террилитин;
- протеазы растительного происхождения — папаин;
- нуклеазы — рибонуклеаза,дезоксирибонуклеаза;
- лиазы — гиалуронидаза;
- ферментные иммобилизированные — дальцекс–трипсин, пакс–трипсин, профезим, иммозимаза, имофераза, лонгидаза;
- комбинированные — хемопсин, ируксол.
ПРЕПАРАТЫ— ПРОТЕАЗЫ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Трипсин вырабатывается в поджелудочной железе млекопитающих и находится в виде неактивного трипсиногена. Под действием энтеропептидазы (фермента эпителия кишечника) или под воздействием уже образовавшегося активного трипсина трипсиноген переходит в активную форму трипсин (нативную трехмерную конформацию). Выпускается трипсин кристаллический в виде лиофилизированного порошка для местного применения (флакон или ампула — 5, 10 мг). Местно используют для лечения гнойных ран, на раневую поверхность накладывают стерильную салфетку, смоченную раствором трипсина. Трипсин 10 мг вводят с помощью электрофореза с отрицательного полюса, с этой целью его растворяют в 20 мл воды. При пародонтозе в/м введение сочетают с поднадкосничным введением раствора трипсина в пародонт. При применении могут возникать аллергические реакции, повышение температуры и тахикардия, раздражение слизистых оболочек дыхательных путей.
Важно! Недопустимо в/в введение, нельзя вводить трипсин в очаги воспаления и кровоточащие полости.
Химотрипсин получают из поджелудочной железы крупного рогатого скота в неактивной форме химотрипсиногена А и В, которые при применении превращаются в ряд активных α–, β–, π–химотрипсинов, последний обладает высокой ферментативной активностью. Подобно трипсину, наибольшую активность проявляет к белкам и пептонам с образованием низкомолекулярных пептидов. Химотрипсин катализирует гидролиз эфиров, амидов и др. ацилпроизводных. Выпускают в более стойком кристаллическом виде — лиофилизат для приготовления раствора для местного и наружного применения (флаконы 5, 10 мг). Растворы быстро инактивируются, их готовят ex tempore, без предварительной подготовки, непосредственно перед применением. При применении химотрипсина могут возникать аллергические реакции, а при субконъюнктивальном введении раздражение и отечность конъюнктивы, в этом случае концентрация применяемого раствора уменьшается.
Оба препарата являются средствами прямого действия. Их применяются местно, для разжижения и облегчения удаления вязких секретов, экссудатов и сгустков крови, для расщепления фибриновых образований и очищения некротизированных тканей при язвенно-некротических заболеваниях. Расщепляя белковые вещества, они уменьшают вязкость мокроты и обладают активным отхаркивающим действием. Как отхаркивающие средства используют с помощью ингаляторов. Назначают при хронических заболеваниях дыхательных путей, сопровождающихся образованием большого количества вязкой мокроты.
Коллагеназа (Коллализин) — средство для местного применения, получаемое из поджелудочной железы убойного скота. В качестве действующего вещества содержит фермент коллагеназу, по активности близкий к трипсину и химотрипсину. Обладает коллагенолитической, эластолитической и протеолитической активностью. Вызывает деструкцию коллагена — основного компонента соединительной ткани, при этом жизнеспособные мышцы, грануляционная ткань и эпителий остаются интактными. При гнойных ранах способствует быстрому очищению от экссудата и некротических (омертвевших) тканей и способствует более ранней эпителизации поврежденной ткани. Предупреждает развитие грубых келоидных рубцов, способствует сохранению функции суставов. Применяется для профилактики и лечения заболеваний в офтальмологии. Выпускается в виде лиофилизированного порошка д/приг. раствора (1 г порошка содержит 500 КЕ. Непосредственно перед применением содержимое ампулы растворяют в 10 мл раствора 1–2% лидокаина, 0,9% раствора NaCl или воды для инъекций. Полученным раствором смачивают тампоны или салфетки, помещают их на рану или вводят их в раневую полость. Для предупреждения преждевременного высыхания повязки, особенно при скудном количестве раневого отделяемого, раны закрывают водонепроницаемой пленкой. Частота перевязок — 1–2 раза в сутки. Лечение коллагеназой продолжают до полного очищения раны.
Важно! Перед применением проверяют восприимчивость больного к препарату, т.к. возможны аллергические реакции.
ПРЕПАРАТЫ — ПРОТЕАЗЫ МИКРОБНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Лизоамидаза — фермент, продуцируемый бактериальной культурой из семейства Рsеudomonodaceae. Выпускается лиофилизированный порошок или пористая масса серого с коричневым оттенком цвета, малорастворимый в воде. Лизоамидаза способствует очищению ран от гнойно–некротических масс (воспаленных некротических (омертвевших) тканей), ускорению образования свежих грануляций (образованию соединительной ткани на месте раневой поверхности — заживлению) и улучшению условий для заживления ран. Как бактериолитическое средство, способен разрушать клеточные стенки грамположительных бактерий: стафилококков, стрептококков, коринебактерий, а также менингококков, гонококков и др. Применяют у взрослых для лечения гнойных ран и ожогов с целью их очищения от гнойно-некротических масс, ускорения создания свежих грануляций и заживления. Назначают при гнойно-воспалительных заболеваниях кожи (фолликулиты, фурункулез и др. формы пиодермии), при маститах и эндометритах, заболеваниях пародонта, стоматитах, пульпитах, периодонтитах, остеомиелитах, заболеваниях слизистой оболочки полости рта и др., а также для лечения ангины и санации носоглотки. Активность продукта выражается в протеолитических единицах (ПЕ). В 1 мг продукта содержится не менее 0,7 ПЕ. Выпускается в лиофилизированном виде (высушенном путем замораживания в вакууме) во флаконах по 50 ПЕ и с бактериолитической активностью не менее 500 ЛЕ, или 100 ПЕ (1000 ЛЕ), а также в стеклянных бутылках по 10 000 ПЕ (100 000 ЛЕ). К продукту прилагается фосфатный буферный раствор (0,01 моль/л) в ампулах (10 мл) или в бутылках (450 мл), предназначенный для растворения лизоамидазы.
Террилитин является продуктом жизнедеятельности плесневого гриба Аspergillus terriсоlа; выпускается лиофилизат во флаконах с содержанием 200 ПЕ (протеолитических единиц). Применяется наружно в виде раствора при гнойных ранах, ожогах, пролежнях. Содержимое флакона (200 ПЕ) растворяют в 4–5 мл воды для инъекций, изотонического раствора хлорида натрия или 0,25% раствора новокаина, смачивают салфетку и наносят на рану. Применяют при глубоких поражениях с большим количеством некротических тканей в виде присыпки, потом накладывают повязку, смоченную раствором натрия хлорида или 0,25% раствора новокаина, сверху накладывают влагонепроницаемую повязку. Аппликацию повторяют через 1–2 дня и удаляют омертвевшие ткани. Для ингаляций содержимое флакона растворяют в 5–8 мл воды или изотонического раствора натрия хлорида и применяют в виде аэрозоля по 2 мл на ингаляцию, но не более 5 мл. Ингаляции проводят 1–2 раза в день; курс лечения — от 3 до 5 дней.
При применении возможны аллергические реакции, связанные со всасыванием продуктов протеолиза, поэтому перед применением продукта иногда вводят антигистаминные средства. При ингаляции возможна осиплость голоса, исчезающая самостоятельно. Может отмечаться быстропроходящая субфебрильная температура.
ПРЕПАРАТЫ — ПРОТЕАЗЫ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Карипазим — препарат, получаемый из млечного сока папайи, выпускается в виде лиофилизированного порошка для приготовления раствора для наружного применения (флаконы 350 ПЕ). Характеризуется выборочной протеолитической активностью, гидролизует белки некротизированных тканей, но является неактивным по отношению к здоровым тканям в связи с наличием в них ингибиторов протеаз. Свойства обусловлены активностью протеолитическихферментов: папаина, химопапаина и протеиназы, а также муколитического фермента лизоцина, содержащих в активных центрах сульфгидрильные группы. Применяется для ускорения отторжения струпов и очищения гранулирующих ран от остатков гнойно–некротических тканей, при посттравматических сгибательных контрактурах пальцев, келоидных рубцах различного происхождения. При остеохондрозе позвоночника проникает в ткани и создает депо в области пораженных межпозвонковых дисков, оказывая местное действие на соединительную ткань, в т.ч. на ткань самого диска и грыжевого выпячивания.
Применение препарата обусловливает повышенную секрецию белка коллагена, что приводит к умеренному рубцеванию сетчато–волокнистой оболочки диска. Возникает сохранение биосинтеза хондроитинсульфатов частью клеток диска, что повышает трофическую роль пульпозного ядра и восстанавливает тургор диска, делая его более эластичным.
В стоматологии применяется при хроническом периодонтите, пульпите, гингивите, пародонтозе, афтозном и язвенно-некротическом стоматите, т.к. оказывает выраженное противоотечное и противовоспалительное действие, улучшает кровообращение, стимулирует фагоцитоз и усиливает регенерацию тканей.
В случае повышенной чувствительности, которая проявляется зудом и повышением температуры тела, проводят антигистаминную терапию, местную обработку гидрокортизоном или другими противоаллергическими препаратами.
Источник
Производство ферментных препаратов. Ферменты, используемые как лекарственные средства. Традиционные способы получения ферментных препаратов.
Микрокапсулирование открывает интересные перспективы использования ряда лекарственных веществ, по сравнению с их использованием в виде обычных лекарственных форм.
Применение микрокапсул не ограничивается целью только медикаментозной терапии. Перспективным направлением в области технологии является получение микрокапсул с растворами белков, микрокапсулированных ферментов, антидотов. Исследуется применение микрокапсулированных ферментов – уреазы, уриказы, трипсина. Так, микрокапсулы с уреазой при внутрибрюшинном введении вызывают увеличение концентрации аммиака в крови, после чего мочевина начинает диффундировать из крови во внутрибрюшинную полость и затем в микрокапсулы, подвергаясь новому превращению в аммиак. Микрокапсулирование позволяет также предохранять ферменты от инактивации в результате образования антител-иммуноглобулинов при инъекционном введении.
Включение ферментов в микрокапсулы. Микрокапсулирование ферментов состоит во включении их водных растворов в полупроницаемые мембраны толщиной около 20 нм, непроницаемые для ВМС и клеток, но через которые могут проникать низкомолекулярные вещества. Наличие ультратонкой мембраны позволяет создать высокие концентрации фер-мента в малых объемах раствора, находящегося в микрокапсуле, и сохранять стабильность и биологическую активность инкапсулированных ферментов. Использование фермента в высоких концентрациях, а также большие значения отношения площади поверхности микрокапсул к их объему обеспечивают быструю диффузию низкомолекулярного субстрата из внешней среды к ферменту и продукта реакции из внутреннего объема микрокапсулы в межкапсулярное пространство.
Получены и исследованы микрокапсулированные формы ряда ферментоз, катализирующих различные превращения низкомолекулярных субстратов. Так, микрокапсулированная каталаза, введенная внутривенно или внутрибрюшинно мышам с наследственным нарушением синтеза этого фермента, эффективно снижала содержание перборатов в крови и имела более длительный период жизни в оргаинзме, чем свободный фермент. Микрокапсулированная аспарагиназа, введенная мышам с аспарагинзависимыми опухолями, вызывала стойкое и длительное снижение аспарагина в крови, что препятствовало росту злокачественных новообразований. Микрокапсулированная уреаза после введения крысам в желудочно-кишечный тракт вызывала существенное понижение содержания мочевнны в крови. Следует отметить, что все исследования микрокапсулирозанных ферментов проводятся только на животных. Это связано с тем, что при интракорпоральном их введении материал, используемый для создания мембран, накапливается в основном в селезенке и печени и может быть далеко не безразличен для организма.
Идеальным материалом с точки зрения биологической утилизации микрокапсул в организме человека и животных могут быть различные природные мембраны клеток крови. Фермент при относительно мягких условиях (нейтральная среда, небольшая ионная сила и т. д.) может быть заключен в частично гемолизованные клетки крови (эритроциты, тромбоциты) с последующим восстановлением целостности их мембран. Поскольку размер ферментных элементов крови мал, а время жизни их в кровяном русле относительно велико, такие микрокапсулы могут беспрепятственно и длительно циркулировать в крови. В форменные элементы крови включены такие ферменты, как глюкозидаза, галактозидаза, амилаза, пероксидаза, аргиназа, аспарагиназа и некоторые другие. Все иммобилизованные в клетки крови ферменты имеют неизменяемые каталитические параметры и отличаются большей устойчивостью к повышению температуры.
Применение микрокапсул, содержащих ферменты, экстракорпорально через шунты или камеры имеет хорошую перспективу. Одно из преимуществ состоит в том, что не происходит контакта фермента с иммунокомпетентными клетками, тем самым исключается возможность сенсибилизации организма со всеми неблагоприятными последствиями. Кроме того, применение вне организма исключает накопление в нем искусственных клеток и снимает проблему разрушения и утилизации полимерных материалов. Благодаря ультратонкой полупроницаемой мембране и высоким значениям отношения площади поверхности микрокапсул к их объему, скорость диффузии низкомолекулярных веществ через микрокапсулы выше, чем через диализную мембрану в аппарате «искусственная почка». Принцип энзиматического превращения вредных метаболитов с помощью микрокапсулированных ферментов разрабатывается для применения в аппаратах «искусственная почка» и «искусственная печень». Перспективным может оказаться использова-ние микрокапсулированных ферментов для удаления мочевины — одного из самых токсичных метаболитов клетки. Одним из способов является превращение мочевины под действием микрокапсулированной уреазы в аммоний и углерода диоксид. Вторым — использование экстракорпорального шунта, снабженного микрокапсулами с мультиферментными рециклирующими комплексами.
Большой интерес представляет применение микрокапсул с полиуретановой оболочкой, содержащих водные суспензии антидотов: активированного угля, ионообменных смол и других соединений, характеризующихся способностью к связыванию и инактивации токсических веществ, образующихся и циркулирующих в крови в процессе метаболизма. Очистка крови от указанных веществ осуществляется специальными аппаратами, содержащими сосуды с микрокапсулами, при экстракориаральной циркуляции крови. При этом кровь освобождается также от аммиака. Подобная система может быть эффективно использована при лечении ряда заболеваний почек.
Иммобилизованные ферменты имеют огромное значение для медицины. В частности, большой рынок сбыта занимают тромболитические ферменты, предназначенные для борьбы с сердечнососудистыми заболеваниями. Так, в отечественную клиническую практику внедрен препарат «стрептодеказа», содержащий стрептокиназу — активатор предшественника протеиназы плазмина предотвращающий образование тромба в кровеносной системе.
Ферменты, разрушающие некоторые незаменимые аминокислоты (например, аспарагиназа) используют для борьбы со злокачественным ростом опухолей. Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин, субтилизин, коллагеназа), иммобилизованные на волокнистых материалах (целлюлоза, полиамидные волокна, декстран и др.), применяют для эффективного лечения ран, язв, ожогов, абсцессов, а их белковые ингибиторы — в заместительной терапии для лечения эмфиземы и панкреатитов.
Исключительно важны с практической точки зрения работы, посвященные направленному транспорту лекарственных веществ. В этом отношении особенно выгодны инкапсулированные ферменты типа искусственной клетки. Так, микрокапсулы, стенки которых представлены оболочкой эритроцита («тень эритроцита»), а их содержимое заполнено ферментом аспарагиназой, переносятся кровотоком к зонам скопления аспарагина и поэтому применяются для лечения аспарагинзависимых опухолей, в частности саркомы. Колонки, заполненные микрокапсулами с ферментом, используют для диализа в аппарате «искусственная почка», которая работает в 100 раз эффективнее обычного аппарата.
Таким образом, использование иммобилизованных ферментов во многих жизненно важных отраслях народного хозяйства становится все более массовым. Выгодное сочетание избирательности и эффективности с долговечностью и стабильностью иммобилизованных ферментов способствует созданию новых биотехнологических процессов и методов терапии, совершенствует медицинскую диагностику, анализ, органический синтез и оказывает огромное влияние на образ жизни человека.
Биотехнология аминокислот. Преимущества микробиологического синтеза перед другими способами получения. Общие принципы конструирования штаммов микроорганизмов — продуцентов аминокислот как первичных метаболитов.
Аминокислоты — главный строительный материал организма, из которого формируютея пептиды и белки. Растения и микроорганизмы способны сами синтезировать все нужные им аминокислоты из более простых химических соединений. Однако человеческий организм способен синтезировать лишь 12 из 20 аминокислот, необходимых ему для жизнедеятельности. Остальные 8 аминокислот получили название незаменимых и должны поступать в организм извне — с пищей. При нехватке хотя бы одной из незаменимых аминокислот замедляется рост организма, проявляется патология. Поэтому важно синтезировать эти аминокислоты в промышленных масштабах для корректировки рационов питания, в лечебных и профилактических целях и т. д. Кроме того, аминокислоты (как заменимые, так и незаменимые) являются важнейшим сырьем для обеспечения многих биотехно-логических процессов.
Производство многих аминокислот, в том числе и незаменимых, — крупнотоннажиая отрасль химической промышленности. Однако с помощью химических методов получается смесь опти-ческих изомеров аминокислот, иначе говоря, смесь L- и D-аминокислот, молекулы которых в L- и D-форме представляют собой зеркальные изомеры. В химических реакциях эти изомеры практически неразличимы, одиако человеческий организм усваивает лишь L-аминокислоты (за исключением метионина). Для большинства биотехнологических процессов D-аминокислоты также не представляют ценности.
Разделение смеси L- и D-аминокислот, так называемой рацемической смеси, на составляющие их изомеры стало первым процессом в мире, осушествленным с помощью иммобилизованных ферментов на промышленном уровне. Этот процесс был реализован в Японии на предприятии, принадлежащем компании «Танабе Сейяку» в 1969 г. В течение 15 предшествующих лет данный процесс проводился с применением растворимого фермента — аминоацилазы, но он был недостаточно экономичен (I. Chibata, 1976). После перехода на иммобилизованную аминоацилазу экономическая эффективность процесса возросла в полтора раза, и в настоящее время компания осуществляет на промышленном уровне производство пяти L-аминокиелот, из них четыре незаменимые (метионин, валин, фенилаланин, триптофан).
В качестве исходного вещества используются ацилированные D, L-аминокислоты, полученные с помощью обычного химического синтеза. Фермент аминоацилаза гидролизует один ацил-L-изомер, отщепляя от него объемную ацильную группу, и тем самым резко увеличивая растворимость образующейся L-аминокислоты по сравнению с присутствующим в реакционной системе ацил-D-изомером. После этого вещества легко отделяются друг от друга путем известных физико-химических методов. Так выделяется чистая L-аминокислота.
Остающаяся ацил-О-аминокислота при нагревании рацемизуется, т. е. переходит опять в смесь ацилированных D, L-амино-кислот, и процесс повторяют сначала. Таким образом, в итоге единственным продуктом является L-аминокислота. Оказалось, что для аминоацилазы не имеет значения, какую аминокислоту ей гидролизовать, важно лишь строение ацильной части, к кото-рой фермент имеет строгую специфичносгь. В результате этого одна и та же реакционная колонна с иммобилизованной аминоацилазой может быть применена в производстве самых различных L-аминокислот.
Иммобилизованный фермент легко готовить, так как он легко адсорбируется ма специальной смоле, которую затем помещают в реакционную колонну. Время полуииактивации иммобилизованного фермента в промышленных условиях составляет 65 сут. Когда активность катализатора падает ниже нормы, в колонну добавляют раствор свежего фермента (раз в несколько месяцев), который опять адсорбируется на носителе. Устойчивость полимерного носителя высокая; так, на предприятии японской ком-пании «Танабе Сейяку» он используется более 8 лет в одной и той же колоине без замены (I. Chibata, I978).
Источник
