CC BY
289
ЭКСПЕРТИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2014 УДК 615.076
Особенности определения микробиологической чистоты антимикробных лекарственных средств
С.И. Кулешова, Г.Ю. Романюк, С.А. Процак, С.А. Лисунова
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Научный центр экспертизы средств медицинского применения» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 127051, Москва, Россия
Резюме: Определение антимикробного действия антибиотиков и фторхинолонов в условиях проведения испытания на микробиологическую чистоту в отношении рекомендованных тест-микроорганизмов имеет особенности, обусловленные необходимостью устранить антимикробную активность исследуемого препарата. Приведены результаты экспериментальных исследований по оценке антибактериального действия некоторых антибиотиков и фторхинолонов в отношении ряда бактерий. Устранение антибактериального действия ципрофлоксацина было проведено двумя способами: увеличением разведения и разведением с применением неспецифического инактиватора. С этой целью в испытуемый образец ципрофлоксацина вносили бактерии Bacillus subtilis АТСС 6633, Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027из расчета около 2^103 КОЕ на
1 г препарата. Антимикробное действие ципрофлоксацина возможно устранить при разведении 10-3 в смеси буферного раствора и нейтрализующей жидкости 1:1 только в отношении Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027, что дает возможность получать достоверные результаты в случае контаминации данным микроорганизмом препаратов ципрофлоксацина. Рассмотрены методические особенности при решении вопроса о выборе способа устранения антимикробного действия в условиях проведения теста «Микробиологическая чистота» антимикробных препаратов в зависимости от спектра их действия и химического строения.
Ключевые слова: микробиологическая чистота; антибиотики; фторхинолоны; антимикробное действие; ципрофлоксацин.
SPECIFICITY OF DETERMINING MICROBIOLOGICAL PURITY OF ANTIMICROBIAL DRUGS S.I. Kuleshova, G.Yu. Romanyuk, S.A. Protsak, S.A. Lisunova
Federal State Budgetary Institution «Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products» of the Ministry of Health of the Russian Federation, 127051, Moscow, Russia Abstract: The are certain specificities of determining antimicrobial activity of antibiotics and fluoroquinolones when performing microbiological purity test in regard to the recommended test organisms, due to the need of eliminating antimicrobial activity of a test drug. The present article describes the results of experimental assessment studies related to antibacterial activity of certain antibiotics and fluoroquinolones in regard to certain bacteria. Elimination of ciprofloxacin antibacterial activity was conducted in two ways: dilution increase and dilution with nonspecific inactivator. For this purpose Bacillus subtilis ATCC 6633, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 bacteria were added to ciprofloxacin test sample in the amount of approximately 2^103 CFU per 1 g of the drug. It is possible to eliminate ciprofloxacin antimicrobial activity by diluting it in a mixture of 10-3 buffer solution and neutralizing liquid in the ratio 1:1, only in regard to Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027, which makes it possible to obtain reliable results in the case of contamination with the mentioned microorganism of ciprofloxacin preparations. It also describes methodical specificity when solving the issue of choosing a way to eliminate antimicrobial activity in «Microbiological purity» test for antimicrobial agents depending on their spectrum of activity and chemical structure.
Key words: microbiological purity; antibiotics; fluoroquinolones; antimicrobial activity; ciprofloxacin.
Испытание на микробиологическую чистоту обязательно для оценки качества пероральных лекарственных форм, в том числе антимикробных препаратов (антибиотиков и фторхинолонов). Перед проведением анализа рекомендовано [1, 2] определение антимикробного действия лекарственного средства в условиях проведения испытания в отношении тест-микроорганизмов, указанных в общих фармакопейных статьях, на микробиологическую чистоту. Если препарат или субстанция обладают антимикробным действием, его необходимо устранить во избежание ошибок при оценке результатов.
В ГФ XII, часть 1 (ОФС 42-0067-07) и Ph.Eur. 8th Edition (8.0) (2.6.1) приведены рекомендованные способы устранения антимикробного действия лекарственных средств. Это — использование нейтрализующих специфических или неспецифических
(универсальных) агентов, мембранная фильтрация, увеличение разведения за счет большего объема растворителя или питательной среды и, при необходимости, комбинация нескольких перечисленных способов. При этом в ГФ XII указано, что если все вышеперечисленные методы неэффективны в отношении одного из тест-микроорганизмов, которые были использованы при определении антимикробного действия, этот вид испытания не проводят. Такая рекомендация в большей степени относится к определению отдельных видов патогенных микроорганизмов, предусмотренных требованиями по показателю «Микробиологическая чистота». Для количественного определения аэробных бактерий и грибов Европейская фармакопея рекомендует: если подходящий метод или комбинация методов не снимают ингибирующее действие препарата в отношении
определенного тест-микроорганизма, можно предположить, препарат обладает антимикробным действием в отношении данного микроорганизма и вероятность контаминации им незначительна. Однако, возможно, что препарат ингибирует только тест-микроорганизмы, участвующие в испытании при определении антимикробного действия, но при этом не проявляет антимикробного действия в отношении других микроорганизмов, которые не используются как тест-микрооганизмы. В этом случае, тест выполняется при максимальном разведении испытуемого с учетом микробного роста и допустимых критериев.
Антимикробные препараты, к которым относятся антибиотики и фторхинолоны, угнетают рост и размножение патогенных микроорганизмов, проявляют противомикробное действие в незначительных концентрациях до 0,1 мкг/мг и менее. Поэтому инактивация таких лекарственных средств при испытании на микробиологическую чистоту представляется сложной задачей, особенно в случае отсутствия специфического инактиватора. В то-же время, необходимо учитывать, что антимикробные лекарственные средства часто характеризируются избирательным действием в отношении определенных видов микроорганизмов или микробов какой-либо одной группы.
В этой связи была проведена экспериментальная работа с целью:
1) определить антимикробное действие ряда антибиотиков и фторхинолонов в условиях проведения испытания на микробиологическую чистоту, т.е в отношении рекомендованных ГФ XII тест-микроорганизмов, и оценить полученные результаты с учетом спектра биологического действия каждого вещества и его химического строения;
2) рассмотреть возможность устранения антимикробного действия фторхинолонов способом увеличения разведения испытуемого и комбинацией двух методов: разведение с использованием неспецифического инактиватора.
Для испытания были выбраны фторхинолоны (офлоксацин, ципрофлоксацин, ломефлоксацин) и антибиотики, относящиеся к разным группам по химическому строению и по спектру антимикробного действия. Противобактериальные антибиотики узкого спектра действия, активные в отношении грампо-ложительных микроорганизмов — олеандомицин (ма-кролиды), противобактериальные широкого спектра, проявляющие биологическую активность в отношении положительных и ряда грамотрицательных бактерий — амоксициллин, ампициллин+оксациллин (пенициллины), доксициклин (тетрациклины), кла-ритромицин (макролиды), азитромицин (азалиды) и противогрибковый — нистатин (полиеновый антибиотик). В скобках приведены группы, к которым относятся антибиотики по химическому строению.
При определении антимикробного действия вышеуказанных противомикробных лекарственных средств использовали питательные среды, приготовленные из
сухих сред производства фирмы «Лmediа». Для роста бактериальной микрофлоры применяли соево-казеиновую среду, для грибной — среду Сабуро. Подготовку образцов к анализу и тест-микроорганизмов проводили в полном соответствии с ГФ XII, часть 1. Были выбраны следующие тест-микроорганизмы: Bacillus subtilis АТСС 6633, Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027, Staphylococcus aureus АТСС 6538, Aspergillus brasiliensis АТСС 16404, Candida albicans АТСС 10231. Определение проводили чашечным агаровым методом. Испытуемые (с антимикробным лекарственным средством) и контрольные (без испытуемого) чашки Петри в 2-х повторностях для каждого из вышеперечисленных микроорганизмов заражали в количестве не более 100 КОЕ. Количество микроорганизмов устанавливали по стандарту мутности, аттестованному МИБП ФГБУ «НЦЭСМП», с последующим прямым посевом в агар. Посевы на соево-казеиновой среде инкубировали при температуре (32,5±2,5)°С и посевы на среде Сабуро при температуре (22,5±2,5)°С в течение 5 суток. Результаты интерпретировали по ГФ XII следующим образом: если по сравнению с контролем на средах с препаратом наблюдается уменьшение количества колониеобразующих единиц (КОЕ) более 70% или отсутствие роста тест-микроорганизмов делают заключение о наличии антимикробного действия. Соответственно, если на чашках с испытуемым количество колонии более 70% от числа колоний, выросших на контрольных чашках, предполагаем, что в отношении данного тест-микрорганизма лекарственное средство не обладает антимикробным действием или оно устранено при пробоподготовке. Для бета-лактамных антибиотиков в качестве специфического инактиватора использовали пенициллиназу производства ООО НПФ «БИОКАР», с активностью 106 ЕД. на флакон, количество пенициллиназы для каждого антибиотика подобрано экспериментально. Пенициллиназу вносили в только в соево-казеиновую среду.
Полученные результаты, представленные в таблице 1, закономерны и подтверждают данные литературы (3) по спектру действия каждого антибиотика. Антибиотик олеандомицин активен в отношении грамположительных тест-микроорганизмов и не проявил биологическое действие в отношении грамотрицательных бактерий и грибов. Так, на чашках Петри с олеандомицином количество колоний менее 70% выявили только с бактериальной грам-положительной микрофлорой Bacillus subtilis (52%) и Staphylococcus aureus (КОЕ не обнаружены). Антибиотики широкого спектра действия, такие как ази-тромицин, кларитромицин, и все использованные в опыте фторхинолоны не проявили активности в отношении грибной микрофлоры и показали антибактериальное действие. Видимых колоний, участвовавших в опыте бактерий, на чашках Петри с фторхинолонами и антибиотиками с широким спектром антибактериальной активности не обнаружено. Антибиотики группы пенициллинов инактивируют-
ЭКСПЕРТИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
ЭКСПЕРТИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
Ведомости НЦЭСМП
ся пенициллиназой в отношении использованных в анализе тест-штаммов бактерий в разведении 1x10-*, при этом количество пенициллиназы на мл среды может отличаться на порядок, для устранения бактериальной активности амоксициллины было достаточно 100 ЕД/мл питательной среды, для ампициллина в смеси с оксациллином потребовалось 1000 ЕД/мл. Нистатин, угнетающий рост патогенных грибов, проявил антимикробное действие только в отношении Aspergillus brasiliensis и Candida albicans.
Очевидно, что наибольшую сложность при определении микробиологической чистоты антимикробных препаратов представляют антибиотики широкого спектра действия и фторхинолоны, для которых отсутствуют специфические инактиваторы. Учитывая, что пероральные формы фторхинолонов составили более 30% от общего количества проанализированных препаратов по тесту «Микробиологическая чистота» в лаборатории антибиотиков за последние два года, нами был поставлен модельный опыт с целью выяснить максимальную степень разведения для проведения испытания и возможность применения нейтрализующей жидкости, пропись которой приведена в ГФ XII. Для испытания были выбраны таблетки ципрофлоксацина дозировкой 500 мг и субстанция ципрофлоксацина гидрохлорида. Ципрофлоксацин в таблетках также находится в форме ципрофлоксацина гидрохлорида.
Ципрофлоксацин относится к группе хинолонов
II поколения (фторхинолон). Активен в отношении ряда грамположительных аэробных бактерий, большинства штаммов грамотрицательных. Превосходит другие фторхинолоны по активности в отношении Pseudomonas aeruginosa [3]. В этой связи для испытания были выбраны два тест-микроорганизма: Bacillus subtilis АТСС 6633, Pseudomonas aeruginosa АТСС 9027. Анализ проводили чашечным двухслойным агаровым методом, описанным в ГФ XII, часть 1, стр. 171, на соево-казеиновой среде. Первоначально готовили ципрофлоксацин гидрохлорид в разведении 1 x 10-1 в стерильном фосфатном буферном растворе рН 7,0. Известно, что практически все виды Pseudomonas не растут при рН 4,5 и менее [4]. И поскольку ципрофлоксацин находится в форме ципрофлоксацина гидрохлорида (соль сильной кислоты), перед анализом измерили рН приготовленной суспензии. Полученное значение рН 5,6 не будет оказывать влияние на рост Pseudomonas aeruginosa, тем не менее, возможность изменения рН в кислую или щелочную сторону при пробоподготовке препаратов к анализу необходимо учитывать, т.к. это может повлиять на определение микробной контаминации.
Для анализа готовили 3 испытуемых образца в разведениях 1 x 10-1, 1x10-2, 1 x 10-3, 1x10-4 каждый. I образец — ципрофлоксацин, искусственно зараженный вышеуказанными бактериями из расчета около 2^103 КОЕ на 1 г препарата, в качестве контрольных рассматривали образец II (ципрофлоксацин, подготовленный аналогично образцу I, но без искусственного зара-
жения) и образец III (суспензия тест-микроорганизма в буферном растворе, в таком же количестве, как и в образце I). Максимальное разведение для всех образцов 1x10-4. При максимальном разведении вероятность наличия КОЕ в 1 мл минимальна, учитывая, что количество внесенных в первое разведение бактерий на 1 мл буферного раствора приблизительно 103. Однако дополнительное разведение 1x10-4 предусмотрено для более достоверной оценки результатов, которые будут получены для предыдущего (1x10-3).
Посевная доза тест-микроорганизмов была выбрана исходя из установленных норм на общее содержание аэробных бактерий — не более 103 на 1 г препарата для приема внутрь. При этом принимали во внимание коэффициент 2, рекомендованный Европейской фармакопеей при интерпретации результатов испытания на микробиологическую чистоту лекарственных средств. Количество микроорганизмов устанавливали по стандарту мутности, аттестованному органом по сертификации МИБП ФГБУ «НЦЭСМП»Минздрава России.
Получены следующие результаты: при искусственном заражении таблеток ципрофлоксацина около 103 на 1 г препарата, разведение в пределах норм допустимой микробной контаминации 1x10-3 не устраняет бактериальное действие. На всех чашках Петри с образцом I КОЕ Bacillus subtilis, Pseudomonas aeruginosa не обнаружены, так же как и на чашках, в которые вносился образец II (ципрофлоксацин без бактерий). При испытании таблеток ципрофлоксацина гидрохлорида дозировкой 500 мг и субстанции ципрофлоксацина гидрохлорида получены аналогичные результаты, при этом в максимальном разведении концентрация активного вещества достаточно высокая — около 75 мкг/ мл. На чашках с образцом III бактериальный рост обнаружен во всех разведениях, кроме разведения 1x10-4.
Образцы к анализу по устранению антибактериального действия ципрофлоксацина способом разведения с применением неспецифического инактиватора готовили так же, как в предыдущем эксперименте, только в качестве растворителя использовали смесь фосфатного буферного раствора рН 7,0 и нейтрализующей жидкости 1:1. В качестве нейтрализующей жидкости применили Buffeed Sodium-Chloride Solution with Neutralizers производства DNP-F, BioMerieux. Полученные результаты показали, что нейтрализующая жидкость не влияет на активность ципрофлоксацина в отношении Bacillus subtilis независимо от степени разведения препарата, тогда как, антимикробное действие в отношении Pseudomonas aeruginosa нейтрализуется при разведении 1x10-3. На чашках Петри обнаружен рост типичных колоний данного микроорганизма.
Таким образом, разведение 1 x 10-3, которое находится в пределах допустимых норм для пероральных препаратов при испытании на общее число бактерий, не устраняет антибактериальное действие препаратов фторхинолонов. Применение нейтрализующей жидкости в ряде случаев способствует их инактивации,
Таблица 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АНТИМИКРОБНОГО ДЕЙСТВИЯ АНТИМИКРОБНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ В УСЛОВИЯХ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЯ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ ЧИСТОТУ
Препарат, Разве- Количество Питательные среды
МНН дение ß-лактамазы Соево-казеиновый агар Среда Сабуро
(пенициллиназы) на 1 мл буферного раствора, ЕД/мл с £ -микроорганизмы
Bacillus subtilis АТСС 6633 Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 Staphylococcus aureus ATCC 6538 Aspergillus brasiliensis ATCC 16404 Candida albicans ATCC 10231
Олеандомицин, 1x10-1 н/п 52 % 93 % н/р 90 % 83 %
Амоксициллин 1x10-1 100 71 % 77 % 73 % 80 % 83 %
Ампициллин + оксациллин
1x10-
1000
103 %
111 %
98 %
100 %
100 %
Доксициклин |1x10-1 II н/п н/р н/р н/р 100 % 100 %
Кларитромицин 1x10-1 н/п н/р н/р н/р 86 % 92 %
Азитромицин 1x10-1 н/п н/р н/р н/р 81 % 96 %
Ломефлоксацин 1x10-1 н/п н/р н/р н/р 157 % 103 %
Офлоксацин 1x10-1 н/п н/р н/р н/р 92 % 90 %
Ципрофлоксацин 1x10-1 н/п н/р н/р н/р 80% 94 %
Нистатин Il 1Х10-1 И н/п 100 % 96 % 102 % 15 % н/р
н/п — не применяли, ( %) — количество КОЕ на чашках Петри с антибиотиком в % от числа колоний, выросших на контрольных чашках, (н/р ) — отсутствие роста тест-микроорганизмов
как показано для ципрофлоксацина в отношении Pseudomonas aeruginosa, однако для каждого препарата необходим экспериментальный подбор количества нейтрализующей жидкости в комбинации с максимально допустимой степенью разведения 10-3. Применение нейтрализующей жидкости в сочетании с разведением для антибиотиков широкого спектра антибактериального действия с высокой бактерицидной активностью, для которых в настоящее время отсутствует специфический инактиватор, требует дальнейшего изучения. При этом необходимо отметить, что
многолетние исследования в лаборатории антибиотиков фторхинолонов и препаратов антибиотиков широкого спектра действия по показателю «Микробиологическая чистота» дают основание предположить, что в условиях проведения данного теста выявить наличие бактериальной микрофлоры в таких препаратах маловероятно. Тем не менее, при проведении теста «Микробиологическая чистота» необходимо учитывать спектр антимикробного действия антибиотиков и их химическое строение для экспериментального подбора способов устранения антимикробного действия.
ЛИТЕРАТУРА_________________________________________________________
1. ОФС 42-0067-07. В кн.: Государственная фармакопея Российской Федерации. 12-е изд. Ч. 1. М.: Научный центр экспертизы средств медицинского применения; 2007.
2. European Pharmacopoeia. 8th edition (8.0) (2.6.1). Strasbourg: EDQM; 2013
3. Страчунский ЛС, Белоусов ЮБ, Козлов СН ред. Практическое руководство по антиинфекционной химиотерапии. Смоленск: МАКМАХ; 2007.
4. Хоулт Дж, ред. Определитель бактерий Берджи. Т. 1. М.: Мир; 1997.
ОБ АВТОРАХ:________________________________________________________
ФГБУ "НЦЭСМП" Минздрава России, 127051, Москва, Петровский бульвар, 8.
Кулешова Светлана Ивановна. Начальник лаборатории антибиотиков
Испытательного центра экспертизы качества лекарственных средств,
канд. биол. наук.
Романюк Галина Юрьевна. Эксперт 1-й категории.
Процак Светлана Александровна. Ведущий научный сотрудник.
Лисунова Светлана Анатольевна. Эксперт 1-й категории
REFERENCES_______________________________________________________________
1. General pharmacopoeia article 42-0067-07. In: The State Pharmacopoeia of Russian Federation. 12th ed. V. 1. Moscow: Federal State Budgetary Institution «Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products» of the Ministry of Health of the Russian Federation; 2007 (in Russian).
2. European Pharmacopoeia. 8th edition (8.0) (2.6.1). Strasbourg: EDQM; 2013
3. Strachunsky LS, Belousov YuB, Kozlov SN ed. Practical guidance on anti-infective chemotherapy. Smolensk: MAKMAX; 2007 (in Russian).
4. Holt J ed. Bergey's Manual of Determinative Bacteriology. V. 1. Moscow: Mir; 1997 (in Russian).
AUTHORS:_________________________________________________________________
Federal State Budgetary Institution «Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products» of the Ministry of Health of the Russian Federation, 8 Petrovsky Boulevard, Moscow, 127051, Russian Federation.
Kuleshova SYu. Head of Laboratory of antibiotics of Test Center of Quality Expertise of Medicines. Candidate of Biological Sciences.
Romanyuk GYu. 1st category expert of Laboratory of antibiotics of Test Center of Quality Expertise of Medicines.
Protsak SA. Leading researcher of Laboratory of antibiotics of Test Center of Quality Expertise of Medicines.
Lisunova SA. 1st category expert of Laboratory of antibiotics of Test Center of Quality Expertise of Medicines.
АДРЕС ДЛЯ ПЕРЕПИСКИ:_______________________________________________________________________________________________________________
Кулешова Светлана Ивановна; Kuleshova@expmed.ru.
Статья поступила 20.012014 г. Принята к печати 11.03.2014г.
ЭКСПЕРТИЗА ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ
