3 курс / Фармакология / Фармацевтическая_технология_Том_2_НФаУ
.pdfПРЕПАРАТЫ ИЗ ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ. ПРЕПАРАТЫ ГОРМОНОВ
Дексаметазон (Dexamethasonum). Характерной особенностью химическо го строения дексаметазона является наличие в его молекуле атома фтора. По действию на организм близок к другим глюкокортикостероидам, но более акти вен, оказывает сильное противовоспалительное и антиаллергическое действие. По эффективности 0,5 мг дексаметазона соответствуют примерно 3,5 мг преднизолона или 17,5 мг кортизона, таким образом, он в 7 раз активнее преднизолона и в 35 раз активнее кортизона. Показания к применению в основном такие же, как и для других аналогичных препаратов: ревматоидный артрит, дермато зы, лимфогранулематоз, нефротический синдром. Суточная доза для взрослых равна 0,002 - 0,003 г. Форма выпуска: таблетки по 0,0005 г. Хранение: в сухом, защищенном от света месте. Список Б.
Для применения в офтальмологической практике выпускаются глазные капли: дексаметазона 0,1% глазная суспензия (во флаконах по 10 мл); офтандексаметазон, содержащий в 1 мл 1 мг (0,1%) дексаметазона 21-фосфата. Эти капли применяются при кератитах, иритах, а также для уменьшения воспали тельных явлений после глазных операций, травме.
Глазные-ушные капли «Дексона» («Dexona») содержат 0,1% раствор дек саметазона натрия фосфата и 0,5% раствор неомицина сульфата. Выпускаются во флаконах-капельницах по 5 мл. Применяют при кератитах, блефаритах, вос палении среднего уха и др.
Синафлан (Synaflanum). Белый с кремовым оттенком кристаллический порошок, практически не растворим в воде, растворим в спирте. Близок по строению к преднизолону, дексаметазону, но содержит в молекуле два атома фтора - в положении С6 и С9. Является действующим началом мази синафлана, аналогичной по действующему началу и лечебному эффекту мази «Синалар».
Мазь синафлана 0,025% (Unguentum Synaflani 0,025%). Мазь светло желтого цвета. Применяют при местных воспалительных заболеваниях кожи и слизистых оболочек, экземе, ограниченном псориазе и др. Форма выпуска: в алюминиевых тубах по 10 мл или 15 г. Хранение: в сухом прохладном месте. Список Б.
За последние годы путем химического синтеза получены инсулин и некото рые белковые гормоны гипофиза (кортикотропин, соматотропин), препараты неко торых стероидных гормонов, производных аминокислот и пептидов (окситоцин,
ПРЕПАРАТЫ ИЗ ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ. ПРЕПАРАТЫ ГОРМОНОВ
вазопрессин). Но химический синтез полипептидных гормонов, состоящих из де сятков аминокислотных остатков, многостадиен, трудоемок, нерентабелен. Также интенсивно развиваются физико-химическое и генетическое направление в био технологии, что позволило создать новые технологии веществ белковой природы. Методами генной инженерии получены штаммы-продуценты пептидных гормо нов: инсулина, соматотропина, кальцитонина и др. Получение гормонов методом биосинтеза является экономически более эффективным, так как не требует исполь зования высоких температур, катализаторов, давления и т.д.
ПРЕПАРАТЫ ФЕРМЕНТОВ
ГЛАВА 13. ПРЕПАРАТЫ ФЕРМЕНТОВ
13.1. ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ
Ферменты или энзимы (от лат. fermentum - закваска) - специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Почти все биохимические реакции, протекающие в любом организме, катализируются со ответствующими ферментами. Направляя и регулируя обмен веществ, фермен ты играют важнейшую роль во всех процессах жизнедеятельности.
Ферменты входят в состав всех клеток и тканей живых организмов и ре гулируют течение процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. Разнообразие этих процессов свидетельствует о существовании большого коли чества ферментов. В настоящее время известно около 2000 ферментов, пример но 100 из них получены в кристаллическом состоянии.
Как и все белки, энзимы являются высокомолекулярными соединениями с молекулярной массой от 10000 до 1000000. Они обладают несложной структу рой, весьма чувствительны к изменениям рН среды и температуры. Оптималь ная температура, при которой активность ферментов наиболее высока, находит ся обычно в пределах 40-50 °С. При более низких температурах скорость фер ментативной реакции, как правило, снижается, а при температурах, близких к 0 °С, реакция практически полностью прекращается. При повышении темпера
туры выше оптимальной скорость ферментативной реакции также снижается и, наконец, полностью прекращается. Снижение интенсивности действия фермен тов при повышении температуры сверх оптимальной объясняется, главным об разом, начинающимся разрушением (денатурацией) входящего в состав фер ментов белка. Поскольку белки в сухом состоянии денатурируются значительно медленнее, чем белки оводнённые (в виде белкового геля или раствора), инактивирование ферментов в сухом состоянии происходит гораздо медленнее, чем в присутствии влаги.
Важнейшим фактором, от которого зависит действие ферментов, является активная реакция среды - рН. Отдельные ферменты различаются по оптималь ной для их действия величине рН. Так, например, пепсин, содержащийся в же лудочном соке, наиболее активен в сильнокислой среде (рН 1-2); трипсин -
ПРЕПАРАТЫ ФЕРМЕНТОВ
протеолитический фермент, выделяемый поджелудочной железой, имеет опти мум действия в слабощелочной среде (рН 8-9); оптимум действия папаина - протеолитического фермента растительного происхождения находится в слабо кислой среде (рН 5-6).
Действие ферментов зависит также от присутствия специфических акти ваторов и неспецифических или специфических ингибиторов. Так, энтерокина за, выделяемая поджелудочной железой, превращает неактивный трипсиноген в активный трипсин. Подобные неактивные ферменты, содержащиеся в клетках и в секретах различных желёз, называются проферментами. Многие знзимы ак тивируются в присутствии соединений, содержащих сульфгидрильную группу (-БН). К ним принадлежат аминокислота цистеин и трипептид глутатион, со держащийся в каждой живой клетке. Особенно сильное активирующее действие глутатион оказывает на некоторые протеолитические и окислительные фермен ты. Неспецифическое угнетение (ингибирование) ферментов происходит под действием различных веществ, дающих с белками нерастворимые осадки или блокирующих в них какие-либо группы (например, БН-группы). Существуют более специфические ингибиторы ферментов, угнетение которыми каталитиче ских функций основано на специфическом связывании этих ингибиторов с оп ределёнными химическими группировками в активном центре ферментов. Раз личают обратимое и необратимое ингибирование ферментов. В случае обрати мого ингибирования (например, действие малоновой кислоты на сукцинатде гидрогеназу) активность ферментов восстанавливается при удалении ингибито ра диализом или иным способом.
При необратимом ингибировании действие ингибитора, даже при очень низких его концентрациях, усиливается со временем и в конце концов наступает полное торможение активности ферментов. Ингибирование ферментов может быть конкурентным и неконкурентным. При конкурентном ингибировании ин гибитор и субстрат конкурируют между собой, стремясь вытеснить один друго го из фермент-субстратного комплекса.
Существуют вещества различной химической природы, способные тормо зить протекание биохимических реакций, в которых фермент является катализа тором. Торможение может быть как обратимым, так и необратимым. Ингибито ры соответственно делят на обратимые и необратимые. При воздействии обра
ПРЕПАРАТЫ ФЕРМЕНТОВ
тимых ингибиторов активность фермента можно восстановить путем удаления ингибитора, например, с использованием селективных мембран или диализа. При воздействии обратимых ингибиторов активность фермента не восстанавли вается.
Когда ингибитор имеет по своей структуре сходство к биоспецифическо му субстрату конкретного фермента, происходит его присоединение к активно му участку катализатора. Ингибитор мешает присоединению субстрата, тормо жение прекращается. При неконкурентном ингибирование ингибитор присое диняется не там, где связывается субстрат, и от внесения избытка субстрата фермент не освобождается. В случае неконкурентного ингибировании фермент может одновременно связываться и с ингибитором, и с субстратом. Существу ют ингибиторы и смешанного действия, что зависит от структурных особенно стей ингибитора и фермента. Смешанный тип ингибирования может возникать, и в случае, когда ингибитор соединяется не с исходным фермент-субстратным комплексом, а с какими-нибудь промежуточными продуктами, образующимися в процессе реакции.
Ингибиторами ферментов являются соли тяжелых металлов - вещества, специфически влияющие на сульфгидрильные группировки ферментного белка (органические соединения ртути, мышьяка), специфичные белки растений, микроорганизмов и животных, полисахариды, антибиотики, таннины и др.
В соответствии с современной классификацией все ферменты делят на шесть основных классов по типу катализируемой ими реакции: оксидоредукта
зы; трансферазы; гидролазы; лиазы; изомеразы; лигазы.
Класс оксидоредуктаз включает ферменты, катализирующие окислитель но-восстановительные реакции, и разделяется на 14 подклассов в зависимости от природы той группы в молекуле субстрата, которая подвергается окислению (спиртовая, альдегидная, кетонная и т.д.).
Класс трансфераз, объединяющий энзимы, катализирующие реакции пе реноса групп, подразделяется на 8 подклассов в зависимости от природы пере носимых групп, которыми могут быть одноуглеродные или гликозильные ос татки, азотистые или содержащие серу группы и т.д.
К гидролазам принадлежат ферменты, катализирующие гидролитическое расщепление различных соединений; разделяются на 9 подклассов в зависимо
ПРЕПАРАТЫ ФЕРМЕНТОВ
сти от типа гидролизуемой связи - сложноэфирной, пептидной, гликозидной и т.д. Этот класс ферментов является основным в номенклатуре фармацевтиче ских препаратов.
Лиазы - ферменты, отщепляющие от субстрата ту или иную группу (не гидролитическими путями) с образованием двойной связи или, наоборот, при соединяющие группы к двойным связям.
Изомеразы, катализирующие реакции изомеризации, разделяются на 5 подклассов в зависимости от типа катализируемой реакции.
Лигазами (или синтетазами) называются ферменты, которые катализиру ют соединение двух молекул, сопряжённое с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) или аналогичного трифосфата.
Все ферменты разделяются на две большие группы: однокомпонентные, состоящие исключительно из белка, и двухкомпонентные, состоящие из белка, называемого апоферментом, и небелковой части, называемой простетической группой. Апофермент двухкомпонентных ферментов называют также белковым носителем, а простетическую группу (кофермент) - активной группой. Уста новлено, что простатические группы многих ферментов представляют собой производные витаминов или нуклеотидов. Роль коферментов в общем механиз ме биокатализа настолько важна, что их следует рассматривать как отдельную группу БАВ с разными механизмами действия.
Поскольку очень трудно получить энзимы в гомогенном состоянии, а су ществующие препараты обладают, кроме основной, и сопутствующими энзима тическими активностями, сложилась практика классифицировать ферменты, выпускаемые промышленностью по основному, преобладающему компоненту:
амилотические; липолитические; целлюлозолитические; протеолитические и др.
Наиболее развита промышленность по производству препаратов фермен тов в США, Японии, Великобритании, Германии, Дании, Нидерландах и Фран ции. Ежегодный прирост объемов производства ферментов за последние 25 лет составлял от 5 до 15%.
Высокоочищенные ферментные препараты широко используются в меди цине. В настоящее время более 50 ферментных препаратов применяется в ме
ПРЕПАРАТЫ ФЕРМЕНТОВ
дицине и их число с каждым годом увеличивается. Ферменты в медицине ис
пользуются в следующих направлениях:
-для устранения ферментной недостаточности желез организма (замес тительная терапия);
-для удаления из крови вредных метаболитов (искусственная почка,
печень);
-для борьбы с тромбозом;
-для борьбы с накоплением эндотоксинов в процессе заживления ожо гов и ран;
-в онкологической практике (для диагностических целей, клинических анализов);
-для получения антибиотиков с широким спектром действия.
Для промышленного производства ферментных препаратов представляют интерес те источники, которые доступны и содержат ферменты в достаточных количествах для получения высокой активности и выхода препарата. В основ ном ферменты получают из сырья животного и растительного происхождения, а также с помощью микроорганизмов. Ферменты животного происхождения вы деляют из органов, в которых протекают интенсивные биохимические процес сы.
Наиболее современные технологии получения ферментных препаратов основаны на использовании методов биотехнологии, то есть на использовании клеток микроорганизмов для производства ферментов, антибиотиков, витами нов, алкалоидов, аминокислот, органических кислот, полисахаридов и других.
13.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТНЫХ
ПРЕПАРАТОВ
Из идентифицированных ферментов (около 2000) различными отраслями промышленности выпускается около 250 наименований. При этом 99% от об щего объема производства приходится на препараты 18-ти ферментов. Основ ными из них являются:
-бактериальные и грибные протоиназы и амилазы;
-глюкоамилазы и декстроназы;
ПРЕПАРАТЫ ФЕРМЕНТОВ
-молокосвертывающие ферментные препараты;
-глюкоза из амиразы и инвертазы;
-пентолитические, целлюлолитические и гемицеллюлолитические пре параты;
-дрожжевые бактериальные и грибные бета-галоктозидазы;
-липазы или липоксигиназы.
Наибольший удельный вес в производстве (до 60%) приходится на а- амилазы и протинозидазы, используемые в производстве синтетических мою щих средств. Кроме того, ферментные препараты используются при производ стве соков, вин, консервных продуктов, в пивоварении, спиртовой промышлен ности и др.
Большинство производственных лекарственных препаратов ферментов относятся к различным подклассам энзимов класса гидролаз. В связи с тем, что в состав ферментных препаратов помимо основного фермента входят ряд со путствующих веществ белковой природы, товарные формы препаратов класси фицируют по основному веществу.
Наименование препаратов включает: сокращенное название основного фермента - 1 часть названия препарата, 2 часть - видовое название продуцента. После названия препарата цифрой указывается способ культивирования: 2 - это жидкий неочищенный концентрат исходной культуры; 3 - это сухой препарат, полученный путем распыления в распылительной сушилке экстракта фермента с поверхностной культуры или культуральной жидкости, содержащей фермент; 10 - это сухие препараты, полученные осаждением ферментов органическими растворителями или методом высаливания; 15,18,20 - препараты, очищенные от балластных веществ и частично от сопутствующих ферментов наивысшей сте пени очистки. Для препаратов со степенью очистки выше 20 используют на именование в соответствии с международной номенклатурой и классификации фермента.
Далее следует индекс, обозначающий способ выращивания микроорга низма и степень очистки ферментов от сопутствующих веществ. При поверхно стном способе культивирования за названием ставят - П, а при глубинном - Г. Тривиальные названия ферментов используются также для препаратов выде ленных из растительных и животных источников (панкреотин, пепсин). Едини
ПРЕПАРАТЫ ФЕРМЕНТОВ
цы активности (ЕА). Любой ферментный препарат характеризуется опреде
ленной ферментативной активностью. Различают:
-стандартную единицу активности - это такое количество фермента, которое катализирует превращение одного микромоля данного субстрата за од ну минуту при заданных условиях, обозначается буквой Е или U;
-удельную активность - это число единиц, отнесённое к одному милли грамму белка в ферментном препарате;
-молекулярную активность - число молекул данного субстрата, пре вращаемых за одну минуту одной молекулой фермента при оптимальной кон центрации субстратов;
-каталитическую активность, способность осуществлять реакцию со скоростью равной 1 молю в секунду в заданной системе измерение активности.
13.3. ПРОИЗВОДСТВО ФЕРМЕНТОВ ИЗ ЖИВОТНОГО СЫРЬЯ
Органы и ткани животного происхождения до настоящего времени явля ются важным источником сырья для производства ферментов. При этом ис пользуются отходы мясоперерабатывающей промышленности (поджелудочная железа, слизистые оболочки кишечника свиней, сычуги крупного рогатого ско та, молочных телят, семенники половозрелых животных). Накоплен значитель ный опыт по их переработке, разработаны рациональные технологические схе мы получения нескольких препаратов из одного сырьевого источника. Однако использование животного сырья сопряжено с рядом трудностей, обусловленных переработкой больших количеств тканевых материалов убойного скота для по лучения необходимого количества ферментов, создание специальных условий для его хранения.
13.3.1. Препараты ферментов слизистой оболочки желудка
Пепсин (Pepsinum) - препарт, содержащий протеолитичесий фермент. Сырьем для получения пепсина служит слизистая оболочка желудка свиней, где он образуется в виде профермента - пепсиногена. Пепсиноген активируется ки слотой хлороводородной и аутокаталитически, т.е. с помощью образовавшихся молекул пепсина. При этом от пепсиногена (М.м. 40000) сначала отщепляется
