Die Erfindung betrifft ein neues Antibictikum A42125 und
einen neuen Stamm von Nocardia aerocolonigenes, NRRL 18049, der
dieses Antibiotikum produziert. A42125 ist ein antibakterielles
Mittel, das eine besonders interessante Aktivität gegenüber
Mikroorganismen hat, die Methan produzieren. Da A42125 die
Methanproduktion minimiert in Tests, bei denen Pansenbedingungen
simuliert werden, sollte A42125 die Futterverwertungseffizienz
erhöhen und damit wiederum das Wachstum von Wiederkäuern
fördern.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist das Verfahren zur
Herstellung von A42125 durch Züchten eines neuen Stamms von
Nocardia aerocolonigenes, NRRL 18049, unter aeroben
Submersfermentationsbedingungen, bis ein wesentlicher Gehalt des
Antibiotikums produziert wird. A42125 wird aus der Fermentationsbrühe
extrahiert, indem es auf ein Harz adsorbiert wird und von dem
Harz mit einem polaren organischen Lösungsmittel eluiert wird.
A42125 wird abgetrennt und weiter gereinigt durch anerkannte
Verfahren wie zum Beispiel Ionenaustauschchromatographie.
Da Nocardia aerocolonigenes NRRL 18049 ein neu entdeckter
Stamm ist, bezieht sich die Erfindung weiterhin auf eine
biologisch gereinigte Kultur dieses Mikroorganismus.
Die beigefügte Zeichnung zeigt das
Infrarotabsorptionsspektrum von A42125 in KBr.
Es besteht ein ständiger Bedarf nach verbesserten
Antibiotika auf dem Veterinärgebiet. Die Förderung des Wachstums von
Tieren ist ein Ziel bei solchen Antibiotika. Die Förderung des
Wachstums wird erreicht, indem das Auftreten von Krankheiten
reduziert wird und die Futterverwertungseffizienz erhöht wird.
Die Förderung des Wachstums bei Wiederkäuern, wie zum Beispiel
Vieh und Schafen, ist von besonderem kommerziellem Interesse.
Bei Wiederkäuern bauen Mikroorganismen im Pansen des
Tieres Kohlenhydrate ab, wobei Verbindungen gebildet werden, die
metabolisiert werden können, zum Beispiel Propionate. Bestimmte
Mikroorganismen beeinflussen jedoch die Effizienz dieses Systems
negativ. Zum Beispiel vermindern Methanogene oder Methan
produzierende Mikroorganismen die Effizienz der Futterverwertung bei
Wiederkäuern. Ein besonderer Vorteil von A42125 ist es, daß es
Methan erzeugende Mikroorganismen hemmt und damit verwendet
werden kann, um das Wachstum bei Wiederkäuern zu fördern.
Obwohl sie im Panserverdauungsystem unerwünscht sind,
leisten die Methan erzeugenden Mikroorganismen (Archaebakterien)
einen wichtigen Beitrag zur Umwelt, da sie die Endstufe
katalysieren, in der Abfallbiomasse zu Methan zersetzt wird. Weiterhin
kann Methan nützlich werden als Brennstoff, was dazu beiträgt,
Probleme mit Energiereserven zu lösen. Somit sind Methanbildner
und Verfahren zur Erhöhung der Methanerzeugung wichtig.
Eine Lösung, um die Methanproduktion zu erhöhen, ist es,
ein genetisches Austauschsystem bei Methanbildnern zu
entwikkein. Um dies zu erreichen, sind selektierbare Merkmale, wie zum
Beispiel Antibiotikaresistenz, wesentlich. Solche Merkmale
werden normalerweise gefunden, indem man Mutanten selektiert,
die gegenüber einem Antibiotikum resistent sind, das
normalerweise den Mikroorganismus abtötet. Leider sind Methanbildner
natürlicherweise resistent gegenüber den meisten Antibiotika.
Somit sollte die Tatsache, daß A42125 Methanbildner inhibiert,
es nützlich machen, um ein selektierbares Merkmal zu haben, um
den genetischen Austausch bei Methanbildnern zu erleichtern.
Eigenschaften von A42125
Das Antibiotikum A42125 hat die folgenden
physiko-chemischen Eigenschaften:
Zustand: weiße Kristalle (aus Wasser);
Schmelzpunkt: 149-150ºC;
UV: keine Absorption;
IR (KBr): siehe beigefügte Zeichnung; zeigt eine Absorption bei
den folgenden Frequenzen (cm&supmin;¹): breiter Peak der
einschließt 3423, 3413, 3409, 3403, 3398 und 3386; 2937, 1720,
1602, 1453, 1408, 1379, 1290, 1192, 1120, 1090, 1064, 971,
870, 830 und 802;
Titration (80% wäßriges Dimethylformamid): pKa's 5,2, 8,7 und
10,5;
Bioautographie: Unter Verwendung von Whatman Nr. 1 Papier
imprägniert mit 0,95N Na&sub2;SO&sub4; und 0,05 Na&sub2;SO&sub4; H&sub2;O, einem
Lösungsmittelsystem mit 80% wäßrigem Ethanol enthaltend 1,5%
NaCl und Detektion mit Micrococcus luteus, hatte A42125
einen Rf-Wert von ungefähr 0,46.
Bezogen auf die Titrationseigenschaften scheint es, daß
A42125 eine Carboxylgruppe, eine Aminfunktion und eine
Phenolgruppe haben könnte, die Salze bilden können.
Solche Salze wären nützlich zur Abtrennung, Reinigung und
Freisetzung des Antibiotikums. A42125-Salze sind deshalb Teil
der Erfindung. Die pharmazeutisch annehmbaren Salze sind
besonders nützlich. Beispiele für geeignete Salze sind die Alkali-,
Erdalkali-, Amin- und Säureadditionssalze.
Beispielhafte und geeignete Alkali- und Erdalkalisalze
schließen die Natrium-, Kalium-, Lithium-, Cäsium-, Rubidium-,
Barium-, Calcium- und Magnesiumsalze ein. Geeignete Aminsalze
schließen die Ammonium- und die primären, sekundären und
tertiären C&sub1;-C&sub4;-Alkylammonium- und Hydroxy-C&sub2;-C&sub4;-alkylammoniumsalze
ein. Beispielhafte Aminsalze schließen solche ein, die durch
Reaktion von A42125 mit Ammoniumhydroxid, Methylamin,
sec-Butylamin, Isopropylamin, Diethylamin, Diisopropylamin, Ethanolamin,
Triethylamin, 3-Amino-1-propanol und dergleichen gebildet
werden.
Beispielhafte Säureadditionssalze schließen solche Salze
ein, die gebildet werden durch Standardreaktionen sowohl mit
organischen als auch anorganischen Säuren wie zum Beispiel
Schwefelsäure, Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Essigsäure,
Bernsteinsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Maleinsäure,
Fumarsäure, Palmitinsäure, Cholsäure, Pamosäure, Schleimsäure, D-
Glutaminsäure, d-Kampfersäure, Glutarsäure, Glykolsäure,
Phthalsäure, Weinsäure, Ameisensäure, Laurinsäure, Stearinsäure,
Salicylsäure, Methansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, Sorbinsäure,
Pikrinsäure, Benzoesäure, Zimtsäure und dergleichen Säuren.
In der Veterinärpharmazeutik ist die Form eines
Antibiotikums normalerweise nicht von großer Bedeutung, wenn ein
Tier mit einem Antibiotikum behandelt wird. In den meisten
Fällen verändern die Bedingungen innerhalb des Tiers das
Arzneimittel in eine andere Form als die, in der es verabreicht
wird. Die Salzform, in der es verabreicht werden kann, ist
deshalb nicht allgemein von großer Bedeutung. Die Salzform kann
jedoch ausgewählt werden aus Gründen der Wirtschaftlichkeit,
Einfachheit und Toxizität.
Das Antibiotikum A42125 wird hergestellt durch Züchten
eines A42125-produzierenden Stammes von Nocardia aerocolonigenes
unter aeroben Submersbedingungen in einem geeigneten
Kulturmedium, bis wesentliche Antibiotikaaktivität erzeugt wird.
A42125 kann gewonnen werden unter Verwendung verschiedener
Isolations- und Reinigungsverfahren, die auf diesem Gebiet bekannt
sind.
Der neue Nocardia aerocolonigenes Stamm, der für die
Herstellung des Antibiotikums A42125 geeignet ist, wurde isoliert
aus einer Bodenprobe aus Brasilien. Der Einfachheit halber wird
er bei der Beschreibung des N. aerocolonigenes-Stammes als
A42125-Kultur bezeichnet.
Taxonomische Untersuchungen dieses Organismus wurden
durchgeführt von Frederick P. Mertz in dem
Lilly-Entwicklungslaboratorium. Auf Basis dieser Untersuchungen wird der
Organismus klassifiziert als neuer Stamm von Nocardia aerocolonigenes
(Shinobu und Kawato) Pridham and Lyons 1970 (T.G. Pridham, "New
Names and New Combinations in the Order Actinomycetales Buchanan
1917", USDA Tech. Bull. No. 1424:32, Agricultural Research
Service, USDA, Washington, D.C., 1970). Diese Klassifikation
basiert auf gleichzeitigen Laborvergleichen ebenso wie auf einer
Untersuchung von veröffentlichten Beschreibungen ähnlicher Arten
[M. Goodfellow und K.P. Schaal, "'Identification Methods for
Nocardia, Actinomadura and Rhodococcus", in F.A. Skinner und
D.W. Lovelock, Herausgeber, "Identification Methods for
Microbiologists", 2. Ausgabe, Society for Applied Bacteriology
Technical Series No. 14, Academic Press, Inc., New York, 1979, S.
261; R.E. Gordon, S.K. Mishra und D.A. Barnett, "Some Bits and
Pieces of the Genus Nocardia: N. carnea, N. vaccinii, N.
transvalensis, N. orientalis and N. aerocolonigenes", J. Gen.
Microbiol. 109, 69-78 (1978); S.J. Mishra, R.E. Gordon und D.A.
Barnett, "Identification of Nocardiae and Streptomycetes of
Medical Importance", J. Clin. Microbiol. 11(6), 728-736 (1980);
H. Mordarska und M. Mordarski, "Chemotaxonomic Characters and
Classification of Some Nocardioform Bacteria", J. Gen.
Microbiology 71; 77-86 (1972); R.C. Pittenger und R.B. Brigham,
"Streptomyces orientalis, n.sp., the Source of Vancomycin",
Antibiotics and Chemotherapy VI(11); 642-647 (1956); und S.A.
Waksman, "The Actinoinycetes, Vol. II", The Williams and Wilkins
Co., Baltimore, 1961.]
Verwendete Verfahren
Das von International Streptomyces Project (ISP) für die
Charakterisierung von Streptomyces-Arten empfohlene Verfahren
[E.B. Shirling und D. Gottlieb, "Methods for Characterization of
Streptomyces Species", Int. J. Syst. Bacteriol. 16(3), 313-340
(1966)] wurde durchgeführt mit bestimmten ergänzenden Tests
(D.J. Blazevic und G.M. Ederer, "Principles of Biochemical Tests
in Diagnostic Microbiology", John Wiley and Sons, Inc., New
York, 1975).
Verfahren, die für die Charakterisierung von Nocardia-
Arten von Gordon et al. empfohlen wurden [R.E. Gordon, D.A.
Barnett, J.E. Handerhan und C.H. Pang, "Nocardia coeliaca,
Nocardia autotrophica, and the Nocardin Strain", Int. J. Syst.
Bacteriol. 24(1), 54-63 (1974)], wurden angewendet.
Die Resistenz gegenüber Rifampin und Lysozym wurde
gemessen mit Verfahren, wie sie von Gordon und Barnett empfohlen
wurden [R.E. Gordon und D.A. Barnett, "Resistance to Rifampin
and Lysozyine of Strains of Some Species of Mycobacterium and
Nocardia as a Taxonomic Tool", Int. J. Syst. Bacteriol. 27(3),
176-178 (1977)].
ICSS-NBS Centroid Color Charts, Standardprobe Nr. 2106
(National Bureau of Standards, 1958, U.S. Department of
Commerce, Washington, D.C.) und das Color Harmony Manual (4.
Ausgabe, Colar Standards Department, Container Corporation of
America, Chicago, Illinois, 1958) wurden verwendet, um Farbnamen
zuzuordnen.
Die Morphologie wurde untersucht unter Verwendung eines
Lichtmikroskops. Ein Rasterelektronenmikroskop (SEM) wurde
verwendet, um das Oberflächenmuster der Sporen zu untersuchen.
Die Melanoidpigmentproduktion (Chromogenizität) wurde
bestimmt mit ISP Nr. 1 (Trypton-Hefeextrakt-Brühe), ISP Nr. 6
(Pepton-Hefeextrakt-Eisen-Agar), ISP Nr.7 (Tyrosin-Agar) und
modifiziertem ISP Nr. 7, bei dem das Tyrosin entfernt wurde.
Die Isomeren der Diaminopimelinsäure (DAP) und die
Kohlenhydrate in den Hydrolysaten der vollständigen Zellen wurden
bestimmt mit chromatographischen Verfahren gemäß Becker et al.
[B. Becker, M.P. Lechevalier, R.E. Gordon und H.A. Lechevalier,
"Rapid Differentiation between Nocardia and Streptomyces by
Paper Chromatography of Whole-cell Hydrolysates", Appl.
Microbiol. 12, 421-423 (1964)] und gemäß Lechevalier [M.P.
Lechevalier, "Identification of Aerobic Actinomycetes of
Clinical Importance", J. Lab. Clin. Med. 71, 934-944 (1968)].
Mycolsäuren wurden bestimmt durch ein Verfahren auf der
Basis von Techniken, wie sie beschrieben wurden von Minnikin
[D.E. Minnikin, I.G. Hutchinson und A.B. Caldicott, "Thin-layer
Chromatography of Methanolysates of Mycolic Acid-containing
Bacteria", J. Chromatography 188, 221-233 (1980)].
Die Stärkehydrolyse wurde bestimmt, indem die Gegenwart
von Stärke mit Iod auf ISP Nr. 4 (anorganische
Salze-Stärke-Agar) Platten untersucht wurde (siehe Blazevic und Ederer,
oben).
Die NaCl-Toleranz wurde gemessen, indem NaCl zu ISP Nr. 2
Agar zugegeben wurde, um die gewünschte Konzentration
einzustellen und die Platten 14 Tage bei 30º inkubiert wurden.
Die Resistenz gegenüber Antibiotika wurde gemessen, indem
mit Antibiotikum getränkte Scheiben auf die Oberfläche von
beimpften ISP Nr. 2 Agar-Platten gelegt wurden.
Phosphatase und Urease wurden bestimmt durch Verfahren,
wie sie bei Blazevic und Ederer, oben, beschrieben wurden. Die
Gelatineverflüssigung wurde verwendet, um die
Proteinaseaktivität zu bestimmen.
Kultureigenschaften
Das Wachstum von A42125 war allgemein gut sowohl auf
komplexen als auch auf definierten Agarmedien. Ein Luftmycel
wurde erzeugt auf allen Agars mit Ausnahme des Hefe-Dextrose-
Agars. Die Farbe der Sporenmasse war in der Farbreihe grau bis
weiß. Die nächstkommenden Farben im Tresner und Bachus System
waren d hellgrau und b austerweiß. Die Farbe der Rückseite war
gelblich braun bis gelblich weiß. Ein hellbraunes lösliches
Pigment wurde in ISP Nr. 2 und Hefe-Dextrose-Agar erzeugt.
Tabelle I faßt diese Kultureigenschaften zusammen.
Tabelle I: Kultureigenschaften von A42125, N. aerocolonigenes und N. orientalis
Medium
Eigenschafta
N. orientalis
N. aerocolonigenes
reichlich
hellbraun
gut
austerweiß
keine
hellgrau
fahlgelb
keine (faltige Oberfläche)
ziemlich
Tabelle I - Fortsetzung
Medium
Eigenschafta
N. orientalis
N. aerocolonigenes
Calciummalat
Czapek's Lösungs-Agar
Glucose-Asparagin
Leitungswasser-Agar
gut
austerweiß
keine
hellgrau
sehr hellbraun
92.y weiß
ziemlich: b
fahlgelb
75.deep yBr
keine (faltige Oberfläche)
hellgelb bis braun
Tabelle I - Fortsetzung
Medium
Eigenschafta
N. orientalis
N. aerocolonigenes
Hefe-Dextrose-Agar
reichlich
keine (faltige Oberfläche)
hellbraun
fahlgelb
aG = Wachstum; R = Rückseite; Am = Luftmycel; Sp = lösliches Pigment
Morphologische Eigenschaften
Die Kultur A42125 produziert ein umfangreiches Substrat
und ein ziemlich gut entwickeltes Luftmycel. Wenn die Lufthyphen
unter dem Lichtmikroskop betrachtet wurden, sahen sie
spinnwebenartig aus. Diese Morphologie wird klassifiziert in dem in
Bergey's Manual beschriebenen, nicht die Streptomyceten
betreffenden Bereich (R.E. Buchanan und N. E. Gibbons Eds., "Bergey's
Manual of Determinative Bacteriology", 8. Ausgabe, The Williams
and Wilkins Co., Baltimore, 1974).
Konidien wurden beobachtet, als die Lufthyphen von ISP
Nr. 4 Agarmedium mit Rasterelektronenmikroskop untersucht
wurden.
Es waren wenig Sporen da, die unregelmäßig geformt waren.
Das Oberflächenmuster der Sporen war glatt [(T.G. Pridham, C.W.
Hesseltine und R.C. Benedict, "A Guide for the Classification of
Streptomycetes According to Selected Groups", Appl. Microbiol.
6; 52-79 (1957)].
Die Sporenform war länglich bis zylindrisch und es wurden
Ketten gebildet von mehr als 50. Die Sporengröße lag im Bereich
von 1,2 - 0,9 x 0,5 - 0,4 µm und durchschnittlich 1,1 x 0,5 µm.
Wenn unter Submersschüttelbedingungen gezüchtet wurde,
trennten sich die Hyphen in Fragmente.
Physiologische Eigenschaften
Die Kultur A42125 zersetzte Kasein, Elastin, Guanin,
Hypoxanthin und Tyrosin; hydrolysierte Calciummalat, DNA,
Äsculin und Stärke; bildete Säure aus Arabinose, Cellobiose,
Fructose, Galactose, α-Methyl-D-glycosid, Glucose, Glycerin,
Inosit, Lactose, Maltose, Mannit, Mannose, Melibiose, Raffinose,
Rhamnose, Trehalose und Xylose; verwertete Acetat, Benzoat,
Citrat, Malat, Oxalat, Propionat, Pyruvat, Succinat und Tartrat.
Die Kultur A42125 erzeugte Katalase, Phosphatase,
Proteinase, Urease und Melanoidpigmente; war nicht resistent
gegenüber Rifampin, aber resistent gegenüber Lysozym, Cephalothin,
Gentamicin, Lincomycin, Penicillin und Tobramycin.
Die Kultur A42125 tolerierte bis zu 6% NaCl und wuchs bei
Temperaturen zwischen 15 und 37ºC; sie konnte nicht überleben,
wenn sie 8 Stunden lang einer Temperatur von 50ºC ausgesetzt
wurde, konnte weder Magermilch hydrolysieren noch Nitrate zu
Nitriten reduzieren. Diese physiologischen Eigenschaften sind in
den Tabellen II und III gezeigt.
Tabelle II: Einige morphologische und physiologische
Eigenschaften von A42125 und verwandten Nocardia-Stämmena
Eigenschaft
N. aerocolonigenes
N. orientalis
N. brasiliensis
Lufthyphen
Konidien
Säurefest
Mycolsäuren in Zellwänden
Urease
Zersetzt:
Adenin
Casein
Elastin
Hypoxanthin
Tyrosin
Xanthin
Resistenz gegenüber:
Lysozym
Rifampin
Hydrolysiert:
Calciummalat
Äsculin
Hippurat
Stärke
Verwertet:
Benzoat
Citrat
Mucat
Succinat
Tartrat
Reduziert Nitrat
Überlebt bei 50ºC, 8 Stunden
Tabelle II - Fortsetzung
Eigenschaft
N. aerocolonigenes
N. orientalis
N. brasiliensis
Bildet Säure aus:
Adonit
1-(+)-Arabinose
Cellobiose
i-Erythritol
Glucose
Glycerin
Inosit
α-Lactose
Maltose
D-Mannit
D-Mannose
Melezitose
Melibiose
α-Metylglucosid
Raffinose
Rhamnose
Sorbit
Trehalose
Xylose
Wächst bei:
a + = hat die Eigenschaft; - = hat die Eigenschaft nicht
Tabelle III: Zusätzliche Eigenschaften von A42125
Eigenschaft
Merkmala
Phosphatase
Hydrolysiert Magermilch
Melanoidpigmentproduktion
Gelatineverflüssigung
NaCl-Toleranz %
Katalase
Zersetzt:
Chitin
DNA
Guanin
Keratin
Testosteron
Verwertet:
Acetat
Malat
Oxalat
Propionat
Pyruvat
Bildet Säure aus:
Dulcit
Ethanol
Fructose
d-(+)-Galactose
Inulin
Salicin
Saccharose
Temperaturbereich für das Wachstum
a + = Stamm hat die Eigenschaft;
- = Stamm hat die Eigenschaft nicht
Zellwandanalyse
Hydrolysierte ganze Zellen enthielten das meso-Isomer der
Diaminopimelinsäure. Die in Gesamtzellhydrolysaten vorhandenen
Zucker waren Arabinose, Galactose, Mannose und Ribose. Die
Zellwandart gemäß Becker, oben, war Typ IV und das Zuckermuster war
Typ A (Lechevalier, oben). Es wurden von A42125 keine
Mycolsäuren (LCN-A) produziert. Die Zellen färbten sich
grampositiv, waren aber nicht säurefest.
Identität von Stamm A42125
Der Stamm A42125 hat eine Typ IV-Zellwand, ein Typ
A-Gesamtzellzuckermuster und enthält keine Mycolsäuren (LCN-A).
Diese chemotaxonomische Information und die allgemeinen
Kultureigenschaften stimmen überein mit der Zuordnung von Stamm A42125
zu der Gattung Nocardia Trevisan 1889 [V.B.D. Skerman, V.
McGowan und P.H.A. Sneath, Eds., "Approved Lists of Bacterial
Names", Int. J. Syst. Bacteriol. 30; 225-420 (1980)].
Ein Vergleich der Eigenschaften von Stamm A42125 mit den
veröffentlichten Beschreibungen von Nocardia-Arten zeigte
Ähnlichkeit mit folgenden Arten:
Nocardia aerocolonigenes a,b
Nocardia brasiliensis a,b
Nocardia orientalis a,b,c
a Goodfellow und Schaal, oben
b Gordon, Mishra und Barnett, oben
c Pittenger und Brigham, oben
Diese Kulturen wurden gleichzeitig mit Stamm A42125 gezüchtet.
Die veröffentlichten Daten und die Versuchsdaten wurden
vereinigt und die Ergebnisse ausgewertet.
Ähnlichkeitskoeffizienten wurden berechnet, wie bei
Kurylowicz et al. diskutiert (W. Kurylowicz, A. Paszkiewicz, W.
Woznicka, W. Kurzatkowski und T. Szulga, "Numerical Taxonomy of
Streptomycetes", Polish Medical Publishers, Warschau, 1975, S.
37), unter Verwendung der folgenden Gleichung:
worin Ns&spplus; die Anzahl positiver Übereinstimmungen, Ns&supmin; die Anzahl
negativer Übereinstimmungen und Nd die Anzahl von Ungleichheiten
(Unterschieden) ist.
Die Eigenschaften, die verwendet werden um SSM zu
berechnen, waren physiologische Eigenschaften und nicht Kultur-
oder morphologische Eigenschaften. Die Gesamtazahl von
Eigenschaften war 44.
Die Ähnlichkeitskoeffizienten sind unten angegeben:
Kultur
N. aerocolonigenes
N. orientalis
N. brasiliensis
Weil N. brasiliensis kulturmäßig wenig Ähnlichkeit mit
A42125 hatte und einen niedrigen SSM-Wert hatte, wurde er von
der Betrachtung ausgeschlossen.
N. orientalis hatte ähnliche Kultureigenschaften wie
A42125. Diese Ähnlichkeit ist besonders deutlich auf den ISP-
Medien Nr. 3 und 4. Er wurde jedoch von den Überlegungen
ausgeschlossen, weil die physiologischen Eigenschaften nicht ähnlich
waren, wie durch den niedrigen SSM-Wert angedeutet.
N. aerocolonigenes hat keine Lufthyphen. Deshalb konnte
ein Kulturvergleich von A42125 nur auf Basis von Wachstum, Farbe
der Rückseite und löslichen Pigmenten gemacht werden. Als N.
aerocolonigenes zuerst beschrieben wurde [E.B. Shirling und D.
Gottlieb, "Cooperative Description of Type Cultures of
Streptomyces 111", Int. J. Syst. Bacteriol. 18(4); 279-392
(1968)], wurde berichtet, daß er weiße Lufthyphen auf ISP Nr. 5
hat. Dieser Bericht stimmt überein mit Beobachtungen in den
gleichzeitigen Vergleichsuntersuchungen (siehe Tabelle I, ISP
Nr. 5). Das Wachstum und die Farbe der Rückseite von A42125 und
N. aerocolonigenes stimmen annehmbar überein. Diese
Übereinstimmung wird besonders gut auf Czapek's Lösungs-Agar und
Glucose-Asparagin-Agar gezeigt.
Gordon, oben, klassifizierte Stämme von N.
aerocolonigenes unter Verwendung anderer Eigenschaften als der Lufthyphen.
Die physiologischen und chemotaxonomischen Ähnlichkeiten
zwischen A42125 und N. aerocolonigenes wogen bei weitem die
Unterschiede aufgrund der Abwesenheit von Lufthyphen auf. Drei
Schlüsseleigenschaften wurden von Gordon angegeben, um N.
orientalis von N. aerocolonigenes zu unterscheiden. Ein Vergleich
dieser Eigenschaften mit denen von A42125 ist in Tabelle IV
aufgelistet:
Tabelle IV: Vergleich unterscheidender Eigenschaften von
A42125, N. orientalis und N. aerocolonigenes
Eigenschaft a
N. orientalis
N. aerocolonigenes
Erythrit
α-Methylglucosid
Resistenz gegenüber Lysozym
a + = Stamm hat die Eigenschaft
- = Stamm hat die Eigenschaft nicht
Eine Untersuchung dieser Indikatoren zeigt, daß A42125 am
nächsten mit N. aerocolonigenes verwandt ist.
A42125 und N. aerocolonigenes unterscheiden sich in der
Kohlenstoffverwertung (gemessen durch Wachstum und
Säureproduktion) nur bei einer Kohlenhydratquelle.
Unter Verwendung des von Mishra, oben, aufgestellten
Schlüssels für die versuchsweise Identifizierung von Nocardia-
Arten paßte Kultur A42125 direkt zu N. aerocolonigenes. Diese
Vergleiche zeigen, daß A42125 eine begrenzte Kulturähnlichkeit
und gute physiologische Ähnlichkeit mit N. aerocolonigenes hat.
Der wesentlichste Unterschied ist die Gegenwart von Lufthyphen
bei A42125. Da es bekannt war, daß N. aerocolonigenes Lufthyphen
produziert, wird dieser Unterschied nicht als ausreichend
betrachtet, um A42125 von diesem Taxon auszuschließen. Deshalb
wird Kultur A42125 als Stamm von Nocardia aerocolonigenes
(Shinobu und Kawato) Pridham und Lyons 1970 klassifiziert. Weil
N aerocolonigenes jedoch nicht in der zugelassenen Liste von
Bakteriennamen, oben, steht, ist es keine gültig veröffentlichte
Art.
Wie im Fall von anderen Organismen, unterliegen die
Eigenschaften der A42125-produzierenden Kultur, Nocardia
aerocolonigenes NRRL 18049, Veränderungen. Rekombinanten, Mutanten
oder Varianten des Stammes können mit bekannten Verfahren
erhalten werden. Zum Beispiel können Mutanten erhalten werden
durch Behandlung mit verschiedenen bekannten physikalischen und
chemischen Mutagenen wie zum Beispiel Ultraviolettlicht,
Röntgenstrahlen, Gammastrahlen und Chemikalien wie N-Methyl-N'-
nitro-N-nitrosoguanidin. Alle natürlichen und induzierten
Varianten, Mutanten und Rekombinanten von Nocardia
aerocolonigenes, die die Eigenschaft dar A42125-Produktion behalten, sind
Teil der Erfindung.
Das Kulturmedium, das verwendet wird, um Nocardia
aerocolonigenes NRRL 18049 zu züchten, kann irgendeines aus einer
Anzahl von Medien sein. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit bei
der Herstellung, einer optimalen Ausbeute und der Leichtigkeit
der Produktisolierung sind jedoch bestimmte Kulturmedien
bevorzugt. Zum Beispiel sind für N. aerocolonigenes bevorzugte
Kohlenhydratquellen bei der Fermentation in großem Maßstab Glucose
und Dextrine, obwohl andere Zucker oder Zuckerpolymere und
dergleichen auch verwendet werden können.
Bevorzugte Stickstoffquellen für N. aerocolonigenes sind
Sojagrütze und Maiseinweichwasser, obwohl andere
Stickstoffquellen wie Schlempe, Hefeextrakt, Fleischextrakt und
dergleichen auch verwendet werden können.
Beispiele für die anorganischen Nährsalze, die
vorteilhafterweise in das Kulturmedium eingebracht werden können, sind
die üblichen löslichen Salze, die Zink-, Natrium-, Magnesium-,
Calcium-, Ammonium-, Chlorid-, Carbonat-, Sulfat-, Nitrat- und
dergleichen Ionen liefern können.
Essentielle Spurenelemente, die notwendig sind für das
Wachstum und die Entwicklung des Organismus, sollten auch in das
Kulturmedium eingeschlossen werden. Solche Spurenelemente treten
normalerweise als Verunreinigungen in anderen Substituenten des
Mediums auf in solchen Mengen, die ausreichen, um den
Wachstumserfordernissen des Organismus zu genügen. Schäumen ist
normalerweise kein Problem, aber geringe Mengen (d.h. 0,2 ml/l) eines
Antischaummittels wie Polypropylenglykol können zugegeben werden
zu Fermentationsmedien in großem Maßstab, falls erforderlich.
Für die Herstellung wesentlicher Mengen des Antibiotikums
A42125 ist die aerobe Submersfermentation in Tanks bevorzugt.
Kleine Mengen an A42125 können durch Schüttelflaschenkultur
erhalten werden. Wegen der Zeitverschiebung bei der
Antibiotikaproduktion, die normalerweise mit der Beimpfung großer Tanks mit
der Sporenform des Organismus verbunden ist, ist es bevorzugt,
ein vegetatives Inokulum zu verwenden. Das vegetative Inokulum
wird hergestellt, indem ein geringes Volumen des Kulturmediums
mit der Sporenform oder Mycelfragmenten des Organismus beimpft
wird, um eine frische, aktiv wachsende Kultur des Organismus zu
erhalten. Das vegetative Inokulum wird dann in einen größeren
Tank überführt. Das Medium für das vegetative Inokulum kann
dasselbe sein wie das, das für die größeren Fermentationen
verwendet wird, aber andere Medien sind auch geeignet.
A42125 wird von Nocardia aerocolonigenes produziert, wenn
er bei Temperaturen zwischen etwa 25 und etwa 37ºC gezüchtet
wird. Eine gute Temperatur für die A42125-Produktion scheint
etwa 30ºC zu sein.
Wie bei aeroben Submerskulturverfahren üblich, wird
sterile Luft vom Boden her in das Gefäß geblasen, während das
Medium mit üblichen Turbinenmischern gerührt wird. Unter den bisher
verwendeten Bedingungen überschreitet die maximale
Sauerstoffaufnahme bei der Fermentation den Wert von etwa 0,2 mM/l/Minute
nicht. In einem vollständig unterteilten 165-l-Fermenter, der
etwa 115 l Brühe enthält, ist eine Belüftungsrate von 0,125
V/V/m mit einer Rührrate von 200 bis 250 Upm ausreichend, um den
Gehalt an gelöstem Sauerstoff bei oder über 30% Luftsättigung zu
halten.
Die Produktion des Antibiotikums A42125 kann während der
Fermentation verfolgt werden, indem Proben der Brühe auf
Antibiotikaaktivität getestet werden gegenüber Organismen, von denen
bekannt ist, daß sie gegenüber dem Antibiotikum empfindlich
sind. Ein Testorganismus, der zum Testen der Gegenwart von
A42125 geeignet ist, ist Micrococcus luteus. Der Bioassay wird
in geeigneter Weise durchgeführt mit dem Agartüpfelplattentest.
Nach der Produktion unter aeroben
Submersfermentationsbedingungen kann A42125 aus dem Fermentationsmedium gewonnen
werden mit Verfahren, wie sie auf dem Gebiet der Fermentation
verwendet werden. Die während der Fermentation der
A42125-produzierenden Organismen erzeugte Antibiotikaaktivität erscheint
hauptsächlich in der Brühe. Eine maximale Gewinnung an A42125
wird daher erreicht, wenn das Medium zuerst filtriert wird, um
die Brühe von der Mycelmasse abzutrennen. Die gefilterte Brühe
kann dann gereinigt werden, um A42125 abzutrennen. Eine Vielzahl
von Techniken kann für diese Reinigung verwendet werden.
Eine bevorzugte Technik zur Abtrennung von A42125 von der
gefilterten Brühe besteht darin, daß man die Brühe auf einen pH
von etwa 7 einstellt, ein geeignetes Adsorbens zugibt, zum
Beispiel Diaion HP-20 Harz. Das Harz wird durch Filtration
abgetrennt und mit einem geeigneten Lösungsmittel, wie zum Beispiel
Acetonitril:Wasser (1:1), extrahiert. Das extrahierende
Lösungsmittel kann dann im Vakuum verdampft werden, was A42125 ergibt.
Das auf diese Weise erhaltene A42125 kann weiter
gereinigt werden mit anerkannten Verfahren. Ein bevorzugtes
Verfahren ist die Ionenaustauschchromatographie.
Die Abtrennung des Antibiotikums A42125 kann über
Dünnschichtchromatographie (DC) verfolgt werden. Ein übliches
Silicagel-DC-Lösungsmittelsystem ist Acetonitril:Methanol:Wasser:
Ammoniumhydroxid (4:2:2:1). In diesem System hat A42125 einen
Rf-Wert von ungefähr 0,43. Das Antibiotikum kann durch
Bioautographie nachgewiesen werden, zum Beispiel unter Verwendung von
Micrococcus luteus, oder mit anderen Methoden, zum Beispiel mit
Vanillin-Schwefelsäure als Sprühreagenz.
Alternativ können die Kulturfeststoffe einschließlich der
Mediumbestandteile und des Mycels ohne Extraktion oder
Abtrennung verwendet werden, aber vorzugsweise nach Entfernung des
Wassers, als Quelle für A42125. Zum Beispiel kann nach der
Erzeugung von A42125 die gesamte Fermentationsbrühe durch
Lyophilisierung, Walzentrocknung oder azeotrope Destillation und
Trocknung getrocknet werden. Die getrocknete Brühe wird dann
direkt in die Futtervormischung gemischt.
A42125 hemmt das Wachstum von Bakterien, die für Tiere
und Pflanzen pathogen sind. Tabelle V listet die minimale
Hemmkonzentration (MIC) auf, bei der A42125 verschiedene Bakterien
hemmt, die mit üblichen Agarverdünnungstests gemessen wurde.
Tabelle V: Antibakterielle Aktivität von A42125
Testorganismus
Staphylococcus aureus
Staphylococcus epidermidis Epi
Streptococcus pyogenes
Streptococcus sp. Gruppe
Haemophilus influenzae
Ein wesentlicher Aspekt bei antimikrobiellen Aktivität
von A42125 betrifft die Aktivität gegenüber anaeroben Bakterien.
MIC-Werte, bei denen A42125 verschiedene anaerobe Bakterien
hemmt, bestimmt durch Standardagarverdünnungstest, sind in
Tabelle VI aufgelistet. Die Endpunkte wurden nach 24-stündiger
Inkubation abgelesen.
Tabelle VI: Empfindlichkeit von anaeroben Bakterienisolaten
gegenüber A42125
Anaerobe Bakterien
Clostridium difficile
Clostridium perfringens
Clostridium septicum
Eucobacterium aerofaciens
Peptococcus asaccharolyticus
Peptococcus prevoti
Peptostreptococcus anaerobius
Peptostreptococcus intermedius
Propionibacterium acnes
Bacteroides fragilis
Bacteroides thetaiotaomicron
Bacteroides melaninogenicus
Bacteroides vulgatis
Bacteroides corrodens
Fusobacterium symbiosum
Fusobacterium necrophorum
Gemäß einem weiteren wesentlichen Aspekt der
antimikrobiellen Aktivität hemmt A42125 Methan erzeugende Bakterien. Zum
Beispiel hemmte A42125 Methanococcus vannielli in
Konzentrationen von nur 0,1 µg/ml in einem Test, bei dem ein Kristall
A42125 auf einen 24-Stunden-Rasen (Minimalmedium) gebracht wurde
und die Hemmung nach 3 Tagen gemessen wurde.
Eine weitere wesentliche Eigenschaft von A42125 ist die
Fähigkeit, die Futterverwertungseffizienz bei Tieren zu
verbessern. Zum Beispiel verbessert A42125 die
Futterverwertungseffizienz bei Wiederkäuern, die eine entwickelte Pansenfunktion
haben.
Die Effizienz der Futterverwertung kann überwacht werden,
indem die Produktion und Konzentration von Propionatverbindungen
im Pansen beobachtet wird. Die Pansenflüssigkeit wurde erhalten
von einem Ochsen, der eine chirurgisch gesetzte Fistelöffnung in
den Pansen hatte. Der Ochse erhielt eine hochwertige Kornration,
deren Zusammensetzung wie folgt war:
69,95 % grob gemahlener Mais
10 % gemahlene Maiskolben
8 % Sojamehl (50% Protein)
5 % Alfalfamehl
5 % Melasse
0,6 % Harnstoff
0,5 % Dicalciumphosphat
0,5 % Calciumcarbonat
0,3 % Salz
0,07 % Vitamin A und D&sub2; Vormischung
0,05 % Vitamin E Vormischung
0,03 % Spurenmineralvormischung
Eine Probe der Pansenflüssigkeit wurde durch 4 Schichten
Seihtuch durchlaufen gelassen und das Filtrat wurde in einer
Vakuumflasche gesammelt. Das teilchenförmige Material, das von
dem Seihtuch zurückgehalten wurde, wurde in ausreichend
physiologischem Puffer resuspendiert, bis das Ursprungsvolumen der
Pansenflüssigkeit wieder erhalten wurde, und die Suspension
wurde wiederum durch das Seihtuch durchlaufen gelassen. Der
verwendete Puffer ist unten beschrieben:
0,316 g/l Na&sub2;HPO&sub4;
0,152 g/l KH&sub2;PO&sub4;
2,260 g/l NaHCO&sub3;
0,375 g/l KCl
0,375 g/l NaCl
0,112 g/l MgSO&sub4;
0,038 g/l CaCl&sub2;
0,008 g/l FeSO&sub4; 7H&sub2;O
0,004 g/l MnSO&sub4;
0,004 g/l ZnSO&sub4; 7H&sub2;O
0,002 g/l CuSO&sub4; 5H&sub2;O
0,001 g/l CoCl&sub2;
Cheng et al., J. Dairy Sci. 38, 1225 (1955)
Die zwei Filtrate wurden in einem Scheidetrichter
vereinigt und stehengelassen, bis teilchenförmiges Material nach
oben schwamm. Die klare Phase wurde dann abgetrennt und 1:1 mit
demselben Puffer verdünnt und auf einen pH von 7,0 eingestellt.
10 ml der verdünnten Pansenflüssigkeit wurden in einen
25-ml-Kolben gebracht mit 40 mg der oben gezeigten Beschickung.
5 mg Sojaprotein wurden dem Kolben auch zugegeben. Die zu
behandelnde Verbindung wurde in jeden Testkolben eingewogen. Pro
Behandlung wurden jeweils 4 gleiche Kolben verwendet. Zwei Reihen
mit jeweils 4 Kontrollkolben wurden auch verwendet. Eine
Nullzeitkontrolle wurde verwendet und auch eine 16 Stunden
inkubierte Kontrolle. Alle Testkolben wurden 16 Stunden bei 38ºC
inkubiert. Am Ende der Inkubationszeit wurde der pH gemessen und
2 ml 25% Metaphosphorsäure wurden zu jedem Kolben zugegeben. Die
Proben wurden absetzen gelassen. Der Überstand wurde durch
gaschromatographische Methoden auf flüchtige Fettsäuren
analysiert.
Es wurden Analysen auf Acetat-, Propionat- und
Butyratverbindungen durchgeführt. Die Ergebnisse wurden statistisch
verglichen mit den Ergebnissen von Analysen der Kontrollkolben.
Behandlungen, bei denen die Propionatproduktion wesentlich höher
ist als bei den Kontrollen, werden als aktive Behandlungen
angesehen. Tabelle VII zeigt das Verhältnis der Konzentration an
flüchtigen Fettsäuren (VFA) in mit A42125 behandelten Kolben zu
der Konzentration in Kontrollkolben in diesen Tests.
Tabelle VII: Wirkung von A42125 auf die
Futterverwertungseffizienz von Wiederkäuern a
Dosierung µg/ml
Mol-% Propionat
Mol-% Acetat
Mol-% Butyrat
Gesamt VFA/Kontroll VFA mM/l
a fünf Tests
Die Methanhemmung trägt auch zu einer höheren
Futterverwertungseffizienz bei Wiederkäuern bei, indem das Acetat in
verwertbare Energie anstelle von Methan umgewandelt wird, das
ausgetrieben wird. Diese Aktivität kann gemessen werden unter
Verwendung eines in vitro Tests, der die Wirkung des Pansens
simuliert. Dieser Test wurde durchgeführt in kontinuierlichen
Fermentationskolben, die die Wirkung des Pansens über einen langen
Zeitraum simulieren. Jeder Kolben war ein gasdichter Behälter
mit Flüssigkeitseinlaßöffnungen, Feststoffeinlaßöffnungen,
Entnahmeöffnungen und Gasauslaßröhrchen, die zu Kautschukblasen
führten, die die Gase, die bei der Fermentation erzeugt wurden,
aufnahmen. Das Flüssigkeitsvolumen in jedem Kolben wurde mit
einem Überlaufrohr, das zu einem Flüssigkeitssammelgefäß führte,
auf 500 ml kontrolliert. Die Temperatur der Kolben wurde auf 38
bis 40º gehalten. Jeder Kolben wurde mit einem Magnetrührer
sanft gerührt.
Jeder Versuch wurde begonnen, indem in einen Kolben 500
ml durchgelaufene Pansenflüssigkeit gegeben wurde, die von einem
mit Fistel versehenen Ochsen erhalten wurde, der dieselbe Diät,
die in dem Test verwendet worden war, erhalten hatte. Der
Sammelkolben für die austretende Flüssigkeit wurde mit 50 ml
verdünnter Metaphosphorsäure vorbeladen, um die Fermentation in der
aus dem Kolben überfließender Flüssigkeit zu stoppen. Der Kolben
wurde abgedichtet und die Gassaminelblasen wurden befestigt.
Flüssigkeit wurde zu jedem Kolben kontinuierlich
zugegeben, indem pro Tag 1 l eines Puffers mit einem pH von 6,8 bis
7,0 mit der folgenden Zusammensetzung eingetropft wurde:
Natriumhydrogenphosphat 2,2 g/l
Magnesiumchlorid 0,036
Natriumbicarbonat 5,9
Kaliumchlorid 0,34
Natriumchlorid 0,28
Harnstoff 1,0
Calciumchlorid 0,024
Die geeignete Nährlösung wurde zweimal täglich durch die
Zuführöffnung in jedem Kolben zugegeben. Nach jeder Zuführung
wurde die Gasauslaßöffnung geschlossen und der Kolben mit
Kohlendioxid gespült.
Jeden Tag wurde die ausfließende Flüssigkeit gesammelt
und analysiert und das Gas, das den Kolben verließ, wurde
gesammelt und analysiert.
Die übliche Praxis war es, jeden Kolben 4 Tage zu
betreiben, ohne daß eine Behandlungsverbindung der Nährlösung
zugegeben wurde. Nach einem Zeitraum von 4 Tagen zur Equilibrierung
wurde die Analyse der flüssigen und gasförmigen ausfließenden
Komponenten begonnen und der Kolben wurde ohne Zugabe einer
Behandlungsverbindung betrieben, bis die analytischen Daten
relativ konstant wurden. Die Zugabe der behandelten Nährlösung in
den Kolben wurde zu dem Zeitpunkt begonnen und der Kolben wurde
mit der behandelten Nährlösung mindestens 7 Tage betrieben.
Die Verbindung wurde zu der Nährlösung in solcher Menge
zugegeben, daß die Konzentration der Verbindung in dem 500-ml-
Flüssigkeitsvolumen des Kolbens, die in Tabelle VIII unten
gezeigt ist, erreicht wurde. In den meisten Tests wurden zwei
Kolben pro Behandlungsmenge für jede Verbindung verwendet und
die Daten beider Kolben für alle Behandlungstage wurden
zusammengenommen und der Durchschnitt gebildet. Tabelle VIII zeigt
die Methan inhibierende Aktivität von A42125.
Tabelle VIII: Wirkung von A42125 auf die Mechanproduktion von
Wiederkäuern a
Dosierung µg/ml
Methan mM/Tag
a Drei Tests
Geschätzte LD&sub5;&sub0; nach einer Verabreichung einer
Einzeldosis von A42125 an Mäuse:
LD&sub5;&sub0; (intraperitoneal) = < 9,375 mg/kg
LD&sub5;&sub0; (oral) = 89 mg/kg
A42125 ist typischerweise wirksam zur Erhöhung der
Propionate und dadurch der Effizienz der Futterverwertung, wenn
es an Wiederkäuer oral verabreicht wird in Raten von etwa 0,05
mg/kg/Tag bis etwa 6,75 mg/kg/Tag. Bevorzugte
Verabreichungsraten sind etwa 0,2 mg/kg/Tag bis etwa 3,5 mg/kg/Tag.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Verabreichung ist es, die
Verbindung mit dem Tierfutter zu mischen, jedoch kann sie auch
auf anderen Wegen verabreicht werden, zum Beispiel in Form von
Tabletten, Beizen, Boli oder Kapseln. Die Formulierung dieser
verschiedenen Dosierungsformen kann mit auf dem Gebiet der
Veterinärpharmazeutik wohlbekannten Verfahren erreicht werden. Jede
einzelne Dosierungseinheit sollte eine Menge einer
erfindungsgemäßen Verbindung enthalten, die direkt in Beziehung steht zu der
richtigen täglichen Dosis für das zu behandelnde Tier.
Die Erfindung betrifft weiterhin Futterzusammensetzungen,
die die Futterverwertung erhöhen können und eine Futterration
und 6 bis 60 g pro Tonne A42125-Verbindung enthalten.
A42125 kann an Tiere oral oder parenteral verabreicht
werden. Der praktischste Weg, um A42125 zu verabreichen, ist die
Einarbeitung in das Futter. Eine Vielzahl von Futterarten
einschließlich des üblichen Trockenfutters, flüssiger Futterarten
und pelletisierter Futterarten kann verwendet werden. Obwohl das
bevorzugte Verfahren der Verabreichung darin besteht, es mit dem
Tierfutter zu mischen, kann es auch auf anderen Wegen
verabreicht werden, zum Beispiel in Form von Tabletten, Beizen, Boli
oder Kapseln. Jede einzelne Dosierungseinheit sollte eine Menge
an A42125 enthalten, die direkt mit der richtigen täglichen
Dosis für das zu behandelnde Tier in Beziehung steht.
Die Verfahren zur Formulierung von Arzneimitteln in
Tierfutter sind wohlbekannt. Ein bevorzugtes Verfahren ist es, eine
konzentrierte Arzneimittelvormischung herzustellen, die wiederum
verwendet wird, um Arzneimittel enthaltendes Futter
herzustellen. Typische Vormischungen können etwa 1 bis etwa 200 g
Arzneimittel pro Pfund Vormischung enthalten. Vormischungen können
entweder flüssige oder feste Präparate sein.
Die endgültige Formulierung des Futters für Tiere hängt
ab von der zu verabreichenden Menge an Arzneimittel. Die
üblichen Verfahren zur Formulierung, Mischung und Pelletisierung von
Futter können verwendet werden, um Futter, das A42125 enthält,
herzustellen.
A42125 kann für die parenterale Verabreichung mit auf dem
Gebiet der Veterinärpharmazeutik anerkannten Verfahren
formuliert werden. Wirksame injizierbare Zusammensetzungen, die
A42125 enthalten, können entweder in Suspensions- oder
Lösungsform sein. In der Lösungsform wird A42125 in einem physiologisch
annehmbaren Träger gelöst. Solche Träger umfassen ein geeignetes
Lösungsmittel, Konservierungsmittel wie Benzylalkohol, falls
erforderlich, und Puffer. Geeignete Lösungsmittel schließen zum
Beispiel Wasser, Alkohole, Glykole oder inerte Öle wie
Pflanzenöle oder hochraffinierte Mineralöle ein.
Injizierbare Suspensionszusammensetzungen werden
hergestellt unter Verwendung eines die Verbindung nicht lösenden
Lösungsmittels mit Adjuvanzien als Träger. Das Nichtlösungsmittel
kann zum Beispiel Wasser oder ein Glykol wie Polyethylenglykol
sein.
Geeignete physiologisch annehmbare Adjuvanzien sind
notwendig, um die Verbindung in der Suspensionszusammensetzung
suspendiert zu halten. Die Adjuvanzien können ausgewählt werden
aus Verdickungsmitteln, wie Carboxymethylcellulose,
Polyvinylpyrrolidon, Gelatine und Alginaten. Viele oberflächenaktive
Mittel sind auch geeignet zur Suspendierung der Verbindungen.
Lecithin, Alkylphenolpolyethylenoxidaddukte,
Naphthalinsulfonate, Alkylbenzolsulfonate und Polyoxyethylensorbitanester sind
geeignete Suspensionsmittel für flüssige Nichtlösungsmittel.
Viele Substanzen, die die Hydrophilizität, Dichte und
Oberflächenspannung des flüssigen Nichtlösungsmittels
beeinflussen, können dazu dienen, injizierbare Suspensionen in
einzelnen Fällen herzustellen. Zum Beispiel können
Silikon-Antischaummittel, Glykole, Sorbit und Zucker geeignete
Suspensionsmittel sein.
Um die Erfindung näher zu erläutern, werden die folgenden
Beispiele angegeben:
Beispiel 1Herstellung des Antibiotikums A42125A. Schüttelflaschenfermentation
Die Kultur Nocardia aerocolonigenes NRRL 18049, entweder
in Form eines lyophilisierten Pellets oder als Suspension in
flüssigem Stickstoff, wird verwendet, um ein Schrägagarmedium
mit der folgenden Zusammensetzung zu beimpfen:
Schrägagarmedium
Inhaltsstoff
Menge (g/l)
Kartoffeldextrin
Hefeextrakt
enzymhydrolysiertes Casein*
Fleischextrakt
Agar
Deionisiertes Wasser q.s.
* N-Z Amine A, Humko Sheffield Chemical Co., Lyndhurst NJ
pH wird eingestellt auf 6,2 bis 7,0 mit NaOH
Der beimpfte Schrägagar wird bei 30ºC etwa 7 Tage
inkubiert. Die reife Schrägagarkultur wird mit einem sterilen
Werkzeug aufgekratzt, um die Sporen zu lockern und den Mycelrasen zu
entfernen und zu mazerieren. Etwa 1/4 dar gelodkerten Sporen und
so erhaltenes Kulturwachstum wird verwendet, um 50 ml eines
vegetativen Mediums mit der folgenden Zusammensetzung zu beimpfen:
Vegetatives Medium
Inhaltsstoff
Menge (g/l)
Glucose
Tapioca-Dextrin*
Sojagrütze
Maiseinweichwasser
Hefeextrakt
Leitungswasser g.s. auf
* Stadex 11, A.E. Staley Co., Decatur IL
pH eingestellt auf ~5,5 bis 6,5 mit NaOH
Das beimpfte vegetative Medium wird etwa 72 Stunden in
einem 250-ml-Erlenmeyer-Kolben bei 30ºC inkubiert auf einem
Schüttler, der sich in einem Kreis von 2 inch (5,08 cm) mit 250
Upm bewegt.
Das inkubierte vegetative Medium (1,25 ml) wird
verwendet, um 50 ml eines Produktionsmediums mit der folgenden
Zusammensetzung zu beimpfen:
Inhaltsstoff
Menge (g/l
Glucose
Maisstärke
lösliches Fleischpepton*
enzymhydrolysiertes Casein **
Restmelasse
Czapek's Mineralquelle***
Deionisiertes Wasser q.s.
* O.M. Pepton, Amber Laboratories, Juneau WI
** N-Z Amin A
*** Czapek's Mineralquelle hat die folgende Zusammensetzung: 100 g KCl; 100 g MgSO&sub4; 7H&sub2;O; 2 g FeSO&sub4; 7H&sub2;O; q.s. auf 1 l mit deionisiertem
Wasser
Das beimpfte Produktionsmedium wird in einem 250-ml-
Weithals-Erlenmeyer-Kolben bei 30ºC 3 bis 5 Tage inkubiert auf
einem Schüttler, der sich in Kreisen mit 2 inch bei 250 Upm
bewegt.
B. Tankfermentation
Um ein großes Volumen Inokulum zu liefern, werden 10 ml
inkubiertes vegetatives Medium, hergestellt wie in Abschnitt A.
beschrieben, verwendet, um 250 ml eines
Zweitstufenwachstumsmediums zu beimpfen, das dieselbe Zusammensetzung wie das
vegetative Medium hat. Dieses Zweitstufenmedium wird in einem 2-l-
Weithals-Erlenmeyer-Kolben etwa 70 Stunden bei 30ºC inkubiert
auf einem Schüttler, der sich in Kreisen mit 2 inch bei 250 Upm
bewegt.
Das so hergestellte inkubierte Zweitstufenmedium (400 ml)
wird verwendet, um 100 l steriles Produktionsmedium zu beimpfen,
das wie in Abschnitt A. beschrieben hergestellt wurde. Das
beimpfte Produktionsmedium wird in einem 165 l gerührten
Fermentationstank 3 bis 5 Tage bei einer Temperatur von 30ºC
fermentieren gelassen. Eine niedrige Luftströmung (0,12 bis 0,25 V/V/m)
und mäßige Upm (200 bis 250) in dem gerührten Gefäß halten einen
Gehalt an gelöstem Sauerstoff von mehr als 30% Luftsättigung
aufrecht.
Beispiel 2Isolierung von A42125
Die gesamte Fermentationsbrühe (92 l), die 3% Hyflo
Supercel enthielt, wurde durch eine Filterpresse filtriert. Das
Brühenfiltrat (74 l) wurde auf einen pH von 7 mit NaOH
eingestellt. Diaion HP-20 Harz (9,4 l) wurden zugegeben. Die Mischung
wurde 45 Minuten gerührt und filtriert. Das Filtrat wurde
verworfen und das Harz wurde dreimal mit Wasser (jeweils 10 l) und
dreimal mit Acetonitril:Wasser (3:17, jeweils 10 l) gewaschen,
indem es resuspendiert, gerührt und filtriert wurde. Die
Waschlösungen wurden verworfen. A42125 wurde eluiert, indem das Harz
in Acetonitril:Wasser (1:1, 10 l) suspendiert, gerührt und
filtriert wurde. Vier aufeinanderfolgende Elutionen wurden
durchgeführt und jede Eluatfraktion wurde getestet unter Verwendung
eines Scheibenplattentests mit Micrococcus luteus. Die ersten
zwei Eluate wurden vereinigt, im Vakuum eingeengt, um das
Acetonitril zu entfernen, und gefriergetrocknet, was 94,9 g rohes
A42125 lieferte. Das dritte Eluat lieferte 20,8 g rohes A42125.
Beispiel 3Reinigung und Kristallisierung von A42125
Die rohen A42125-Präparate, die in Beispiel 2 erhalten
wurden, wurden vereinigt (115,2 g) und in Wasser (3 l) gelöst.
Die Lösung wurde filtriert, um Niederschlag zu entfernen, und
das Filtrat wurde auf eine Säule aufgetragen, die 3 l Dowex 50 x
2 (NH&sub4;&spplus;), 100 bis 200 mesh Harz, enthielt. Die Säule wurde
nacheinander mit 5 Säulenvolumina Wasser und 0,1N NH&sub4;OH gewaschen.
Die Fraktionen der 2N NH&sub4;OH-Elution, die die größte Menge an
A42125 enthielten, wurden vereinigt und auf ein Volumen von etwa
3 l eingeengt. A42125 fiel aus und wurde durch Filtration
abgetrennt. Der Niederschlag wurde in Methanol (300 ml) gelöst und
diese Lösung wurde zu Ether (6 l) zugegeben, um das A42125
auszufällen. Dieser Niederschlag wurde filtriert und getrocknet,
was 16,6 g A42125 als amorphes Pulver lieferte. Ein zweiter
Niederschlag wurde erhalten, indem die wäßrige Lösung weiter
eingeengt wurde und in derselben Weise behandelt wurde, was 20,7 g
weniger reines A42125 lieferte.
Das erste erhaltene A42125 (16,6 g) wurde in warmem
Wasser (800 ml) gelöst. Diese Lösung wurde über Nacht bei
Raumtemperatur stehengelassen und A42125 kristallisierte. Die
Kristalle wurden durch Filtration abgetrennt und im Vakuum
getrocknet, was 10,6 g und 2,3 g (zweite Ernte) kristallines A42125
lieferte (Schmelzpunkt 149 bis 150ºC).
Beispiel 4Mit A42125 angereicherte Viehration
Eine ausgewogene hoch-kornhaltige Ration angepaßt für
Vieh wird hergestellt mit folgender Rezeptur:
Inhaltsstoff
Pfund/Tonne
Mais, gelb
Kolben, Mais
Alfalfamehl, dehydratisiert, 17%
Sojaschrot, lösungsmittelextrahiert
Harnstoff, Futterqualität
Melasse, Zuckerrohr
Dicalciumphosphat
Salz
Calciumcarbonat
Spurenmineralvormischung¹
Vitamin A + D3-Vormischung²
Vitamin E-Vormischung³
¹ Spurenmineralvormischung enthält: 2,50% Mangan als
Mangan(II)oxid, 0,07% Iod als Kaliumiodid, 0,30% Kobalt als
Kobaltcarbonat, 0,50% Kupfer als Kupferoxid und 20,00% Zink als
Zinksulfat
² Jedes Pfund Vitamin A und D3-Vormischung enthält 2 000 000
USP-Einheiten Vitamin A und 225 750 USP-Einheiten Vitamin D3
³ Jedes Pfund Vitamin E-Vormischung enthält 20 000 IT Vitamin E
Anspruch[de]
1. Antibiotikum A42125 mit den folgenden Eigenschaften:
Löslichkeit: Löslich in Wasser
und die Salze von A42125.
2. Verbindung nach Anspruch 1, die A42125 oder ein
pharmazeutisch annehmbares Salz von A42125 ist.
3. Verfahren zur Gewinnung des Antibiotikums A42125
umfassend,
daß man Nocardia Aerocolonigenes NRRL 18049 oder eine
A42125-produzierende Variante, Mutante oder
Rekombinante davon in einem Kulturmedium, daß
assimilierbare Quellen für Kohlenstoff, Stickstoff und
anorganische Salze enthält, unter aeroben
Submers-Fermentationsbedingungen züchtet, bis das Antibiotikum A42125
produziert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, das den zusätzlichen Schritt
einschließt, daß inan A42125 aus dem Kulturmedium
abtrennt.
5. Futterzusammensetzung zur Erhöhung der
Futterverwertungs-effizienz bei Wiederkäuern umfassend Tierfutter
und eine wirksame Menge einer Verbindung nach Anspruch
2.
6. Biologisch reine Kultur des Mikroorganismus Nocardia
Aerocolonigenes NRRL 18049 oder eine
A42125-produzierende Variante, Mutante oder Rekombinante davon.
7. Verfahren zur Entwicklung eines genetischen
Austaussystemes bei Methanogene umfassend, daß man Mutanten
auswählt, die resistent sind gegenüber dem
Antibiotikum A42125 von Anspruch 1 und diese Mutanten für
genetische Recombinationsversuche verwendet.