Đặt vấn đề Nghiên cứu thuốc kháng sinh là một quá trình tất yêu dé chống lại khả năng tan công của VSV gây bệnh và các bệnh truyền nhiễm đối với sức khỏe con người, cây trồng và vật nuôi. Các sản phẩm tự nhiên từ vi sinh vật đã có những đóng góp đáng kinh ngạc cho quá trình phát hiện và phát triển thuốc kháng sinh trong bảy thập kỉ qua. Các báo cáo của Waksman về Streptothricin (1942) và Streptomycin (1943) (Najafpour, 2007) đã giới thiệu xạ khuẩn là nguồn sản xuất kháng sinh quan trọng. Xa khuẩn là nhóm vi khuẩn đặc biệt, có khuẩn lạc khô và phần lớn có dạng hình phóng xạ (actino) nhưng khuẩn thẻ lại là dạng sợi phân nhánh (myces).
Xạ khuẩn thuộc nhóm vi khuẩn gram dương và phân bồ rộng rãi trong đất. Xa khuẩn có tần suất phân lập bang các phương pháp thông thường nhanh, sinh trưởng nhanh (4-7 ngày). Vào cuối thé ky 20, một số sản phẩm tự nhiên của xạ khuẩn đã được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực lâm sàng như chất kháng khuẩn, kháng nam, chống ký sinh trùng và chống ung thư. Và xạ khuẩn trở thành nhà sản xuất kháng sinh tự nhiên chính với con số hơn 80% các chất kháng sinh được tạo ra.
Tuy nhiên, khả năng tìm thấy các chất kháng sinh mới từ các xạ khuẩn đã giảm đi đáng kể, cơ hội tìm được những chất kháng sinh mới từ Streptomyces ngày càng ít. Mặt khác, sự xuất hiện của các bệnh truyền nhiễm mới va tình trạng kháng kháng sinh gây ra trong các bệnh truyền nhiễm trước đó đã làm tăng nhu cầu về kháng sinh mới. Trong bối cảnh đó xạ khuẩn hiếm hiện cũng đang được phân lập từ các môi trường khác nhau và được nghiên cứu chuyên sâu dé tìm ra tiềm năng cho các chương trình khám phá kháng sinh. Xa khuẩn hiếm thường khó phân lập, khó bảo quản và sinh trường chậm (3 tuần).
Trong số hơn 8000 sản phẩm kháng sinh được mô tả trong cơ sở dữ liệu ABK, 16% sản pham được sản xuất bởi các chủng thuộc các giống xạ khuẩn quý hiếm. Xa khuẩn hiếm được xem như nhà sản xuất hợp chất độc đáo và đa dạng. Đôi khi tạo ra các hợp chất phức tạp thể hiện khả năng kháng khuẩn tuyệt vời và thường có độc tính thấp (Bérdy, 2004). Xạ khuẩn hiếm trở thành cơ hội có triển vọng trong việc làm đa dạng nguồn dược liệu.
Hơn nữa, kiến thức về môi trường sống, sinh lý học và sự đa dạng chất chuyền hóa thứ cấp của khuẩn hiếm đang dần dần tăng lên (Tiwari va Gupta, 2011). Do đó đề tài được thực hiện nhằm thu nhận một số hợp chất thứ cấp có hoạt tính kháng, góp phan tìm ra các nguồn dược phẩm từ xạ khuẩn hiếm. Mục tiêu đề tài Thu nhận các hợp chất có khả năng kháng khuân và kháng nắm gây bệnh trên con người, thực vật và động vật. Nội dung thực hiện Khao sát hoạt tinh kháng vi sinh vat của một số chủng xạ khuẩn hiếm.
Khảo sát môi trường lên men tối ưu cho chủng được chọn. Thu nhận hợp chất có khả năng kháng khuẩn và nắm bệnh. TONG QUAN TÀI LIEU 2. Khai niém Theo dinh nghia truyén théng thi khang sinh (antibiotic) con duge goi 1a tru sinh, là những chất có khả năng tiêu diệt vi khuẩn hay kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn một cách đặc hiệu.
Thuật ngữ antibiotic bắt nguồn từ Hy Lạp: “anti” là kháng lại, “bios” là sự sống. Nó có tác dụng lên vi khuẩn ở cấp độ phân tử, thường là một vị tri quan trọng của vi khuẩn hay một phan ứng trong quá trình phát triển của vi khuẩn. Theo định nghĩa hiện nay, kháng sinh được hiểu là các hợp chất hóa học do vi sinh vật sinh ra và ở nồng độ thấp xạ khuẩn có thể kìm hãm sự sinh trưởng hoặc tiêu diệt (các) vi sinh vật khác (Nduka, 2007). Hiện nay các chất có hoạt tính sinh học có khả năng diệt khuẩn gồm các chất kháng sinh truyền thống, các sản phẩm trao đổi chất như các acid lactic do các vi khuẩn lactic sinh ra, các chất phân giải như lysozyme, các loại ngoại độc tố có bản chất protein, các bacteriocin.
Cac “vũ khí sinh học” này được quan tâm đặc biệt do tính đa dạng và cả do chúng có nhiều trong tự nhiên (Margaret và Milind, 2007). Nhiều chất kháng sinh được sử dụng như một chất hóa trị liệu có khả năng kháng vi khuẩn, động vật nguyên sinh, tế bào ung thư, có vai trò vô cùng quan trọng trong các cuộc giải phẫu mỗi chất kháng sinh thường chỉ tác dụng lên một nhóm vi sinh vật nhất định. Lịch sử phát triển kháng sinh Việc sử dụng các chất kháng sinh bắt nguồn từ rất sớm khi khám phá ra các chất chống vi trùng. Kể từ năm 2500 trước Công nguyên, người Trung Quốc đã sử dụng nhiều loại thảo mộc truyền thống để chữa vết thương và nhiễm trùng (Petrovska, 2012).
Nghiên cứu kháng sinh hiện dai trong thé kỷ 17 đến thé ky 20 đã dẫn đến hiểu biết tốt hơn về sự hiện điện của các chất kháng khuẩn. Năm 1877, Louis Paster lần đầu tiên phát hiện ra đặc tính của các hợp chất kháng khuẩn với khả năng ức chế bệnh than do vi khuẩn hoại sinh. Sau đó, Fleming đã thảo luận chi tiết về phan ứng kháng sinh vào năm 1928. Fleming đã quan sát thấy rằng sự phát triển của S.
aureus trong đĩa petri bị ức chế bởi các chất do nam Penicillium chrysogenum tạo ra, dan đến việc phát hiện ra loại kháng sinh đầu tiên, penicillin (Aminov, 2017). Trong những thế kỷ tiếp theo, việc phát hiện ra các hợp chất kháng khuẩn khác nhau như sulphonamide, aminoglycoside, tetracycline, lipopeptide, oxazolidinones, glycopeptide, streptogramin va quinolone đã mở ra kỷ nguyên vàng của thuốc kháng sinh. Từ những năm 1940 đến cuối những năm 1960, nhiều kháng sinh mới được xác định hầu hết từ xạ khuẩn (Hình 2. Mitomycin Novobiocin Amphotericn Vancomycin Neomycin Cephalosporin Virginiamycin Chlortetracycline Gentamicin Candicidin Monensin Chloramphenicol Tylosin Adriamycin Spiramycin Pristinamycin Teicoplanin Bacitradin Tetracycline Avoparcin Erythromycin Kasugamycin Thienamycin Streptomycin Oleandomycin Fosfomycn Lovastatin Streptothricin Griseofulvin Polyoxin Rapamycin Actinomycin Rifamycin Cyclosporin Avermectin Spinosyn Penicillin Oxytetracycline Bleomycin Bialaphos Nikkomycin £pothilone Gramicidin Nystatin Kanamycin Lincomycin Tacrolimus 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Hình 2.
Khang sinh được phát hiện qua các nam (Hopwood, 2007). Vào những năm 1993-2002, số lượng các tác nhân kháng khuẩn đã tăng lên, sự xuất hiện của các vi khuẩn đa kháng thuốc và thiếu hụt nguồn kháng sinh mới, con người đối mặt với “ thời kì hậu kháng sinh” (Levy và ctv, 1992; Levy và ctv, 1998). Và ngày nay, tình trạng “siêu vi khuẩn” đang xảy ra với tốc độ nhanh hơn tốc độ tạo ra thuốc mới của con người. Chính vì thế, nhiệm vụ đặt ra cho ngành công nghiệp kháng sinh là thúc đây nghiên cứu và phát triển để tìm ra các chất kháng sinh mới với các cơ chế mới.
Đặc điểm chung của kháng sinh Chất kháng sinh là đo vi sinh vật sinh ra nên có đặc tính trước hết là chống vi khuẩn. Trong điều kiện tối ưu, thì các chủng vi sinh vật sẽ tích lũy chất kháng sinh là cực đại, do đó, khi sản xuất kháng sinh ở quy mô công nghiệp, muốn tạo ra nhiều sản phẩm thì phải tạo môi trường tối ưu. Chat kháng sinh rat đa dạng về thành phan hóa học, có thé cầu tạo mạch vòng, di vòng, vòng thơm, có thể là acid, kiềm hay polypeptide. Nghiên cứu bản chất hóa học của chất kháng sinh giúp hiểu được cơ chế tác dụng của chất kháng sinh, biết được con đường sinh tổng hợp.
Bên cạnh đó, các chất kháng sinh khác nhau có tính chất vật lý khác nhau như độ hòa tan dung môi, khả năng bền vững với acid, kiềm, nhiệt độ. Nghiên cứu những tính chất này có ý nghĩa trong việc xác định được các phương pháp tách chiết, cô đặc, tinh sạch các chất kháng sinh. Cơ chế tác động của kháng sinh là những cách thức mà chất kháng sinh tác động lên các vị trí đích khác nhau trong tế bào qua đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của vi sinh vật. Cơ chế tác động của chất kháng sinh phụ thuộc vào bản chất hóa học và nồng độ của chất kháng sinh (Bùi Thị Việt Hà, 2006).
Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh tổng hợp chất kháng sinh Nhiệt độ: nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng, phát triển va khả năng tổng hợp chất kháng sinh ở xạ khuẩn. Hầu hết xạ khuẩn phát triển tốt ở 28°C — 30°C, nhiệt độ tối ưu cho tong hợp chat kháng sinh nằm trong khoảng 18°C — 30°C. pH môi trường: sinh tổng hợp chất kháng sinh phụ thuộc rất lớn vào pH môi trường. Sự thay đổi của pH ảnh hưởng đến sự hiện diện của chất kháng khuẩn ở ngoài dịch lỏng và trong sinh khối của tế bào.
Độ thông khí: xạ khuẩn là vi khuẩn hiếu khí có nhu cầu thông khí cao hơn so với sinh vật khác nhất là trong giai đoạn nhân giống (khoảng từ thời gian thứ 6 - 12 của quá trình nuôi cay). Do đó yếu tô thông khí có ảnh hưởng quyết định đến sinh tổng hợp chất kháng sinh. Tuôi giống: khả năng sinh tổng hợp chất kháng sinh còn phụ thuộc vào tuổi sinh lý và chất lượng bào tử của xạ khuẩn. Tuôi của xạ khuẩn cho hiệu suất cao nhất là 24 giờ.
Lượng giống cấy truyền khoảng 2 - 10%. Nguồn cacbon: cacbon là nguyên tố có mặt ở hầu hết các chat trong cơ thé xạ khuẩn cũng như trong các sản phẩm trao đối chat, do vậy các hợp chất cacbon có ý nghĩa hang đầu trong sinh trưởng và hình thành chất kháng sinh. Đối với xạ khuan nguồn cacbon thích hợp nhất thường là tinh bột, ngoài ra còn sử dụng các loại đường như : glucose, fructose, maltose và các loại đường rượu. Nguồn nito: nito là thành phần dinh dưỡng không thể thiếu được trong quá trình sinh trưởng và hình thành chất kháng sinh của xạ khuan.
Nguồn nito hữu co và vô cơ thường được cung cấp vào quá trình lên men. Nguồn photpho vô cơ: photpho là yếu tố điều chỉnh sinh tổng hợp chất kháng sinh. Nồng độ photpho cao sẽ làm tăng tổng hợp axit nucleic trong tế bào, rút ngăn spha tông hợp và kéo dài pha dinh dưỡng. Các nguyên tố vi lượng: là một trong những thành phần không thé thiếu được trong môi trường lên men, làm thay đôi đáng ké kha năng tổng hợp chat kháng sinh của xạ khuân (Trương Thị Minh Hạnh, 2007).
Phan loại kháng sinh Phân loại kháng sinh dựa vào cơ chế tác động của khang sinh lên vách tế bao, ức chế tổng hợp protein, ức chế tổng hợp acid nucleic, ức chế các con đường trao đổi chất; phân loại dựa trên VSV sản sinh ra loại kháng sinh đó, phân loại dựa trên con đường sinh tổng hợp.