Микроорганизмы пробиотиков

Разнообразие микроорганизмов в составе пробиотиков

В последние годы появилось огромное количество пробиотических препаратов и научных публикаций, характеризующих их эффективность. Но одной из основных трудностей критического анализа имеющихся данных литературы является большое разнообразие микроорганизмов: Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus cereus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus reuteri, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium adolescentis, Escherichia coli, Enterococcus faecium, Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, Saccharomyces boulardii и др. [2, 3] Кроме того, авторы используют различные сочетания этих микроорганизмов а также формы применения. Но рассматривать эти препараты как пробиотики можно в том случае, если какие-либо живые или убитые микроорганизмы, их структурные компоненты, метаболиты, оказывающие положительное влияние на функционирование микрофлоры хозяина, способствующие лучшей адаптации их к условиям среды обитания в конкретной экологической нише. В этом плане большинство исследователей предпочитают в составе пробиотиков применять живые культуры микроорганизмов. Чаще всего используют бифидобактерии и молочнокислые бактерии, в частности лактобациллы [8]. Эти пробиотики называют классическими, поскольку они основаны на штаммах, изолированных из кишечника человека и доминирующих в нем начиная с первых дней жизни. Кроме того, лактобациллами и бифидобактериям присуща высокая способность к колонизации эпителия пищеварительного тракта, который служит защитным барьером на пути проникновения патогенной микрофлоры и, в свою очередь, обеспечивает стабилизацию нормального состава микробиоценоза кишечника. Лактобактерии синтезируют широкий спектр веществ, которые замедляют рост других бактерий. К этим веществам относятся конечные продукты обмена веществ, такие как органические кислоты (молочная и уксусная), перекись водорода и соединения, известные как бактериоцины: лизоцин, лектролин, низин, лактоцидин, ацидофилин.

Бактериоцины — белки, которые вырабатываются некоторыми микроорганизмами, и оказывают губительное действие на около родственные микроорганизмы. Всего, бактериоцины имеют меньший спектр активности, чем антибиотики, но действие их более выражено. Антимикробная активность лактобактерий, вероятно, может быть следствием продуцирования перекиси водорода. Кроме того, некоторые исследователи считают, что антимикробная активность связана со стимуляцией иммунной системы. Лактобактерии подавляют рост многочисленных болезнетворных и условно-болезнетворных бактерий, которые способствуют нарушению биологической микробного равновесия в кишечнике. Выраженным микробным антагонизмом обладают также бифидобактерии, которые в процессе жизнедеятельности образуют органические кислоты, что приводит к снижению кислотности среды кишечника и препятствует размножению патогенной, гнилостной и газообразующие микрофлоры кишечника. Лактобактерии могут корректировать рост грамотрицательных микроорганизмов, которые часто обнаруживаются после назначения антибиотиков широкого спектра действия. Смесь лактобактерий и бифидобактерии препятствует снижению кишечной микрофлоры, вызванного ампициллином, и нормализует равновесное состояние кишечной микрофлоры.
Кишечные палочки начали применять как основу биопрепаратов еще с 1918 г. в составе мутафлору. Эффективность препарата связывали с резким уменьшением образования в кишечнике токсических веществ под влиянием нормализованной кишечной микрофлоры [8]. В СССР для разработки нового пробиотика применили штамм Escherichia coli М-17, который выращивали на молоке «Колипростокваша» имела короткий срок хранения и поэтому не получила большого распространения. В 1961 г. был получен лиофильно высушенным препарат — сухой колибактерин, который по эффективности не уступал жидкой молочной форме. В настоящее время разработаны новые формы колибактерин — таблетки, капсулы, свечи. Кишечные палочки являются основой и других препаратов — Нормофлорин, колифлорана, севакола, мутафлора, нормо флора.
Ряд работ посвящен пробиотикам на основе представителей рода Aerococcus [3]. Сообщается также о применении дрожжей для производства пробиотиков Так, препарат, в состав которого входили Saccharomyces boulardii, оказалось эффективным при кишечных инфекциях, обусловленных Clostridium difficile. Выраженный клинический эффект получен также при использовании Saccharomyces cerevisiae.
В последние годы спорообразующие бактерии рода Bacillus как наиболее яркие представители экзогенной микрофлоры привлекают внимание исследователей [2, 5, 6, 7, 9, 10]. Достаточно большой арсенал видов этого рода испытывался в качестве терапевтических средств при лечении острых и хронических инфекций: Bacillus cereus, Bacillus polymyxa, Bacillus coagulans, Bacillus brevis, Bacillus megaterium. Bacillus pumilus, Bacillus laterosporus и др. Однако наиболее полно и всесторонне изучены виды Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis [1, 3, 4, 6].
В настоящее все больше приобретают популярность пробиотики, состоящие из нескольких видов микроорганизмов, принадлежащих к разным родам. Состав таких пробиотиков авторы обосновывают разноплановым положительным действием на здоровье людей. Механизм действия пробиотического эффекта трактуется по-разному и зависит от состава микрофлоры пробиотика. Научное обоснование конструирования пробиотических препаратов раскрывает новые аспекты взаимоотношений макро-и микроорганизма. Они в основном сводятся к следующему: главное — это безопасность штаммов, предназначенных для введения их в состав пробиотиков, наличие антагонистических свойств к конкурентной, в частности патогенной и условно патогенной микрофлоре; устойчивость к антибиотикам, наиболее интенсивно используемых в антибиотикотерапии, способность пробиотических микроорганизмов активно усваивать широкий спектр нутриентов (для оральных пробиотиков), которые присутствуют в пищеварительном тракте в результате биохимических процессов переваривания пищи в организме человека и животных, наличие адгезивной активности по отношению к клеткам эпителия пищеварительного тракта человека и животных или к эпителию других биотоп, для которых предназначается пробиотический препарат; выше, по сравнению с комменсальных микрофлорой, удельная скорость роста пробиотических культур, что позволяет им быстрее освоить питательный субстрат, а следовательно, увеличить производительность клеток пробиотических штаммов.
Постоянное присутствие в конкретном биотопе (ротовая полость, кишечник, вагинальный канал и др.). Достаточного количества клеток пробиотика, которые прикрепляются к его стенке, предотвращает проникновение патогенных микроорганизмов в эпителиальные клетки. Кроме того, пробиотические микроорганизмы создают неблагоприятный для патогенов рН среды, «завоевывая» данную микроэконишу. Тем самым нивелируется дисбаланс микрофлоры, который был нарушен при дисбактериозах. Пробиотические штаммы должны обладать стойкостью к литических ферментов слюны (лизоцим) и в пищеварительных ферментов (пепсин, липаза), устойчивостью к желчи. Пробиотики конструируют также по способности штаммов продуцировать биологически активные вещества — витамины, аминокислоты, антитоксины и т.д. При создании пробиотических препаратов должны отбираться штаммы, испытанные на симбиотичности и устойчивости к выжидания в неблагоприятных условиях. Кроме того, очень важно, чтобы пробиотические культуры дополняли друг друга по биологической активности, проявляя эффект синергизма в препарате при проведении микробиотерапии. Важно при подборе штаммов учитывать их технологичность в производственных условиях и стабильность при культивировании. Это гарантирует высокую эффективность коммерческих пробиотиков при их использовании. В последние годы появились работы, которые значительно расширили диапазон критериев оценки биологической активности представителей нормальной микрофлоры, которые предлагаются для введения штаммов в состав пробиотиков. Одним из важнейших критериев является иммуномодулирующее действие пробиотиков. Некоторые исследователи связывают этот эффект пробиотических культур со стимуляцией или продукцией эндогенного интерферона.
К пробиотикам нового поколения относят препараты, основой которых являются рекомбинантные штаммы микроорганизмов с заданными свойствами. Одним из них является новый пробиотик субалин. Для его получения авторы использовали один из штаммов, входящих в состав пробиотика биоспорин, а именно В. subtilis 3 [2, 3]. В новый рекомбинантный штамм В. subtilis 2335/105 был встроен ген антивирусной активности, ответственный за продукцию универсального антивирусного агента интерферона. Штамм продуцирует интерферон в виде гибридного белка с сигнальным альфа-амилазного пептидом, который обусловливает выведение интерферона через клеточную стенку. Таким образом, новый штамм на фоне высокой антибактериальной активности, свойственной материнском штамма, обладает противовирусными свойствами. Сочетание этих свойств делает субалин весьма перспективным для лечения вирусных и смешанных инфекций.
В последние годы большое внимание исследователей привлекает разработка продуктов питания с использованием как биодобавки живых культур микроорганизмов, так называемых пробиотических продуктов. Стратегия в создании этих продуктов направлена прежде всего на заполнение физиологической потребности организма человека в отдельных биологически активных веществах. Одним из подходов к решению этой проблемы является создание различных продуктов на молочной основе. Это связано с тем, что молоко является оптимальным субстратом для роста многих представителей полезной микрофлоры — молочнокислых бактерий, бифидобактерий, кишечной палочки, дрожжей. Кроме того, усиленно исследуются пробиотические свойства природных микробных ассоциаций, таких как грибковая культура для получения кефира, смешанная ассоциация дрожжей и молочнокислых бактерий для получения кумыса, айрана, шубат и т, д. Введение в состав кисломолочных продуктов специально селекционированных штаммов молочнокислых бактерий, бифидобактерий способствует лучшему усвоению кальция в организме людей разных возрастных групп, снижению уровня холестерина в крови, обеспечивает физиологическую потребность организма в витаминах, аминокислотах, антиоксидантах, активизирует образование микробной лактазы. Таким образом, полезные свойства кисломолочных продуктов с пробиотическим активностью, вместе с антагонизмом селекционированных штаммов микроорганизмов закваски к возбудителям инфекций, реализуются и через стимуляцию биохимических процессов в макроорганизме, и через механизм неспецифической иммуностимуляции. В то же время необходимо отметить, что роль ассоциативных культур в пробиотических продуктах и формирование иммунного ответа в макроорганизме окончательно не изучены и требуют более глубоких исследований. Неясен также механизм воздействия на организм человека и животных пробиотиков с использованием условно патогенных, а иногда и патогенных микроорганизмов. Так, представители группы Escherichia coli, отдельные виды энтерококков, грибов рола Candida в составе пробиотических концентратов используют при дисбактериозе с целью иммунокоррекции. Вместе с тем отсутствуют данные о влиянии этих микроорганизмов на здоровье человека и животных в пролонгированных опытах, а также их детоксицирующие функции при использовании высокой концентрации живых клеток и составе пробиотика.

Литература

1. И.Б. Сорокулова. Сравнительное изучение биологических свойств биоспорина и других коммерческих препаратов на основе бацилл // Микробиологический журнал. – 1997г. – Т.59. – №6. – с. 43 – 48.
2. В.В. Смирнов. Эколого-таксономические и биотехнологические аспекты исследования бактерий и высших растений – продуцентов биологически активных веществ // Микробиологический журнал. – 1998г. – Т.60. – №5. – с. 5 – 10.
3. В.В. Смирнов, Н.К. Коваленко, В.С. Подгорский, И.Б. Сорокулова. Пробиотики на основе живых культур микроорганизмов // Микробиологический журнал. – 2002г.
4. Т.Н. Грязнева. Разработка глубинного способа культивирования бацилл – компонентов пробиотика Биод-5 // Биотехнология. – 2004г. – №5. – с. 67 – 68.
5. Т.М. Фурзікова, І.Б. Сорокулова, М.Г. Сергійчук, С.В. Січкар, В.В.Смірнов. Вплив антибіотичних препаратів та їх комбінацій з пробіотиками на мікрофлору кишечнику мишей // Мікробіологічний журнал. – 2000р. – Т.62. – №3. – с. 26 – 34.
6. В.В. Смірнов, І.В. Косюк. Адгезівні властивості бактерій роду Bacillus – компонентів пробіотика // Мікробіологічний журнал. – 1997р. – Т.59. – №6. – с. 36 – 42.
7. В.И. Чернякова, Н.М. Береза, С.И. Селезнева, В.Я. Чаплинский, В.Е. Кудрявцев, Н.М. Мосалова, З.И. Шевцова, Л.В. Тропко, Т.И. Бойко. Бактериологическая и иммунологическая эффективность биоспорина при неспецифическом язвенном колите // Мікробіологічний журнал. – 1993р. – Т.55. – №3. – с. 63 – 67.
8. А.Т. Слабоспицкая, В.П. Виноградов, С.С. Крымовская, С.Р. Резник, В.В. Смирнов. Новый препарат биоспорин и его влияние на микрофлору кишечника при дисбактериозах новорожденных детей // Мікробіологічний журнал. – 1995р. – Т.57. – №1. – с. 71 – 75.
9. А.Н. Клименко, І.В. Косюк, В.Я. Голота, С.Р. Рєзник. Вплив асоційованого препарату на основі живих мікробних культур роду Bacillus на перебіг експериментального інфекційного ендометриту // Мікробіологічний журнал. – 1995р. – Т.57. – №6. – с. 51 – 57.
10. С.Р. Резник, В.А. Вьюницкая, С.В. Афонская, В.В. Смирнов. Серологический ответ макроорганизма на патогенные бактерии под влиянием пробиотиков из бацилл // Микробиологический журнал. – 1993г. – Т.55. – №5. – с. 81 – 82.