Антагоністичні властивості пробіотичних препаратів

1.2 Антагоністичні властивості пробіотичних препаратів

Пробіотичні бактерії зустрічаються протягом всього ШКТ людини. Їх фізіологічне значення багатогранне, але в першу чергу вони беруть активну участь у забезпеченні захисної функції мікрофлори кишечника [23].

Серед молочнокислих бактерій, що найчастіше використовуються в пробіотичних препаратах для вживання людиною, G.W.Tannock наводить такі види, як: L.acidophilus, L.delbrueckii ss. bulgaricus, S.salivarius ss. thermophilus, B. adolescentis, B.bifidum, B.breve, B.longum, B.infantis [24].

Для пробіотичних препаратів використовують також бацили та гриби, більшість з яких традиційно пов`язані з травним каналом [25,26].

Молочнокислі бактерії своєю присутністю створюють антагоністичне середовище, направлене проти патогенних мікробів – грамнегативних та газоутворюючих анаеорбів. У кишковому тракті вони блокують рецептори щеплення хвороботворних мікроорганізмів і створюють умови для розвитку та росту корисних бактерій типу Е.соІі.

Молочнокислі бактерії представляють собою нерухомі мікроорганізми, які не утворюють спор, каталазонегативні, грампозитивні, не утворюють пігменту, не відновлюють нітратів до нітритів [27,28]. Вони є однією з розповсюджених у біосфері груп мікроорганізмів. Встановлено, що природним середовищем мешкання молочнокислих бактерій є ґрунт та ризосфера рослин [23,28]. Дослідження показали, що в травному тракті вивчених тварин містяться кількісно та якісно різні види молочнокислих бактерій, які змінюються в залежності від віку, засобів живлення та середовища існування тварин і людини. [29].

Біфідобактерії являються строгими анаеробами. Являючись частиною мікрофлори кишечника людини вони відіграють важливу роль в життєдіяльності макроорганізма за рахунок підтримання певного рН (3.8 - 4.0) в товстому кишечнику, виділенню молочної, оцтової і масляної кислот, які запобігають росту багатьох патогенних та умовно-патогенних бактерій. Ці бактерії зброджують глюкозу до оцтової та L(+)-молочної кислот в молярному співвідношенні 3:2, з невеликою кількістю мурашиної та янтарної кислот. Біфідо- та лактобактерії приймають участь в синтезі і всмоктуванні вітамінів групи В, К, фолієвої і нікотинової кислот, сприяють синтезу незамінних амінокислот, кращому засвоюванню вітаміну D і солей Са. Метаболіти біфідо- та лактобактерій володіють також антиалергічною дією. Крім набору кислот ці бактерії також продукують вітаміни, причому вітаміни групи В (В1, В2) виробляються в більших кількостях, ніж в процесі життєдіяльності кишкової палички [4]. Біфідобактерії включені до складу більше 70 різних продуктів харчування і до ряду терапевтичних препаратів, які застосовуються при порушеннях кишкового травлення у дітей, при ентероколітах, цирозах печінки, після застосування антибіотиків і для покращення кишкової перистальтики.

Продукти життєдіяльності молочнокислих бактерій, мабуть, були одними з перших антисептиків мікробного походження. У народній медицині кисломолочні сполуки здавна застосовувались для лікування опіків та ран, при порушенні функції ШКТ.

Спочатку антагоністичну дію молочнокислих бактерій по відношенню до інших мікроорганізмів пояснювали лиш пригнічуючою дією органічних кислот (в першу чергу – молочної), які вони продукували. Пізніше вдалося виявити, що антагоністичні властивості бактерій грунтуються не тільки на утворенні органічних кислот, але й на утворенні специфічних антибіотичних речовин (їх називають бактеріоцинами або мікроцини, коліцини). Так, наприклад, S.lactis виділяє нізин, Str.cremoris-диплококцин, L.acidophilus - ацидофілін і лактоцидин, L.brevis- бревін, L.plantanum - лактолін. Всі ці білогічно-активні речовини малостійкі і не мають високої антибіотичної активності.

Вивченню антибіотичних властивостей молочнокислих паличковидних бактерій була присвячена велика кількість робіт. Особливу увагу привертала ацидофільна паличка. Вона здатна приживатись в кишковому тракті, сприятливо діє на організм, пригнічує патогенну мікрофлору кишечника, сприяє виздоровленню від шлунково-кишкових захворювань. Ацидофільна паста використовується в акушерській практиці, дерматології та хірургії (лікування опіків, язв). Вважають, що антагоністичні властивості ацидофільної палички обумовлені як молочною кислотою, яку вона продукує, так і антибіотичними речовинами (Полонская 1952, 1959).

Після того, як було встановлено, що необхідним компонентом захисної мікрофлори кишечника є молочнокислі бактерії, вони стали найбільш вживаними мікроорганізмами для створення пробіотичних препаратів [30,31,32,33]. R.Fuller, вважає, що пробіотичний ефект введення лактобактерій здійснюється лише за умов збереження інших компонентів захисної флори та дефіциту лактобактерій. При відсутності цих умов ефективність лактобацил як пробіотиків сумнівна. Також не всі штами даного роду чи видів еквівалентні як пробіотики, так само як різний їх вплив на органолептичні властивості ферментованого продукту [31].

Широке використання лактобактерій повязано з довготривалим історичним досвідом їх безпечного застосування в продуктах, в звязку з чим їх відносять до групи звичайно безпечних – “generally regarded as safe (GRAS)”. Звичайно має значення і те, що велика кількість молочнокислих бактерій вже широко використовується в харчовій промисловості [34].

До теперішнього часу достеменно не відомо шлях, яким пробіотики здійснюють свій біологічний ефект, однак, відомі окремі фактори впливу на мікробну екосистему кишечника. Одним з механізмів дії пробіотиків є прямий антагоніз шляхом продукції певних хімічних компонентів різної молекулярної ваги. Ті, що мають білкову природу та кодуються плазмідами, належать до бактеріоцинів. Описано цілий ряд бактеріоцинів, які продукуються молочнокислими бактеріями. Крім того, антагоністична дія цих бактерій визначається також виділенням ними органічних кислот та низькомолекулярних метаболітів типу пептидів. Так само, жирні кислоти, що виробляються такими анаеробами як Bacteroides, можуть пригнічувати ентеротоксигенні E.coli та шигели. Спектр їх антагоністичної дії дуже широкий. Від низькомолекулярного метаболіту L.reuteri, який в очищеному вигляді – реутерин, пригнічує зростання всіх тест мікроорганізмів. До дуже специфічної антагоністичної активності певних штамів лактобацил по відношенню до Clostridium ramosus [35].

Для підвищення антагоністичної активності молочнокислих бактерій використовують різні мутагенні фактори – ультрафіолетове опромінення, хімічні агенти: етиловий ефір, уретан, етиленіміни [28]. Дослідження показали, що під дією цих факторів антибіотичні властивості молочнокислих бактерій значно підсилюються. Різноманітні види молочнокислих бактерій здатні вступати між собою не тільки в антагоністичні, але й симбіотичні взаємовідносини.

Наприклад, при виключенні деяких факторів росту (вітамінів групи В і амінокислот), необхідних для двох штамів, обидва організма могли рости в симбіозі, так як кожний з них продукував біологічно активні речовини, потрібні один одному. Так, L.arabinosus 17-5 (потребує фенілаланін) і Str.faecalis R (потребує фолієву кислоту, треонін, серин, гистидин або гліцин) ростуть в симбіозі, коли фенілаланін, треонін і фолієва кислота не внесені в середовище.

Тривалість життя молочнокислих бактерій без пересівів багаторазово підвищується у присутності дріжджів. Розвиваючись спільно, вони утворюють “захисне суспільство”, не допускаючи до нього сторонніх мікроорганізмів [28,36,37]. Відомо, що лактобацили більш стійкі до антагоністичного впливу патогенних мікроорганізмів, ніж інші бактерії [36]. Лактобацили виділені із кишечника людей, що мали тривалий контакт з антибіотиками, характеризуються значною перехресною лікарською стійкістю, але їх антибіотикорезистентність – не є стабільною.

За сучасним уявленням позитивна дія є багатокомпонентною і включає: пригнічення потенціальних патогенних мікроорганізмів за рахунок продукції антибактеріальних речовин, конкуренції за лімітуючі харчові сполуки; вплив пробіотиків на ферментну активність шкідливих кишкових мікроорганізмів; стимуляцію імунної системи макроорганізму; здатність лактобактерій асимілювати холестерол і таким чином знижувати вміст цього ліпіду в сироватці периферичної крові.

Крім значної антагоністичної активності лактобацил важливу роль відіграє їх висока адгезивність [7,38], з чим пов’язана здатність молочнокислих бактерій приживлятись на слизових оболонках різних порожнин макроорганізму. Такі властивості є як у нормальної так і патогенної мікрофлори ШКТ. Мікроорганізми з високими адгезивними властивостями отримують селективну перевагу в конкуренції з менш пристосованими бактеріями. Кишкові молочнокислі бактерії є мукозасоційованими мікроорганізмами і саме це в значній мірі вносять вклад в феномен колонізаційної резистентності кишечника. Звідси слідує, що одним із основних критеріїв пошуку перспективних штамів лакто- та біфідобактерій є їх високі адгезивні властивості. Слід зазначити, що більшість бактерій не можуть приживлятися у кишечнику хворого на довгий час, тому лікувальна дія цих пробіотиків буде транзиторною. Взаємодія патогенних мікроорганізмів з епітелієм слизової оболонки травного тракту може бути обмежена завдяки присутності на ній популяцій сапрофітних чи молочнокислих бактерій, при руйнуванні якої можливий розвиток патологічних змін в організмі. У більшості видів лактобацил адгезивні властивості корелюють із високою антимікробною дією та лізоцимною активністю [28]. Необхідно зауважити, що отримати антибіотики із молочнокислих бактерій у чистому вигляді до цього часу не вдалося, так як вони під час виділення втрачають свою активність.

Мікрофлора кишечника (в основному анаеробні бактерії) за допомогою адгезинів прикріплюється до епітелію слизової оболонки. Адгезини (ліганди) бактерій – це біополімери, які складаються з унікальних для кожного виду субодиниць білкової, гліколіпідної або глікопротеїнової природи. Вони можуть бути лектинами, і у такому випадку вибірково зв'язуються з вуглеводневими детермінантами глікопротеїнів і гліколіпідів, при цьому кожному лектину відповідає певний вуглеводний залишок. Це приблизно можна порівняти з взаємодією антиген –антитіло.

Біологічна плівка, яка утворюється виконує бар`єрну роль, вона затуляє рецептори слизової та підслизової оболонок від патогенних мікроорганізмів. Вона має негативний заряд і служить бар`єром на шляху проникнення катіонів деяких антибіотиків, патогенних та умовно-патогенних мікроорганізмів. Вона захищає на тільки слизову оболонку, а і самі автохтонні бактерії від дії антибіотиків і антитіл. Лактобактерії володіють більшою адгезивністю, завдяки наявності у глікокаліксі відносно великої кількості моносахаридів на відміну від бацил [39,40].

Отже, антагоністичні властивості лактобацил та їх здатність колонізувати епітелій КШТ, закріпляючись на його ворсинках, є основою для застосування цих мікроорганізмів у лікуванні дисбактеріозів, гастритів, язв КШТ. Такого стану можна досягти шляхом штучної колонізації кишечника бактеріями, які можуть впливати на мікроекологічну систему кишечника та організму хазяїна в цілому.

Ще однією з найважливіших функцій молочнокислих бактерій є їх участь у формуванні імунологічного статусу та функціонуванні імунної системи організму[41].

Дані щодо різнобічного впливу молочнокислих бактерій на імунну систему організму є найбільш новітніми. Встановлено, що лактобактерії можуть діяти як адюванти гуморальної імунної відповіді у людей та експериментальних тварин [42,43]. Показана безпосередня активізуюча дія пробіотиків на Т-кілери та В-лімфоцити [13]. Живі, вбиті нагріванням та компоненти клітинних стінок лактобактерій, а також препарати з бацил виявились добрими активаторами печінкових і перитонеальних макрофагів і мононуклеарних фагоцитів.

Пробіотикам притаманна функція індукторів α- і β– інтерферону, що встановлено в дослідах in vitro і в експерименті на тваринах.

Одним із механізмів дії пробіотичних препаратів, який тісно пов`язаний з їх імуномодулюючим впливом на макрооргaнізм, є явище транслокації бактерій з перорально введених препаратів в кров`яне русло. Це явище було встановлено і всебічно вивчено вітчизняними дослідниками під керівництвом академіка В.В.Смірнова [26,45,46]. Автори встановили, що вже через дві хвилини після введеня мишам пробіотичних препаратів або культур мікроорганізмів з їх складу, частину бактерій виявляли в крові, легенях та печінці, а трохи згодом – і в інших паренхіматозних органах з наступним поступовим зниженням числа життєздатних клітин. Явище транслокації спостерігали постійно при введені дози, яка пребільшувала 1*10 живих МК, при цьому в кров надходила лише незначна чиатина – близько 0,01% введених бактерій.

Відомо, що хімічний склад клітинної стінки багатьох молочнокислих бактерій досить постійний, на нього не впливає зміна складу середовища чи умов, у яких мікроорганізми вирощуються. Найважливіші клітинні агенти бактерій зосереджені саме в їх стінках. Методом хроматографії гідролізатів клітинних стінок ряду молочнокислих бактерій, показано, що амінокислотний склад їх більш за все характеризує рід, а якісний склад та кількість сахарів гексозамінів відбивають різницю між видами всередині самого роду.

Наприклад, встановлено, що стінки L.plantarum утримують аспарагінову кислоту, аланін, глутамінову кислоту, лізин, глюкозаміни та гексозаміни. L.delbrueckii, L.casei мають більш складний, ніж інші види роду хімічний склад клітинних стінок. Імуностимулюючу дію виявляють препарати із різних живих. Висушених, заморожених або убитих шляхом нагрівання. Ці властивості є й у дезінтегрованної біомаси бактерій. В експерименті на лабораторних тваринах встановлено, що молочнокислі бактерії, такі як L.delbrueckii, L.casei, L.acidophilus та Str.thermophilus стимулюють лімфоїдний апарат, синтез імуноглобулінів та активність інтерферону, посилюють мононуклеарну та фагоцитарну активність, активність натуральних кілерів, підвищують лізоцимальну та протимікробну дію, стимулюють реакції Т-клітинного імунітету [47]. Внутрішньочеревні ін'єкції живих бактерій L.delbrueckii, subsp.bulgaricus мишам стимулювали утворення інтерферону вже через 6 годин після їх введення.

Похожие работы

Мікробіологічне обгрунтування нових підходів до лікування та профілактики стафілококових інфекцій на основі дослідження протимікробних властивостей похідних тіазолідину, фурану, хіноліну, акридину і біологічно активних речовин природного походження

Скачать

116279

2

2

... результатів. Анотація Куцик Р.В. Мікробіологічне обгрунтування нових підходів до лікування та профілактики стафілококових інфекцій на основі дослідження протимікробних властивостей похідних тіазолідину, фурану, хіноліну, акридину і біологічно активних речовин природного походження. – Рукопис. Дисертацiя на здобуття наукового ступеню доктора медичних наук за спеціальністю 03.00.07 – мі ...

Чутливість деяких патогенних мікроорганізмів до антибіотиків цефалоспоринів ІІІ покоління

Скачать

101233

7

0

... . Основний механізм резистентності Haemophilus influenzae до β-лактамних антибіотиків полягає в продукуванні β-лактамаз, які гідролізують амінопеніциліни та цефалоспорини І покоління. Решта β-лактамних антибіотиків, як правило, зберігають високу активність по відношенню до цього збудника. За даними дослідження PROTEKT, проведеного в 20 країнах світу в 2001-2006 рр., у середньому ...

Мікробний антогонізм як основа використання антибіотиків

Скачать

46055

1

1

... кроорганізмів або викликати їх загибель. Цілком імовірно, що і це формулювання з подальшим прогресом антибіотичної науки буде уточнюватися. В перші роки після відкриття антибіотиків їх одержували з використанням методу поверхневої ферментації. Цей метод полягав у тому, що продуцент вирощували на поверхні поживного середовища у плоских суліях (матрацах). Щоб одержати помітні кількості антибіотика, ...

Основи мікробіології

Скачать

128862

4

1

... живлення, дихання, ріст і розвиток, розмноження, реакції на зовнішні подразники, пластичність, інтенсивність взаємодії з факторами середовища. Фізіологія являється науковою основою промислового використання мікроорганізмів у мікробіологічних виробництвах біологічно активних речовин (БАР), ферментів, вітамінів, антибіотиків, амінокислот, органічних кислот. Мікроорганізми здатні до синтезу ...