CC BY
6
I
SCIENCE TIME
I
CАНОКРЕАТОГЕННЫИ ПОТЕНЦИАЛ ОТДЕЛЬНЫХ РОДОВ МИКРООРГАНИЗМОВ КИШЕЧНИКА
Тимошко Мария Андреевна, Велчу Алена, Богдан Виктория Константиновна, Институт Физиологии и Санокреатологии Министерства культуры, образования и исследований Республики Молдова, г. Кишинев
E-mail: [email protected]
Аннотация. Данная статья посвящена исследованиям, доказавшим, что антагонистическая активность и адгезивная способность штаммов микроорганизмов кишечника, предназначенных для включения в состав поликомпонентных ассоциаций и микробных препаратов могут быть использованы в качестве критериев для определения наличия у них санокреатогенного потенциала. Это позволит разработать новые бактерийные средства для целенаправленного регулирования и поддержания на саногенном уровне микрофлору кишечника.
Ключевые слова: микроорганизмы кишечника, санокреатогенный потенциал, антагонистическая и адгезивная способность, критерии.
Известно, что количественный уровень представителей кишечной микрофлоры условно-патогенных или факультативных родов (Escherichia и Proteus, а также семейства Streptococcaceae) может служить в качестве одного из критериев для определения состояния здоровья организма. Показано, что у здоровых людей и животных численность бактерий облигатных родов (Bifidobacterium и Lactobacillus) в кишечнике значительно больше, а таковой в случае патологии (дисбактериоза или функциональных расстройств) представителей условно-патогенных или факультативных родов - наоборот [18, 19, 21, 22].
Известно, что кишечная микрофлора выполняет полифункциональную роль в пищеварении и иммунитете [7, 9, 23], что способствует поддержанию здоровья организма на оптимальном уровне [12, 13, 15, 16].
Также научно доказано, что на процесс размножения и развития кишечной микрофлоры определённое воздействие оказывают факторы окружающей среды, в том числе и пищевой (пищевые рационы или добавки) [10, 11, 17, 20, 24]. В случае нарушения экологического равновесия микроорганизмов кишечника
1 SCIENCE TIME 1
некоторые учёные предлагают использовать их моно- или поликультуры (ассоциации) и микробные препараты, содержащие такие бактерии, что должно способствовать восстановлению оптимального состава кишечной микрофлоры [1-4, 8, 14, 16].
Учитывая вышесказанное и необходимость постоянного поддержания состава микрофлоры кишечника на оптимальном (саногенном) уровне [25], обоснован поиск её представителей с санокреатогенным потенциалом, однако критерии для выявления такового не найдены.
Возникает целесообразность выявления санокреатогенного потенциала отдельных родов микроорганизмов кишечника, представляющих практический интерес для производства новых микробных препаратов или микродобавок пищевых.
Достижение такой цели стало возможным в нескольких этапах или в трёх сериях опытов. Вначале осуществлялось выделение чистых культур микроорганизмов, обитающих в кишечнике детей и молодняка некоторых видов сельскохозяйственных животных. Затем выделенные штаммы подвергались идентификации до семейства и рода, а в дальнейшем их изучали в опытах «in vitro» (первая серия) и «in vivo», на модельных животных (вторая) и детях (третья).
В результате проделанных исследований выделено 160 штаммов бактерий, которые после идентификации, были отнесены к следующим родам: Bifidobacterium (77), Lactobacillus (98), Enterococcus (31) и Lactococcus (24). В дальнейшем у всех штаммов в условиях «in vitro» изучали некоторые полезные свойства для организма. В первую очередь обратили внимание на их способность подавлять рост наиболее широко распространенных в природе возбудителей кишечных заболеваний - представителей родов Escherichia и Salmonella.
Полученные результаты об антагонистическом воздействии выделенных штаммов указанных родов с выявлением показателя подавления роста таких возбудителей представлены в таблице 1.
Таблица 1
Антагонистические свойства отдельных родов микроорганизмов -представителей микрофлоры кишечника детей и молодняка некоторых видов сельскохозяйственных животных
Род микро орга низ мов Коли чество штам мов Количество микробных клеток тест-микробов в 1 мл суспензии при совместном культивировании с изучаемыми штаммами, десятичные логарифмы (лог) Показатель подавления роста тест - микробов родов, %
Escherichia Salmonella Escherichia Salmonella
В начале опыта В конце опыта Начало опыта Конец опыта
1. 77 3,86±0,10 0,75±0,07 3,75±0,08 0,82±0,09 80,56±2,20 78,13±2,80
2. 98 3,95±0,10 0,88±0,07 3,78±0,09 1,03±0,10 77,72±3,87 72,75±3,98
3. 31 3,85±0,08 1,04±0,21 3,54±0,08 0,47±0,12 72,99 ±4,35 71,78±6,81
4. 24 4,27±0,13 0,94±0,05 3,74±0,09 0,72±0,04 69,99±2,24 68,75±4,13
1 SCIENCE TIME 1
Примечание: Род микроорганизмов: l-Bifidobacterium; 2-Lactobacillus; 3-Enterococcus ; 4- Lactococcus.
Данные таблицы 1 доказывают, что все исследуемые штаммы проявили высокую способность подавления роста эшерихии и сальмонелл. Это подтверждено тем, что её показатель составлял более 50 %, однако у разных родов изученных микроорганизмов он отличался. Если у штаммов бактерий рода Bifidobacterium он был самым большим (80,56±2,20 и 78,13±2,80 %), то у рода Lactococcus - меньшим (69,99±2,24 и 68,75±4,13 %).
Одновременно следует отметить, что у рода Lactobacillus такой показатель находился в пределах 77,72±3,87 и 72,75±3,98 %, а у Enterococcus - 72,99 ±4,35 и 71,78±6,81 %
Таким образом доказано, что все выделенные штаммы микроорганизмов обладают высокой антагонистической активностью по отношении к тест-микробам родов Escherichia и Salmonella, которая находилась в пределах от 68,75±4,13 до 80,56±2,20 %.
В дальнейшем мы обратили внимание на свойство тех же штаммов бактерий прикрепляться к поверхности специфических эритроцитов крови человека и животных, выявляя их показатель адгезивной способности.
Результаты таких исследований в условиях «in vitro» отражены в табл. 2.
Таблица 2
Адгезивная способность отдельных родов микроорганизмов кишечника
Род микроорганизмов Количество изучаемых штаммов Количество микробных клеток, фиксированных на поверхности 25 специфических эритроцитов Показатель адгезивной способности, к.е.
Bifidobacterium 77 123Д7±1Д6 4,92±0,12
Lactobacillus 98 113,72±1,89 4,54±0,11
Enterococcus 31 125,36±2,14 5,01±0,14
Lactococcus 24 119,84±1,87 4,79±0,12
Примечание: Роды микроорганизмов идентичны родам из таблицы 1. Специфические эритроциты были получены из крови человека, телят и поросят и использовались при испытании штаммов, выделенных от детей, телят и поросят.
Данные таблицы 2 подтверждают, что и показатель адгезивной способности у всех исследованных штаммов был высоким, потому что находился в пределах от 4,54±0,11 до 5,01±0,14 к.е.
Следовательно, все данные, полученные в условиях „in vitro", подтверждают, что микроорганизмы указанных родов всегда присутствовали в содержимом кишечника детей и животных, а уровень показателей их антагонистической и адгезивной способности подтвердили, что они обладают определенными защитными свойствами, которые, на наш взгляд, и составляют основной санокреатогенный потенциал выделенных штаммов. Это и обосновало
1 SCIENCE TIME 1
дальнейшее использование наиболее активных штаммов микроорганизмов кишечника для приготовления микробных ассоциаций с названием: Bifilac, BiEnLac и Bistanlac. Эти ассоциации исследовались во второй серии опытов, которая проводилась в условиях «in vivo» на модельных животных (морских свинках). Указанные микробные ассоциации применялись орально перед утренним кормлением в виде суспензии, состоящей из двух, трех и четырех микробных компонентов. Разовая доза составляла по 1 мл суспензии, содержащей 1 млрд. микробных клеток. Длительность приёма составляла 12 дней через день, один раз в день.
Результаты, полученные в начале и в конце опыта, представлены в таблице
3.
Таблица 3
Количественные показатели представителей отдельных родов
микроорганизмов в кишечнике модельных животных, получавших различные микробные ассоциации
Группа Род, изученных Количество микробных клеток в 1 г содержимого кишечника, Отличие, %
животных микроорганизмов десятичные логарифмы
В начале опыта В конце опыта От начала опыта От контроля
I 1 4,46±0,16 4,60±0,15 + 3,13
2 4,17±0,18 4,36±0,16 + 4,55
3 6,77±0,21 6,96±0,19 + 2,80
4 3,13±0,15 4,20±0,17 +34,18
5 5,41±0,14 5,88±0,16 + 8,68
II 1 4,53±0,17 6,20±0,14 +36,86 +34,78
2 4,30±0,16 5,77±0,15 +34,18 +32,33
3 6,46±0,19 5,18±0,19 -20,58 -25,57
4 3,20±0,16 2,04±0,15 -36,25 -51,43
5 5,17±0,15 5,98±0,13 +15,66 + 1,70
III 1 4,41±0,17 6,54±0,15 +48,29 +42,17
2 4,20±0,15 5,80±0,14 +38,09 +33,02
3 6,60±0,20 5,54±0,17 -16,06 -20,40
4 3.25±0,17 1,41±0,16 -56,61 -66,42
5 5,49±0,17 6,23±0,15 +13,47 + 5,95
IV 1 4,46±0,15 7,20±0,16 +61,43 +56,52
2 4,13±0,19 6,53±0,17 +58,11 +49,77
3 6,41±0,22 5,13±0,16 -19,18 -26,29
4 3,17±0,15 1,36±0,14 -57,09 -67,61
5 5,62±0,18 6,32±0,15 +12,45 + 7,48
Примечание: Группа животных: I - контрольная (не получала микробные ассоциации); II-IV - опытные (получали различные ассоциации микроорганизмов: Bifilac (II); BiEnLac (III) и Bistanlac (IV)).
Род, изученных микроорганизмов: 1 - Bifidobacterium; 2 - Lactobacillus; 3 -Escherichia; 4 - Proteus, 5 - семейство Streptococcaceae.
Данные таблицы 3 поазывают, что все изученные микробные ассоциации
1 SCIENCE TIME 1
(Bifilac, BiEnLac и Bistanlac II, III и IV группы) проявили высокую санокреатогенную способность заселения кишечника микрофлорой. Это подтверждено отличием конечных данных по сравнению с начальными и данными, полученными у животных опытных групп сравнительно с таковыми у контрольной группы.
В результате выявлено, что лучшие данные получены в четвертой группе, т.е. со стороны ассоциации «Bistanlac». Она способствовала увеличению количественных показателей представителей кишечной микрофлоры родов Bifidobacterium и Lactobacillus, а также семейства Streptococcaceae (соответственно на 61,43; 58,11 и 12,45 % по сравнению с началом опыта, а также на 56,52, 49,77 и 7,48 %, сравнительно с контрольной группой).
Таким образом, отобрана одна ассоциация микроорганизмов с названием «Bistanlac», которая в дальнейшем испытывалась сравнительно со существующими пробиотическими препаратами (третья серия опытов). исследования проводились на детях в возрасте двух лет, а полученные результаты отражены в таблице 4.
Роды микроорганизмов идентичны тем с таблицы 3.
Данные таблицы 4 показывают, что результаты, полученные на модельных животных, подтвердились в третьей серии опытов. К такому заключению пришли на основе отличия количественных показателей микрофлоры кишечника детей, получавших её и существующие пробиотические препараты. по сравнению с таковыми в начале опытов и с данными контрольных групп (1 и 2). Во всех опытных группах получены положительные результаты, однако следует отметить, что лучшие оказались в третьей группе, в которой применялась микробная ассоциация «Bistanlac». У детей данной группы установлено превышение численности бифидо- и лактобактерий в среднем на 61,32 и 68,81 % сравнительно с началом опытов, а также на 111,38 и 173,51 % ко второму контролю. Данная ассоциация способствовала также снижению количественного уровня условно-патогенных бактерий родов Escherichia, Proteus и семейства Streptococcaceae. Численность таких бактерий уменьшилась соответственно на 32,83; 100,00 и 20,76 % по сравнению с началом опытов, а также на 36,72; 100,00 и 30,71 % со вторым контролем.
1 SCIENCE TIME 1
Таблица 4
Количественные показатели представителей отдельных родов микроорганизмов в кишечнике детей на фоне приема микробной ассоциации «Bistanlac» и существующих пробиотических препаратов
Группы Род Количество микробных клеток в
детей микро 1 г содержимого кишечника, Отличие, %
организ десятичные логарифмы
мов
В начале В конце опыта От начала От контроля
опыта опыта 1 2
I 1 9,37±0,11 10,17±0,12 + 8,53
2 7,58±0,15 8,46±0,10 +11,60
3 5,47±0,20 5,72±0,13 + 4,57
4 0 0 0
5 5,65±0,11 6,28±0,12 +11,15
II 1 5,98±0,17 4,48±0,19 -25,08 - 55,94
2 4,75±0,19 3,87±0,25 -18,52 - 54,25
3 8,45±0,20 9,15±0,23 + 8,28 + 59,96
4 3,17±0,17 4,13±0,19 +30,28 +100,00
5 7,86±0,18 8,92±0,22 +13,48 + 42,03
III 1 5,87±0,16 9,47±0,13 +61,32 - 6,88 +111,38
2 4,65±0,21 7,85±0,09 +68,81 - 7,21 +173,51
3 8,62±0,18 5,79±0,11 -32,83 + 1,22 - 36,72
4 3,25±0,19 0 -100,00 0 -100,00
5 7,80±0,20 6,18±0,12 -20,76 - 1,59 - 30,71
IV 1 5,80±0,19 8,41±0,10 +45,00 - 17,30 + 87,72
2 4,67±0,18 6,82±0,11 +46,03 - 19,38 +137,63
3 8,54±0,22 8,17±0,13 -4,33 + 42,83 - 10,71
4 4,14±0,15 3,41±0,14 -17,63 +100,00 - 17,43
5 7,87±0,21 6,39±0,12 -18,80 + 1,75 -28,36
V 1 5,92±0,21 8,32±0,11 +40,54 - 18,90 + 85,71
2 4,76±0,22 6,87±0,12 +44,32 - 19,38 +139,37
3 8,79±0,21 8,20±0,10 6,71 + 43,35 - 10,38
4 4,11±0,16 3,30±0,13 -20,09 +100,00 - 20,09
5 7,77±0,19 6,27±0,15 -19,30 - 0,15 - 29,70
VI 1 5,78±0,18 8,53±0,14 +47,57 - 16,12 + 90,40
2 4,80±0,20 7,11±0,10 +48,12 - 15,95 +147,73
3 8,80±0,24 7,36±0,11 -11,81 + 28,67 - 19,56
4 4,17±0,19 3,20±0,10 -23,26 +100,00 - 22,51
5 7,90±0,22 6,53±0,13 -21,77 + 3,98 - 26,79
Примечание: Группы детей: I и II - контрольные; I - здоровые (контроль 1); II - больные дисбактериозом кишечника (контроль 2); Ш-У! - опытные -больные дисбактериозом, которые получали дополнительно микробную ассоциацию «Bistanlac» (III); пробиотические препараты: Бифидумбактерин (IV); Субтил (У); Линекс (VI).
Таким образом, результатами третьей серии опытов подтверждена целесообразность рекомендации, отобранной микробной ассоциации с названием «Bistanlac» для дальнейшего применения с целью оптимизации состава кишечной микрофлоры при его нарушении или при дисбактериозе кишечника. Это подтверждено наличием определённого санокреатогенного потенциала у микроорганизмов кишечника, входящих в её состав. При этом
1 SCIENCE TIME 1
весьма важно отметить, что такие свойства микроорганизмов как антагонистическая активность и адгезивная способность могут применяться в качестве критериев для выявления такого потенциала у бактерий, принадлежащих различным родам и представляющих практический интерес.
Литература:
1. Ewaschuk J.B., Dieleman L.A. Probiotics and prebiotics in chronic inflammatory bowel diseases. - In: World J Gastroenterol. - 2006. - 12 (37).- p. 5941-5950.
2. Floch M.H., Madsen K.K., Jenkins D.J. et al. Recommendations for probiotic use. -In: J. Clin. Gastroenterol. - 2006. - 40 (3). - p. 275-278.
3. Kim P.I. et al. Probiotic properties of Lactobasillus and Bifidobacterium strains isolated from porcine gastrointestinal tract. - In: Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2007, 74 (5). - P. 1103-1111.
4. Lesniewska V., Rowland I., Cani P.D. et al. Effect on components of the intestinal microflora and plasma neuropeptide levels of feeding Lactobacillus delbrueckii, Bifidobacterium lactis, and inulin to adult and elderly rats. - In: Appl. Environ. Microbiol. - 2006. - 72 (10). - p. 6533-6538.
5. Michail S., Sylvester F., Fuchs G., Issenman R. Clinical efficacy of probiotics: review of the evidence with focus on children. // J Pediatr. Gastroenterol., Nutr. -2006. - 43 (4): 550-557.
6. Puccio G., Cajozzo C., Meli F. et al. Clinical evaluation of a new starter formula for infants containing live Bifidobacterium longum BL 999 and prebiotics. - In: Nutrition. - 2007. - 23 (1). - p. 1-8.
7. Raz I et. Al. Isolation and characterisation of new putative probiotic bacteria ftom human colonic bacteria. - In: Br. J. Nutr.. - 2007. - 97 (4). - p. 725-734.
8. Rioux K.P., Fedorak R.N. Probiotics in the treatment of inflammatory bowel disease. - In: J. Clin. Gastroenterol. - 2006. - 40 (3). - p. 260-263.
9. Timo§co Maria. Stresul §i flora microbiana intestinala. - Chi§inau: Tipografia A§M, 2005. - 172 p. - ISBN 9975-62-148-1.
10. Timo§co Maria, Florea Natalia, Velciu Aliona, Bogdan Victoria. Starea de dismicrobism intestinal - factor amenintator in sanatate. - In: Sanatate Publica, Economie §i Management in Medicina. - 2012. - nr. 5. - p. 141-144.
11. Timo§co M., Velciu A., Bogdan V. Nivelul cantitativ al unor genuri de microorganisme obligative tubului digestiv ca factor determinator al starii functionale intestinale. In: Biotehnologia microbiologica - domeniu scientointensiv al §tiin^ei contemporane. - In: Materialele conferintei international 6-8 iulie 2011. - CEI, IMB A§M Chi§inau. - 2011. - P. 111.
12. Timo§co Maria, Velciu Aliona, Bogdan Victoria. Starea sanatatii tubului digestiv in functie de aparitia simptoamelor de disfunctii intestinale. - In: Mater. Cong.VII al fiziologilor din Moldova. - 2012. - p. 384-391.
13. Timo§co Maria, Velciu Aliona, Bogdan Vic toria. Starea bacteriocenozei intestinale ca factor de semnalizare a dereglarilor in sanatate. - In: Buletin de perinatologie. -2015. - nr3. - p. 54-59.
1 SCIENCE TIME 1
14. Sairanen U., Piirainen L., Grasten S.et al. The effect of probiotic fermented milk and inulin on the functions and microecology of the intestine. - In: J Dairy Res., 2007. - 74 (3). - p. 367-373.
15. Salminen S., Isolauri E., Onnela T. Gut flora in normal and disordered states. - In: Chemotherapy, 2004. - 41 (1) Suppl. - p. 5-15.
16. Scholz-Ahrens K.E., Ade P., Marten B. et al. Prebiotics, probiotics, and synbiotics affect mineral absorption, bone mineral content, and bone structure. - In: J Nutr. -2007. - 137 (3 Suppl 2). - p. 838S-846S.
17. Strutinschi T., Timo§co Maria, Velciu Aliona §.a. Impactul ratiior alimentare cu diversa structura calorica in optimizarea nivelui cantitativ al unor reprezentanti ai bacteriocenozei intestinale. - In: Mater. Cong.VII al fiziologilor din Moldova. - 2012. -p. 349-355;
18. Velciu Aliona. Constituirea bacteriocenozei tubului digestiv la copii in dinamica de varsta §i mentinerea ei la nivel sanogen. Autoreferat al tezei de doctor in biologie. -Chi§inau, 2010. - 29 p.
19. Velciu Aliona, Timo§co Maria, Ciochina Valentina §.a.. Diferentierea dismicrobismului §i disfunctiilor intestinale diareice. Recomandare metodica. -Tipogr. A§M. - ISBN 978-9975-62-298-1. - Chi§inau, 2011. - 40 p.
20. Velciu Aliona, Timo§co Maria, Strutinschi Tudor Intensitatea procesului de multiplicare a escherichiilor in tubul digestiv sub actiunea factorului alimentar. - In: Bul. de perinatologie. - 2017. - nr.4, p.v-a fi dupa 15 decembrie 2017.
21. Тимошко М.А., Велчу А., Богдан В.К. Микрофлора кишечника - зеркало состояния здоровья организма человека и животных // Science Time. - 2017. - № 8 (44). - C. 24-31.
22. Тимошко М.А., Велчу А., Богдан В.К. Зависимость состояния здоровья от микробного фактора // Science Time. - 2017. - № 10 (46). - C. 52-60.
23. Ткаченко Е.И., Успенский Ю.П. Питание, микробиоценоз и интеллект человека. - СПб.: СпецЛит, 2006. - 590 с. - ISBN 5-299-00319-6.
24. Струтинский Ф.А., Тимошко М.А., Велчу А., Богдан В.К., Строкова В.К. Воздействие пищевого фактора на процесс размножения и развития некоторых родов бактерий в кишечнике модельных животных // Science Time. - 2017. - № 9 (45). - C. 21-28.
25. Фурдуй Ф.И., Чокинэ В.К., Фурдуй В.Ф. и др. Трактат о научных и практических основах санокреатологии. Том 1. Проблема здоровья. Санокреатология. Потребность общества в ее развитии. - Кишинэу, 2016, - 228 с.
75
