CC BY
29
УДК 615.89; 615.322
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2686-6838-2020-22-10-33-37
STUDYING OF INFLUENCE OF WATER EXTRACTION FROM OATS OF THE PERSON, SOWING ON REPRESENTATIVES OF THE MICROBIOTA
Kylosova I.A., Neschislyaev V.A., Kuritsyn A.V., Hohryakova M.D., Orlova E.V.
Perm state pharmaceutical academy, Perm, Russian Federation
ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОДНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИЗ ОВСА ПОСЕВНОГО НА ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ МИКРОБИОТЫ ЧЕЛОВЕКА
Кылосова И.А., Несчисляев В.А., Курицын А.В., Хохрякова М.Д., Орлова Е.В.
ФГБОУ ВО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздрава России, г. Пермь, Российская Федерация
Аннотация. В последние годы отмечается увеличение выпуска комплексных препаратов на основе лекарственного растительного сырья, обогащённого или ферментированного бактериальными культурами, играющими существенную роль в функционировании мик-робиоты и, соответственно, поддержании здоровья человека. Такие препараты способны эффективно нормализовать физиологический статус макроорганизма, что весьма важно для спортсменов, которым требуется восстановление после интенсивных физических нагрузок. Успешный опыт использования водных извлечений овса посевного в качестве средства восстановительного процесса подтверждает целесообразность создания и применения совместных композиций с пробиотиче-скими культурами. Исследование in vitro влияния данной растительной субстанции на культуральные свойства производственных штаммов лакто- и бифидо-бактерий, выделенных от человека, позволяет качественно и количественно оценить пребиотический эффект овса посевного и совместимость потенциальных компонентов комплексных препаратов, обладающих адаптогены и пробиотическим действием. Ключевые слова: восстановительный период в спорте, извлечения из овса посевного, микробиота, лакто- и би-фидобактерии, комплексные препараты. Abstract. In recent years increase in production of complex medicines on the basis of the medicinal vegetable raw materials enriched or fermented by the bacterial cultures playing an essential role in functioning of a mi-crobiota and, respectively, maintenance of human health is noted. Such medicines are capable to normalize effectively the physiological status of a macroorgan-ism that is very important for athletes who need restoration after intensive physical activities. Successful experience of use of water extraction of oats of recovery process, sowing as means, confirms expediency of creation and application of joint compositions with pro-biotic cultures. The research in vitro of influence of this vegetable substance on cultural properties of production strains lakto-and the bifidobacteria allocated from the person allows to estimate qualitatively and quantitatively prebiotic effect of oats sowing and compatibility of potential components of the complex medicines possessing adaptogens and pro-biotic action. Keywords: the recovery period in sport, extraction from oats sowing, a microbiota, lakto-and bifidobacteria, complex medicines.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК [1] Амерханова, А.М. Бифидобактерии как основа для создания иммунобиологических препаратов // Новые лекарственные препараты. 2004. № 3. С.39-43. REFERENCES [1] Amerkhanova, A.M. Bifidobakteriya as basis for creation of immunobiological medicines//New medicines. 2004. No. 3. P. 39-43.
[2] Макарова Г.А. Фармакологическое сопровождение спортивной деятельности: реальная эффективность и спорные вопросы: монография. М.: Советский спорт, 2013. 232 с.
[3] Новокшенов А.А., Соколова Н.В. Физиологические функции лактобактерий в организме и эффективность их применения в составе пробиотиков в предиатрической практиве // Эпидемиология и инфекции. 2012. №1. С. 52-56.
[2] Makarova G.A. Pharmacological maintenance of sports activity: real efficiency and controversial issues: monograph. M.: Sovetsky Sport, 2013. 232 p.
[3] Novokshenov A.A., Sokolova N.V. Physiological functions of lactobacilli in an organism and efficiency of their application as a part of probiotics in a prediatrichesky praktiva//Epidemiology and infections. 2012. No. 1. P. 52-56.
Author Contributions. Neschislyaev V. A., Kuritsyn A.V., Kylosova I. A. — review of literature, writing of the text; Neschislyaev V. A., Rlova E.V. — statistical data processing; Neschislyaev V. A., Rlova E.V., Hohryakova M.D.— collecting and processing of materials; Neschislyaev V. A., Kylosova I.A. - concept and design of a research. Conflict of Interest Statement. The authors declare no conflict of interest.
Kylosova I.A. - SPIN-ID: 2546-0973; ORCID-ID: 0000-0002-8874-7445 Neschislyaev V. A. - SPIN-ID: 2469-6644; ORCID-ID: 0000-0002-8163-0674 Kuritsyn A.V. - SPIN-ID: 9793-1506; ORCID-ID: 0000-0001-8529-1123 Hokhryakova M.D. - SPIN-ID: 7078-4091; ORCID-ID: 0000-0002-3826-3485 Orlova E. V. - SPIN-ID: 8093-5260
Вклад авторов. Несчисляев В.А., Курицын А.В., Кылосова И.А. — обзор литературы, написание текста; Не-счисляев В.А., Орлова Е.В. — статистическая обработка данных; Несчисляев В.А., Орлова Е.В., Хохрякова М.Д.— сбор и обработка материалов; Несчисляев В.А., Кылосова И.А. - концепция и дизайн исследования. Заявление о конфликте интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Кылосова И.А. - SPIN-ID: 2546-0973; ORCID-ID: 0000-0002-8874-7445 Несчисляев В.А. - SPIN-ID: 2469-6644; ORCID-ID: 0000-0002-8163-0674 Курицын А.В. - SPIN-ID: 9793-1506; ORCID-ID: 0000-0001-8529-1123 Хохрякова М.Д. - SPIN-ID: 7078-4091; ORCID-ID: 0000-0002-3826-3485 Орлова Е.В. - SPIN-ID: 8093-5260
Введение. Лекарственные растения являются постоянным возобновляемым источником сырья для производства и разработки эффективных и безопасных препаратов, обладающих широким спектром биологической активности для коррекции физиологических или патологических состояний организма человека, в том числе относящихся к проблематике спортивной медицины. Перманентной задачей медицинского сопровождения посттренировочного периода у спортсменов является проведение оптимального восстановительного процесса, который находится в прямой корреляции с интенсивностью и продолжительностью тренировочной нагрузки [2]. В период восстановления многие спортсмены применяют средства народной медицины, которые дополняют фармакологические препараты, либо самостоятельно корригируют физиологический статус макроорганизма. В этой связи достаточно распространённым явлением можно считать приём извлечений из овса посевного.
С учётом того, что в пато- и нормогенез любых состояний макроорганизма обязательно вовлечена его микрофлора, овёс посевной
представляется вполне адекватным и перспективным растительным компонентом комплексных препаратов, спектр действия которых охватывает и акцентированное корригирующее влияние на микробиоту спортсмена. В качестве индикатора такого воздействия можно рассматривать культуры лакто- и бифидобактерий, играющие существенную роль в реализации функций нормо-флоры ЖКТ, включая влияние на пищеварительную систему, колонизационную резистентность кишечника и иммунный статус макроорганизма
[1,3].
Цель настоящего исследования заключалась в получении качественной и количественной оценки влияния водного извлечения овса посевного на культуральные свойства лакто- и бифидо-бактерий.
Материалы и методы. Для получения водного извлечения использовали цельные промытые зёрна овса посевного и воду питьевую в весовом соотношении 1:5. Зерна овса заливали предварительно нагретой до кипения водой и после 12-часового настаивания в термостате надосадочную
жидкость декантировали и фильтровали через двойной слой марли. Очищенное водное извлечение использовали в экспериментах не позднее 6 часов после приготовления.
Бактериотропные свойства водного извлечения овса посевного изучали при воздействии на производственные пробиотические штаммы: Lactobacillus plantarum 8P-A3 и Bifidobacterium bifidum 1, используемые для получения лакто- и бифидосодержащих лекарственных средств и БАД. Лиофилизированные культуры (сухой лак-тобактерин и сухой бифидумбактерин во флаконах производства НПО «Микроген») предварительно регидратировали 0,9%-м стерильным раствором натрия хлорида: 5 мл на флакон.
Для определения параметров роста исследуемых штаммов в качестве питательной среды использовали 0,5%-й стерильный раствор глюкозы. В 24 мл питательной среды в пробирке вносили 3 мл бактериальной культуры и 3 мл водного извлечения овса. В контроле вместо последнего добавляли аналогичное количество физиологического раствора. Посевы выдерживали в термостате при температуре (37 ±2)0С: в течение (22±2) ч с лактобактериями и (44±4) ч с бифидобактери-ями.
Определение активности кислотообразования проводили методом кислотно-основного титрования. Содержимое пробирок перемешивали и отбирали 10 мл на титрование 0,1М раствором натрия гидроксида до рН = 8,5±0,1. Показатели рН определяли с помощью иономера универсального «И-160» (Россия). Кислотность выражали в градусах Тернера и вычисляли по формуле: Т = А*К*10, где °Т - условная величина, определяемая количеством мл раствора натрия гидрок-сида, пошедшего на титрование 100 мл культу-ральной жидкости; А - количество 0,1М раствора натрия гидроксида, пошедшего на титрование 10 мл культуральной жидкости, мл; К - поправка к титру раствора натрия гидроксида.
Рост бактериальных культур оценивали по изменению оптической плотности (мутности) в контрольной и исследуемой пробе на
Параметры культуральш
фотоэлектроколориметре «КФК-3» (Россия) в кювете с толщиной слоя 3 мм при длине волны 540 нм. Содержание глюкозы в культуральных жидкостях в начале и конце экспозиции определяли с помощью автоматического анализатора глюкозы «Энзискан-ультра» (Россия).
Уровень стимуляции бактериальных культур выражали с помощью коэффициентов. Рассчитывали отдельно коэффициент стимуляции (КС) по показателям оптической плотности (КС роста) и по показателям кислотности (КС кисло-тообразования) с использованием формулы: КС = Окон - Онач/(Ккон - Кнач), где
О кон - средний конечный показатель в опытной пробе; О нач - средний начальный показатель в опытной пробе; К кон - средний конечный показатель в контрольной пробе; К нач -средний начальный показатель в контрольной пробе.
Результаты и обсуждение. В эксперименте тестировали культуральные свойства испытуемых бактериальных штаммов, включая влияние растительной вытяжки на накопление клеточной биомассы и проявление биохимической активности в условиях ограниченности питательных веществ. Бедная питательная среда, обеспечивающая рост бактерий за счет ранее накопленных ими внутриклеточных нутриентов, позволяет акцентиро-ванно выявить наличие стимулирующего эффекта при добавлении небольшого количества растительной субстанций, что невозможно при использовании полноценных сред для культивирования лакто- и бифидобактерий. Оценка бактериальной реакции на растительных субстрат позволяет охарактеризовать его пребиотические свойства.
Результаты культивирования пробиотиче-ских штаммов представлены в табл. 1 и 2. И лакто-, и бифидобактерии отреагировали на внесение водных извлечений из овса посевного в состав питательной среды увеличением накопления биомассы и усилением активности кислотообра-зования по сравнению с контролем.
Таблица 1
й жидкости лактобактерий
Эксперимент Оптическая плотность, D Кислотность, То рН Концентрация глюкозы ммоль/л
до после КС до после КС до после до после
инкубации инкубации инкубации инкубации
Опыт 0,102± 0,228± 1,73 4,11± 35,28± 1,44 5,20± 3,49± 18,50± 7,80±
0,04 0,001 0,10 0,34 0,02 0,06 0,25 0,35
Контроль 0,092± 0,165± 3,94± 25,63± 5,17± 3,52± 18,80± 10,70±
0,01 0,003 0,25 0,17 0,02 0,01 0,10 0,25
Таблица 2
Параметры культуральной жидкости бифидобактерий
Оптическая плотность, Б Кислотность, То рН Концентрация глюкозы ммоль/л
Эксперимент
до после КС до после КС до после до после
инкубации инкубации инкубации инкубации
Опыт 0,020± 0,200± 1,88± 18,36± 6,05± 3,48± 18,88± 11,39± 0,34
0,001 0,003 2,25 0,17 0,64 2,79 0,01 0,02 0,22
Контроль 0,020± 0,100± 1,37± 7,27± 5,89± 4,05± 19,52± 17,55± 0,31
0,001 0,005 0,17 0,67 0,02 0,07 0,35
Table 1
Parameters of cultural liquid of lactobacilli
Experiment Optical density, D Acidity, To рН Concentration of glucose of mmol/l
to later KC to later KC to later to later
incubations incubations incubations incubations
Experience 0,102± 0,04 0,228± 0,001 1,73 4,11± 0,10 35,28± 0,34 1,44 5,20± 0,02 3,49± 0,06 18,50± 0,25 7,80± 0,35
Control 0,092± 0,01 0,165± 0,003 3,94± 0,25 25,63± 0,17 5,17± 0,02 3,52± 0,01 18,80± 0,10 10,70± 0,25
Table 2
Parameters of cultural liquid of bifidobacteria
Experiment Optical density, D Acidity, To рН Concentration of glucose of mmol/l
to later KC to later KC to later to later
incubations incubations incubations incubations
Experience 0,020± 0,001 0,200± 0,003 2,25 1,88± 0,17 18,36± 0,64 2,79 6,05± 0,01 3,48± 0,02 18,88± 0,22 11,39± 0,34
Control 0,020± 0,001 0,100± 0,005 1,37± 0,17 7,27± 0,67 5,89± 0,02 4,05± 0,07 19,52± 0,35 17,55± 0,31
Применительно к штамму В.Ы1Мит 1 обращает на себя внимание весомо выраженный коэффициент стимуляции роста (увеличение в 2,25 раза), определяемый по приросту мутности бактериальной взвеси к окончанию инкубации посевов. Относительно штамма L.plantarum 8Р-А3 этот коэффициент оказался несколько ниже (1,73 раза), но также весьма значительным для процесса накопления биомассы. Следует отметить, что в благоприятных условиях стационарного культивирования уровень накопления клеток исследуемого штамма лактобактерий по количеству КОЕ/мл на 1-2 порядка превосходит этот показатель для бифидобактерий, поэтому данное отличие представляется вполне закономерным.
Прирост кислотности в опыте в натуральном выражении у лактобактерий более выражен
(около 30оТ), но в относительных цифрах коэффициента стимуляции у бифидобактерий он выше: 2,79 и 1,44. В целом же показатель кислотообра-зования лактобактерий ожидаемо и закономерно выше и в опыте, и в контроле, чем у штамма В. Ы1Мит 1.
Следствием стимулирующих эффектов водных извлечений из овса посевного явилось существенное снижение концентрации глюкозы в культуральной жидкости в опыте по сравнению с контролем, что обусловлено увеличенным расходом углеводного компонента на обеспечение энергетических потребностей более интенсивно развивающихся клеток. Рост лактобактерий сопровождался более высоким потреблением глюкозы.
Во всех посевах в результате кислотообра-зования наблюдалось снижение рН культураль-ной жидкости до ожидаемого лимитирующего рост клеток уровня. Усиление кислотообразова-ния у бифидобактерий способствовало более выраженному понижению рН в опыте по сравнению с контролем.
В целом, при анализе результатов посевов бактериальных культур на питательный субстрат с добавлением водных извлечений из овса посевного отмечается характерное проявление сопряженных культуральных свойств использованных штаммов. Отличия от контроля связаны с эффектом стимуляции культур при сохранении выраженности и направленности межштаммовых различий.
Заключение. Выявленные эффекты стимуляции роста и биохимической активности культур лакто- и бифидобактерий свидетельствуют о благоприятном воздействии препарата из овса посевного на состояние и функциональную активность представителей нормофлоры ЖКТ. Полученные данные подтверждают обоснованность применения водных извлечений из овса посевного для коррекции и профилактики дисбиотических состояний в рамках восстановления макроорганизма после физических нагрузок, а также целесообразность разработки комплексных препаратов на основе композиций пробиотического и адаптогенного действия для использования в восстановительном послетренировочном процессе у спортсменов.
Responsible for correspondence: Kylosova Inna Alexandrovna - the candidate of pharmaceutical Sciences, the associate professor of Chair of industrial technology of drugs with a biotechnology course, Perm state pharmaceutical Academy, Perm,
Russian Federation, e-mail: inna_kylosova@mail. ru
Ответственный за переписку: Кылосова Инна Александровна — кандидат фармацевтических наук, доцент кафедры промышленной технологии лекарств с курсом биотехнологии, ФГБОУ ВО «Пермская государственная фармацевтическая академия», г. Пермь, Российская Федерация, е-mail: inna_kylo-
