CC BY
19
Оригинальная статья
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2021
Читать онлайн
Шеина Н.И.1, Буданова Е.В.2, Колесникова В.В.1, Мялина Л.И.1, Сазонова Л.П.1
Микробиота кишечника крыс при воздействии биотехнологических микроорганизмов различного таксономического положения
1ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Минздрава России, 117997, Москва, Россия;
2ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)», 119991 Москва, Россия
Введение. Профилактика здоровья работающих на предприятиях биотехнологической промышленности базируется на соблюдении гигиенических нормативов, разработка которых включает также изучение влияния биотехнологических штаммов микроорганизмов на микробиоценоз кишечника крыс в эксперименте.
Материалы и методы. Проведён анализ характера и степени выраженности изменений микробиоты кишечника крыс при воздействии 52 биотехнологических штаммов микроорганизмов, принадлежащих к различным таксономическим группам: грамположительные и грамотрицательные бактерии, актиномицеты, дрожжеподобные и плесневые грибы. Эксперименты выполнялись на белых беспородных крысах при ингаляционном воздействии суспензии микроорганизмов в минимально эффективных концентрациях 103—108 КОЕ/м3 в течение 1 мес. Бактериологическое исследование осуществляли путём посева фекалий после приготовления серии десятикратных разведений на набор питательных сред для последующего культивирования. После инкубации производили подсчёт колоний выросших микроорганизмов и идентификацию до рода. Количество микроорганизмов выражали в виде десятичного логарифма колониеобразующих единиц (lg КОЕ/г фекалий). Статистическую обработку результатов исследования проводили в программах Statistica 6.0(StatSoft, USA) и Microsoft Office Excel 2007. Результаты были статистически достоверными приp < 0,05. Результаты. Наиболее заметные изменения в составе кишечной микробиоты были отмечены при ингаляционном воздействии дрожжеподобных грибов рода Candida на уровне 103-104 КОЕ/м3, при воздействии плесневых грибов (Aspergillus awamori, Pénicillium funiculosum и Tolypocladium cylindrosporum) на уровне 2 • 104 КОЕ/м3 и грамотрицательных палочек родов Pseudomonas и Alcaligenes при ингаляционном заражении в концентрации 5 • 105 КОЕ/м3. Выявлено снижение содержания кишечных палочек, увеличение представителей грамположительной микрофлоры (стафилококки, энтерококки), для отдельных родов показано существенное снижение содержания лактобацилл. Родококки (Rh. corallinus, Rh. erythropolis, Rh. jianlingiae) не вызывали подобные нарушения даже при их высокой концентрации (106—107 КОЕ/м3) во вдыхаемом воздухе. Заключение. Полученные данные на модели животных использованы для обоснования ПДК биотехнологических штаммов микроорганизмов в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населённых мест, согласно существующим методическим указаниям.
Ключевые слова: биотехнологические микроорганизмы; микробиота кишечника; гигиеническое нормирование; воздух рабочей зоны и атмосферы
Для цитирования: Шеина Н.И., Буданова Е.В., Колесникова В.В., Мялина Л.И., Сазонова Л.П. Микробиота кишечника крыс при воздействии биотехнологических микроорганизмов различного таксономического положения. Гигиена и санитария. 2021; 100 (3): 234-239. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-3-234-239 Для корреспонденции: Шеина Наталья Ивановна, доктор биол. наук, профессор, профессор кафедры гигиены ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Минздрава России, 117997 Москва. E-mail: ni_sheina@mail.ru
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи. Благодарность. Исследование не имело спонсорской поддержки. Инициативная научно-исследовательская работа.
Участие авторов: Шеина Н.И., Буданова Е.В. — концепция и дизайн исследования, статистическая обработка, написание текста, редактирование; Колесникова В.В., Мялина Л.И., Сазонова Л.П. — сбор и обработка материала. Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.
Поступила 13.05.2020 / Принята к печати 10.03.2021 / Опубликована 16.04.2021
Natalia I. Sheina1, Elena V. Budanova2, Valentina V. Kolesnikova1, Lyubov I. Mjalina1, Lyubov I. Sazonova1
The intestinal microbiota of rats under the influence of biotechnological strains of microorganisms from various taxonomic groups
1Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, 117997, Russian Federation;
2I.M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University), Moscow, 119991, Russian Federation
Introduction. The microbiota of the gastrointestinal tract (GIT) plays an essential role in maintaining human health. Many factors, including industrial pollutions with biotechnological strains of microbes, can affect the normal balance of intestinal microbiota. The biotechnological industry nowadays produces a wide range of products for medical and veterinary use, agriculture, food, chemical industries, etc. To develop hygienic standards that regulate the possible adverse effect of biotechnological strains of microorganisms on workers' health, the intestinal microflora of rats in the experiment can be studied. The data obtained were used as the basic concept in elaborating state sanitary standards for limitations of the concentrations of biotechnological strains of microorganisms in the ambient air of the working area and settlements' atmosphere.
Materials and methods. We have tested 52 strains of microorganisms applied in biotechnology as producers of a variety of biological substances. They included members of different taxonomic groups: gram-positive and gram-negative bacteria, actinomycetes, molds, and yeasts. The experiments were carried out on conventional male and female white rats (290-320 g, body weight). Each test and control group of animals included eight animals. The strains of microorganisms mentioned above were given to animals by inhalation of minimal effective doses of microbes in the concentrations of 103-108 CFU/m3 during one month. To demonstrate possible adverse effects to gut microflora, the routine bacteriological examination of animal feces was performed. To do this, after the priming, the 10-fold dilutions of animal feces in sterile saline were inoculated onto a set of general-purpose and selective culture media for Enterobacteriaceae members, staphylococci, enterococci, clostridia, bifidobacteria, lactobacilli, andfungi, with subsequent identification of the genus of the isolated microorganism. After that, the concentrations of microorganisms were calculated and measured in lg of CFU/g of feces. The Institutional Ethical Committee of Animal Care and Use of the Pirogov Russian National Research Medical University approved all procedures involving animals. The results of experiments were analyzed with a simple t-test using Statistica (v.6.0, Stat Soft, USA) and Microsoft Office Excel 2007. Results were considered statistically significant when p < 0.05.
Original article
Results. The most notable changes in the composition of the intestinal microbiota were observed after inhaling of yeasts of genus Candida at the level of 103—104 CFU/m3 and in cases of exposure to molds (Aspergillus awamori, Penicillium funiculosum, and Tolypocladium cylindrosporum) in the concentration of 2 • 104 CFU/m3, and gram-negative bacteria of the genus Alcaligenes and genus Pseudomonas at 5 • 105 CFU/m3. We observed a dramatic decrease of Escherichia coli and the increase of gram-positive bacteria (staphylococci, enterococci). For some genera of biotechnological strains, a significant decline in the content of lac-tobacilli was also shown. On the other hand, Rhodococcus did not cause any disturbances even at high concentrations in the ambient air.
Conclusion. The obtained data can be used to develop biosafety and hygienic standards for industrial microbes to help decrease or minimize the occupational risk of infection or undesirable allergic effect when working with biotechnological strains of microbes in the ambient air of residential areas.
Keywords: biotechnological (industrial) microorganisms; intestinal microbiota; hygiene regulations; biosafety standards; ambient air, the air of the working area
For citation: Sheina N.I., Budanova E.V., Kolesnikova V.V., Mjalina L.I., Sazonova L.P. The intestinal microbiota of rats under the influence of biotechnological strains of microorganisms from various taxonomic groups. Gigiena i Sanitariya (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2021; 100 (3): 234-239. https://doi.org/10.47470/0016-9900-2021-100-3-234-239 (In Russ.)
For correspondence: Natalia I. Sheina, MD, Ph.D., DSci., Professor, professor of hygiene department of the Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, 117997, Russian Federation. E-mail: ni_sheina@mail.ru Information about the authors:
Sheina N.I., https://orcid.org/0000-0002-2314-183X; Budanova E.V., https://orcid.org/0000-0003-1864-5635; Kolesnikova V.V., https://orcid.org/0000-0001-8844-4906 Mjalina L.I., https://orcid.org/0000-0002-8136-8549; Sazonova L.P., https://orcid.org/0000-0001-9312-996X Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgment. The study had no sponsorship.
Contribution of the authors: Sheina N.I., Budanova E.V. — the concept and design of the study, statistical analysis, writing the text, editing; Kolesnikova V.V., Myalina L.I., Sazonova L.P. — the collection and processing of the material. All co-authors — approval of the final version of the article, responsibility for the integrity of all parts of the article.
Received: May 13, 2021 / Accepted: March 10, 2021 / Published: April 16, 2021
Введение
Микробиота желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) представляет собой сложную экологическую систему, которая играет существенную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма человека: она выполняет имму-номодулирующую, детоксикационную, антимутагенную и антиканцерогенную функции. Представители нормальной микрофлоры обеспечивают колонизационную резистентность, подавляя рост патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Продукты ферментации углеводов бактериями кишечной микробиоты служат основным источником энергии для эпителия пищеварительного тракта. Эти микроорганизмы также осуществляют процессы всасывания питательных веществ, участвуют в переваривании клетчатки, синтезе витаминов, снижают содержание холестерина в крови, нормализуют метаболизм, предупреждая развитие ожирения и сахарного диабета. Кроме того, микробиота кишечника способна модулировать поведение человека, так как производит около половины серотонина и дофамина организма [1-4].
В современных условиях имеется широкий спектр социально-экономических, санитарно-эпидемиологических, медицинских и производственных воздействий, которые могут обусловливать микробиологические нарушения как в организме человека в целом, так и в его пищеварительном тракте. При этом наиболее частыми проявлениями нарушений кишечной микробиоты являются снижение концентрации основных бактерий-симбионтов — бифидобактерий, лак-тобацилл, энтерококков и появление условно-патогенных штаммов микроорганизмов [5, 6].
В настоящее время биотехнологическая промышленность является одной из наиболее активно развивающихся перспективных отраслей народного хозяйства, поскольку на основе управления жизнедеятельностью микроорганизмов можно получать широкий ассортимент продукции, используемой в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве, пищевой, химической промышленности. Однако изучение здоровья работающих на предприятиях биотехнологической промышленности, исследование характера действия микроорганизмов-продуцентов в эксперименте свидетельствуют о возможном неблагоприятном влиянии их на организм. Было отмечено, например, что нарушения здоровья работающих и населения, проживающего недалеко от указанных предприятий, наблюдались в виде перестройки иммунологической реактивности организма с признаками аллергического поражения органов респираторного тракта, слизистых верхних дыхательных путей, кожных покровов, желудочно-кишечного тракта и микробиоты кишечника [7—14]. Важным
профилактическим решением проблемы биобезопасности является разработка и обоснование гигиенических нормативов (ПДК) микроорганизмов-продуцентов в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населённых мест1,2.
Цель исследования — выявить закономерности нарушения микробиоценоза кишечника крыс в эксперименте при воздействии биотехнологических штаммов микроорганизмов, принадлежащих к различным таксономическим группам.
Материалы и методы
Проведена оценка характера микробиологических изменений микробиоты кишечника крыс при воздействии 52 биотехнологических штаммов микроорганизмов, принадлежащих к различным таксономическим группам: грамполо-жительные и грамотрицательные бактерии, актиномицеты, дрожжеподобные и плесневые грибы (табл. 1).
Дизайн экспериментального исследования одобрен Этическим комитетом по работе с животными РНИМУ им. Н.И. Пирогова. Эксперименты выполнялись на белых беспородных крысах обоего пола с массой тела 290—320 г, которые содержались в виварии барьерного типа. Основные условия содержания и ухода соответствовали правилам лабораторной практики (ОЬР) и Приказу Минздрава России от 01.04.2016 г. № 199н «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики». Каждая группа (опытные и контрольные) включала 8 животных. Оценку характера вредного действия штаммов биотехнологических микроорганизмов проводили при интраназальном введении суспензии микроорганизмов животным в течение 1 мес. По окончании экспериментов крыс подвергали гуманной эвтаназии с использованием летальной дозы пентотала натрия в соответствии с принципами, изложенными в Рекомендациях Европейской комиссии по эвтаназии экспериментальных животных, также закреплёнными ГОСТ 33215-2014 и одобренными Этическим комитетом РНИМУ им. Н.И. Пирогова. Дозы микроорганизмов, вводимые животным интраназально, соответствовали расчётно-поглощённым концентрациям 103—108 КОЕ/м3 при ингаляционном воздействии3 [16].
1 ГН 2.1.6.3537-18 Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в атмосферном воздухе городских и сельских поселений.
2 ГН 2.2.6.3538-18 Предельно допустимые концентрации (ПДК) микроорганизмов-продуцентов, бактериальных препаратов и их компонентов в воздухе рабочей зоны.
3 Методические указания по экспериментальному обоснова-
нию ПДК микроорганизмов-продуцентов и содержащих их готовых
форм препаратов в объектах производственной и окружающей сре-
ды. № 5789/1-91 от 11.06.1991 г. М.: МЗ СССР; 1991: 22 с.
Оригинальная статья
Таблица 1 / Table 1
Таксономическое положение изучавшихся биотехнологических микроорганизмов [15] Taxonomy of the studied biotechnological microorganisms [15]
Бактерии Актиномицеты Микромицеты
Bacteria Actinomycetes Micromycetes
Грамотрицательные палочки: Собственно актиномицеты: Аскомицеты:
Gram-negative rods: Actinomycetes: Ascomycetes:
Alcaligenes denitrificans Azotobacter chroococcum Escherichia coli Pseudomonas aureofaciens Pseudomonas caryophylii Грамположительные палочки, не образующие споры, Streptomyces aureofaciens Streptomyces avermitilis Streptomyces fradiae Streptomyces griseus Нокардиоформные актиномицеты: Nocardioform bacteria: Сахаромицеты (порядок): Order Sachcaromycetales: Candida tropicalis Candida utilis Kluyveromyces maxianus Yarrowia lipolytica
и кокки: Gram-positive non-endospore-forming rods and cocci: Lactobacillus casei Lactobacillus plantarum Micrococcus varians Грамположительные палочки, образующие споры: Gram-positive endospore-forming rods: Bacillus amyloliquefaciens Bacillus licheniformis Bacillus mucilaginosus Bacillus subtilis Bacillus thuringiensis Lysinibacillus xylanilyticus Rhodococcus corallinus Rhodococcus erythropolis Rhodococcus jianlingiae ^ринеформные бактерии: Coryneform bacteria: Corynebacterium glutamicum Brevibacterium flavum Эуроциевые: Order Eurotiales: Aspergillus terreus Aspergillus awamori Penicillium funiculosum Penicillium canescens Гипокрейные (порядок): Order Hypocreales: Trichoderma asperellum Trichoderma longibrachiatum Trichoderma reesei Trichoderma viride Tolypocladium cylindrosporum
Грамвариабельные бактерии: Gram-variable bacteria: Azospirillum zeae Базидиомицеты: Basidiomycetes: Order Leucosporidiales Leucosporidium scotti
Бактериологическое исследование фекалий крыс для определения характера и выраженности микроэкологических изменений просветной микрофлоры кишечника проводили сразу после окончания введения штамма и спустя 2 нед (восстановительный период), согласно методике, разработанной во Всесоюзном НИИ антибиотиков, в собственной модификации [17]. С этой целью после приготовления серии десятикратных разведений фекалий крыс осуществляли посев на набор питательных сред для последующего культивирования.
После инкубации производили подсчёт колоний выросших микроорганизмов. Количество микроорганизмов в 1 г фекалий выражали в виде десятичного логарифма колоние-образующих единиц (КОЕ).
Статистическую обработку результатов исследования проводили в программах Statistica 6.0 (StatSoft, USA) и Microsoft Office Excel 2007. Результаты были статистически достоверными приp < 0,05 [18].
Результаты
Анализ полученных данных позволил определить характер и степень нарушений микроэкологии кишечника при воздействии непатогенных штаммов микроорганизмов различных таксонов, используемых в биотехнологии, на минимально эффективных уровнях воздействия (табл. 2).
Наиболее заметные изменения в составе кишечной ми-кробиоты были отмечены при ингаляционном воздействии дрожжеподобных грибов рода Candida на уровне 103—104 КОЕ/м3. Выявлено снижение содержания кишечных палочек, увеличение численности стафилококков и энтерококков, существенное снижение содержания лактобацилл.
Воздействие остальных представителей микромицетов, включая плесневые грибы, в целом характеризовалось нарушением баланса ассоциаций нормофлоры, которое выражалось в изменении качественно-количественных соотношений
эшерихий, энтеробактерий, клостридий, дрожжеподобных грибов, для некоторых штаммов — лактобацилл и бифидобак-терий. У отдельных представителей эти изменения отмечались уже через 2 нед от воздействия. Выраженные изменения, соответствующие 1—2-й степени дисбактериоза, наблюдали при воздействии Aspergillus awamori, Penicillium funiculosum и Tolypocladium cylindrosporum на уровне 2 • 104 КОЕ/м3 (увеличение условно-патогенной микрофлоры, включая энтеробакте-рии, увеличение численности клостридий и снижение содержания представителей облигатной микрофлоры) (рис. 1) [19].
Среди бактерий потенциально опасной группой в плане развития нарушений микроэкологического равновесия явилась группа грамотрицательных палочек родов Pseudomonas и Alcaligenes. Отмечено снижение количества лактозопози-тивных и увеличение численности лактозонегативных E. coli наряду с возрастанием представителей грамположитель-ной микрофлоры (стафилококки, энтерококки, клостри-дии), дрожжеподобных грибов рода Candida (рис. 2). Для отдельных видов было показано увеличение лактобацилл в фекалиях крыс, что, возможно, связано с миграцией их из пристеночного слоя муцина кишечника [5, 20]. Подобные изменения наблюдались при воздействии биотехнологических микроорганизмов на уровне 5 • 104 КОЕ/м3.
Среди биотехнологических штаммов наиболее широко представлена и хорошо изучена группа актиномицетов, поскольку многие представители её являются продуцентами различных антибиотиков. В целом группа существенным образом не изменяла микробного пейзажа кишечника на минимально эффективных уровнях воздействия. В то же время показано, что отдельные представители (Streptomyces aureofaciens, Streptomyces avermitilis, Streptomyces fradiae) способны вызывать умеренно выраженный дисбаланс в содержании эшерихий и стафилококков; в отдельных случаях мы отмечали снижение численности лактобацилл при ингаляционном воздействии в концентрации 104 КОЕ/м3.
Original article
Таблица 2 / Table 2
Характеристика микроэкологических изменений кишечника крыс при воздействии микроорганизмов, используемых в биотехнологиях The microecolocical changes of intestinal microbiota of rats under the influence of biotechnological microorganisms
Группа микроорганизмов Microorganisms Минимально эффективные уровни воздействия, КОЕ/м3 Minimum effective dose, CFU/m3 Степень выраженности микроэкологических изменений Degree of changes Особенности изменений микрофлоры Representative changes
Дрожжеподобные грибы Candida Yeasts of genus Candida spp. 103-104 Выраженные Prominent i лактозоположительные E. coli / i lactose-positive E. coli Î стафилококки / Î staphylococci Î энтерококки / Î enterococci i лактобациллы / i lactobacilli
Плесневые грибы Molds 104 Умеренно выраженные Moderate i E. coli Î условно-патогенные энтеробактерии / Î opportunistic enterobacteria Î кандиды / Î Candida spp. Î клостридии / Î clostridia i Î лактобациллы / Î i lactobacilli i Î бифидобактерии / Î i bifidobacteria
Грамотрицательные бактерии Gram-negative bacteria 104 Умеренно выраженные i лактозоположительные E. coli / 1 lactose-positive E. coli M0derate Î лактозонегативные E. coli / Î lactose-negative E. coli Î условно-патогенные энтеробактерии / Î opportunistic enterobacteria Î стафилококки / Î staphylococci Î энтерококки / Î enterococci Î кандиды / Î Candida spp.
Азотобактеры и азоспириллумы, грамположительные палочки и кокки Azotobacter spp., Azospirillum spp.; Gram-positive rods and cocci 105 Начальные признаки Mild i лактозоположительные E. coli / i lactose-positive E. coli Î лактозонегативные E. coli / Î lactose-negative E. coli
Собственно актиномицеты Actinomycetes 104 Отсутствуют или умеренно выраженные Absent of moderate i лактозоположительные E. coli / i lactose-positive E. coli Î стафилококки / Î staphylococci i лактобациллы / i lactobacilli
Коринеформные бактерии Coryneform bacteria 105 Слабо выраженные Mild i лактозоположительные E. coli / i lactose-positive E. coli Î условно-патогенные энтеробактерии / Î opportunistic enterobacteria
Родококки 104—108 Отсутствуют Нормофлора / No visible changes
Rhodococcus spp. Absent
<u ;*-о
W 3 О u-
i? та
m ui
§ E
10¥ 9-
876543 21
S О
Enterobacteriaceae Lactobacillus Bifidobacterium Представители микрофлоры кишечника Intestinal microbiota members
' Логарифм колониеобразующих единиц в г Q Контроль / Control
' Logarithm of colony-forming units in g
I P. funiculosum I A. awamori
<u ;*-о
О u-
i? ет
CÛ (Л
§ E
® 8
7 6 5
nis 4
¡5 ? ^ S
3
I 2
'S 1
S О
Escherichia Staphylococcus Enterobacteriaceae Представители микрофлоры кишечника Intestinal microbiota members
1 Логарифм колониеобразующих единиц в г Q Контроль / Control
1 Logarithm of colony-forming units in g _ , ...
kcj P. caryophylii
0 A. denitrificans
И P. aureofaciens
Рис. 1. Концентрация (^КОЕ/г) представителей микробиоты кишечника крыс при воздействии плесневых грибов на минимально эффективных уровнях.
Fig. 1. The concentration of some members of gut microbiota of rats under the inhaling of Molds (lg CFU/g).
Рис. 2. Концентрация (^КОЕ/г) условно-патогенной микрофлоры при воздействии грамотрицательных бактерий.
Fig. 2. The concentration of opportunistic members of gut microbiota of rats exposed to gram-negative bacteria (lg CFU/g).
0
0
Оригинальная статья
Микроорганизмы-продуценты различных биологически активных веществ, принадлежащие к коринеформным бактериям, при воздействии на уровне 5 • 105 КОЕ/м3 оказывали слабый эффект на микробиоту кишечника: снижение эшерихий, увеличение высеваемости и количества условно-патогенных энтеробактерий, в редких случаях — увеличение численности грибов рода Candida по сравнению с контролем.
Родококки (Rhodococcus erythropolis и другие виды этого рода) не вызывали изменений микрофлоры даже на высоких уровнях воздействия (106—107 КОЕ/м3).
Остальные изученные бактерии-продуценты, относящиеся к другим таксонам (грамположительные кокки, спорообразующие и неспорообразующие палочки), как правило, вызывали минимальные изменения микробного пейзажа (снижение содержания E. coli) даже на уровне 5 • 105 КОЕ/м3 и выше [21, 22].
Обсуждение
Наши исследования показали, что воздействие штаммов микроорганизмов, применяемых в биотехнологии, отличалось от эффектов химических соединений, включая антибиотики, вызывающих микроэкологические нарушения кишечника, и имели свои характерные особенности:
• не наблюдалось значительных нарушений микробного пейзажа кишечника даже при длительном ингаляцион-ном/интраназальном воздействии. Бактериологические исследования, проведённые в восстановительном периоде, показали, что все изменения микробиоты кишечника, как правило, возвращались к норме через 2 нед после прекращения воздействия, что свидетельствует о компенсаторных изменениях в пределах физиологических колебаний. В этом случае организм животных сам уравновешивал возникшие нарушения качественного и количественного состава нормальной микрофлоры при воздействии биологических загрязнителей в отсутствие клинической симптоматики;
• значимыми признаками микроэкологических нарушений при воздействии микроорганизмов-продуцентов являлись содержание кишечных палочек и их изменчивость, а также структура ассоциаций условно-патогенной микрофлоры. С современных позиций микроэкологию рассматривают как состояние морфофункционального равновесия взаимосвязанных микроорганизмов-симбионтов, сформировавших стабильную структуру микробного пейзажа [23]. Поэтому изменения отдельных показателей микробного пейзажа не являются специфичными для воздействия определённых таксономических групп микроорганизмов-продуцентов. Изменения качественных и количественных соотношений условно-патогенных бактерий, входящих в состав микробных ассоциаций в целом, служат показателем характера и степени нарушения биологического равновесия в кишечной микрофлоре;
• снижение анаэробной и микроаэрофильной микрофлоры наблюдалось не часто, как правило, при воздействии дрожжеподобных и плесневых грибов. В связи с этим мы полагаем, что соотношение анаэробы/аэробы как показатель микроэкологических нарушений кишечника при воздействии биотехнологических микроорганизмов использовать затруднительно;
• обоснованно можно утверждать, что микроэкологические нарушения в кишечнике развиваются, как правило, на фоне какого-либо заболевания или состояния, то есть являются вторичными [23, 24]. Результаты наших исследований подтверждают, что выраженные микробиологические нарушения кишечника наблюдались при воздействии микроорганизмов определённых таксономических групп, обладающих потенциальными аллергизирующи-ми свойствами. Было установлено, что наиболее аллер-геноопасными являются микромицеты родов Candida, Aspergillus, Penicillium и грамотрицательные бактерии родов Pseudomonas, Alcaligenes [25, 26].
Заключение
Таким образом, анализ полученных данных свидетельствует о наличии взаимосвязи между таксономией штамма-продуцента и микроэкологическими изменениями кишечника, обусловленными аллергенными свойствами штамма, а также о целесообразности и необходимости бактериологических исследований при гигиеническом нормировании (обосновании ПДК) биотехнологических штаммов микроорганизмов в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населённых мест.
Следует отметить, что узконаправленные исследования микрофлоры кишечника животных с целью разработки гигиенических нормативов для биотехнологических производств, подобные нашим, очень немногочисленны. Это в первую очередь обусловлено тем, что данные отечественной и зарубежной литературы сосредоточены главным образом на современных генетических методах исследования микро-биома человека с целью определения его роли при различных патологических состояниях инфекционной и неинфекционной природы. К сожалению, среди имеющихся данных отечественной и зарубежной литературы имеется довольно ограниченное число исследований на эту тему, да и те опубликованы в ближнем зарубежье — Белоруссии и Украине. Однако мы считаем, что, поскольку микробиота желудочно-кишечного тракта играет важную роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности организма, её нарушения различного генеза могут иметь неблагоприятные последствия для здоровья человека в целом. Поэтому, являясь «пионерами» в этой области, мы продолжаем работу в данном направлении, разрабатываем новые гигиенические нормативы для обоснования ПДК в воздухе рабочей зоны и населённых мест для новых штаммов микробов-продуцентов, в том числе генетически изменённых.
Литература
(п.п. 18, 25, 26 см. References)
1. Шендеров Б.А. Нормальная микрофлора и ее роль в поддержании здоровья человека. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 1998; (1): 61—5.
2. Бондаренко В.М., Лиходед В.Г. Распознавание комменсальной микрофлоры образ-распознающими рецепторами в физиологии и патологии человека. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012; 89(3): 82-9.
3. Шендеров Б.А., Юдин С.М., Загайнова А.В., Шевырева М.П. Akkermansia muciniphila — новый универсальный пробиотик на основе живых ком-менсальных бактерий кишечника человека: действительность или легенда? Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2019; 96(4): 105-15. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-4-105-115
4. Бухарин О.В., Иванова Е.В., Перунова Н.Б., Никифоров И. А. Функциональные группы бифидобактерий кишечной микробиоты в ассоциативном симбиозе человека. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2018; 95(1): 3-9.
5. Грачева Н.М., Партии О.С., Щербаков И.Т. Дисбактериоз кишечника у взрослых. Инфекционные болезни. 2003; 1(1): 34—8.
6. Алешукина А.В. Патогенез дисбактериоза кишечника. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012; 89(3): 74—8.
7. Осипова И.Н., Ваганова О.А., Саканян Е.И. Актуальные вопросы стандартизации в РФ биотехнологических лекарственных препаратов на основе моноклональных антител. Биотехнология. 2017; 33(1): 80—90. https://doi.org/10.21519/0234-2758-2017-33-1-80-90
8. Каминская Л.П., Кондратова Т.П., Поберезкина Д.Я. Влияние кормовых антибиотиков на рабочих, занятых в их производстве. В кн.: Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Биологический фактор — производственная и окружающая среда — здоровье человека». М.; 1987: 61—3.
9. Квятковская И.Я. Показатели количественного состава микрофлоры кишечника — один из критериев гигиенического нормирования препаратов биологического происхождения. Гигиена труда и профзаболевания. 1984; (5): 37—8.
Original article
10. Квятковская И.Я. Влияние микробных препаратов, применяемых в сельском хозяйстве, на микрофлору кишечника. Гигиена и санитария. 1981; 70(6): 82-3.
11. Поберезкина Д.Я., Петриченко Л.Н., Бублий Г.Ф. Влияние условий производства кормогризина и биовита на состояние микрофлоры работающих. В кн.: Тезисы докладов Всесоюзной конференции «Биологический фактор — производственная и окружающая среда — здоровье человека». М.; 1987: 77-8.
12. Масягутова Л.М., Бакиров А.Б. Иммунологические показатели у работников различных животноводческих производств. Гигиена и санитария. 2019; 98(9): 972-7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-9-972-977
13. Масягутова Л.М., Бадамшина Г.Г., Бакиров А.Б. Оценка микробиологического риска для работников агропромышленного комплекса. Медицина труда и экология человека. 2015; (1): 34-9.
14. Мельниченко П.И., Большаков А.М., Мелешко В.Д., Остапович И.К., Ходыкина Т.М. Экология и профилактическая медицина: проблемы взаимодействия. Гигиена и санитария. 2019; 98(4): 353-8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-4-353-358
15. Быков А.С., Зверев В.В., ред. Атлас по медицинской микробиологии, вирусологии и иммунологии. М.: МИА; 2018.
16. Сергеюк Н.П., Супрун И.П., Буянов В.В. Санитарно-эпидемиологическое нормирование промышленных микроорганизмов. Черноголовка; 2003.
17. Воробьев А.А., Быков А.С., Бойченко М.Н., Несвижский Ю.В., Пашков Е.П., Миронов А.Ю. и соавт. Исследования по микроэкологии человека на кафедре микробиологии с вирусологией и иммунологией. Вестник Российской академии медицинских наук. 2001; (1): 27—30.
19. Шеина Н.И., Буданова Е.В. Оценка микроэкологического дисбаланса кишечника животных при воздействии промышленных микроорганизмов в токсиколого-гигиенических исследованиях. Токсикологический вестник. 2005; (5): 23—7.
20. Лобзин Ю.В., Макарова В.Г., Корвякова Е.Р., Захаренко С.М. Дис-бактериоз кишечника (клиника, диагностика, лечение). Руководство для врачей. СПб.: Фолиант; 2003.
21. Шеина Н.И., Скрябина Э.Г., Буданова Е.В. Bacillus subtilis 65, штамм-продуцент нейтральной протеиназы и амилазы. Токсикологический вестник. 2004; (1): 39-41.
22. Шеина Н.И., Скрябина Э.Г., Буданова Е.В. Bacillus subtilis 72, штамм-продуцент щелочной протеазы. Токсикологический вестник. 2004; (1): 41-2.
23. Завгородняя Е.Ф. Дисбактериоз кишечника (обзор). Дальневосточный журнал инфекционной патологии. 2010; (16): 131-41.
24. Ракитянская Т.П., Антипова А.Ф., Варфоломеева В.Н., Тюнева Н.И., Антонова В.С., Манушина Т.И. Обнаружение факультативной микрофлоры при исследованиях на кишечный дисбактериоз. Инфекция и иммунитет. 2016; 6(3): 102.
References
1. Shenderov B.A. Normal microflora and its role in maintaining human health.
Rossiyskiy zhurnal gastroenterologii, gepatologii, koloproktologii. 1998; (1): 61—5. (in Russian)
2. Bondarenko V.M., Likhoded V.G. Recognition of commensal microflora by image-recognizing receptors in human physiology and pathology. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 89(3): 82—9. (in Russian)
3. Shenderov B.A., Yudin S.M., Zagaynova A.V., Shevyreva M.P. Akkermansia muciniphila is a new universal probiotic on the basis of live human commensal gut bacteria: the reality or legend? Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2019; 96(4): 105-15. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2019-4-105-115 (in Russian)
4. Bukharin O.V., Ivanova E.V., Perunova N.B., Nikiforov I.A. Functional groups of bifidobacteria of the intestinal microbiota in human associative symbiosis. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2018; 95(1): 3-9. (in Russian)
5. Gracheva N. M., Partin O.S., Shcherbakov I.T. Intestinal dysbiosis in adults. Infektsionnye bolezni. 2003; 1(1): 34-8. (in Russian)
6. Aleshukina A.V. The pathogenesis of intestinal dysbiosis. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2012; 89(3): 74-8. (in Russian)
7. Osipova I.N., Vaganova O.A., Sakanyan E.I. Actual problems in standardization in RF of biotechnological medicinal products on the basis of monoclonal antibodies. Biotekhnologiya. 2017; 33(1): 80-90. https://doi.org/10.21519/0234-2758-2017-33-1-80-90 (in Russian)
8. Kaminskaya L.P., Kondratova T.P., Poberezkina D.Ya. The effect of feed antibiotics on workers employed in their production. In: Abstracts of the All-Union Conference «Biological Factor — Production and Environment — Human Health» [Tezisy dokladov Vsesoyuznoy konferentsii «Biologicheskiy faktor — proizvod-stvennaya i okruzhayushchaya sreda — zdorov'e cheloveka»]. Moscow; 1987: 61-3. (in Russian)
9. Kvyatkovskaya I.Ya. Indicators of the quantitative composition of intestinal microflora is one of the criteria for hygienic regulation of drugs of biological origin. Gigiena truda iprofzabolevaniya. 1984; (5): 37-8. (in Russian)
10. Kvyatkovskaya I.Ya. The effect of microbial preparations used in agriculture on the intestinal microflora. Gigiena i Sanitariya (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 1981; 70(6): 82-3. (in Russian)
11. Poberezkina D.Ya., Petrichenko L.N., Bubliy G.F. Influence of production conditions of fodder grisin and biovit on the state of microflora of workers. In: Abstracts of the All-Union Conference «Biological Factor — Production and Environment — Human Health» [Tezisy dokladov Vsesoyuznoy konferentsii «Biologicheskiy faktor — proizvodstvennaya i okruzhayushchaya sreda — zdorov'e cheloveka»]. Moscow; 1987: 77-8. (in Russian)
12. Masyagutova L.M., Bakirov A.B. Immunological indices in workers of various livestock productions. Gigiena i Sanitariya (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(9): 972-7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-9-972-977 (in Russian)
13. Masyagutova L.M., Badamshina G.G., Bakirov A.B. Microbiological risk assessment among agroindustrial workers. Meditsina truda i ekologiya cheloveka. 2015; (1): 34-9. (in Russian)
14. Mel'nichenko P.I, Bol'shakov A.M., Meleshko V.D., Ostapovich I.K., Kho-dykina T.M. Ecology and preventive medicine: problems of interaction. Gigiena i Sanitariya (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2019; 98(4): 353-8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-4-353-358 (in Russian)
15. Bykov A.S., Zverev V.V., eds. Atlas of Medical Microbiology, Virology and Immunology [Atlas po meditsinskoy mikrobiologii, virusologii i immunologii]. Moscow: MIA; 2018. (in Russian)
16. Sergeyuk N.P., Suprun I.P., Buyanov V.V. Sanitary and Epidemiological Regulation of Industrial Microorganisms [Sanitarno-epidemiologicheskoe normirovanie promyshlennykh mikroorganizmov]. Chernogolovka; 2003. (in Russian)
17. Vorob'ev A.A., Bykov A.S., Boychenko M.N., Nesvizhskiy Yu.V., Pashkov E.P., Mironov A.Yu., et al. A study on human microecology at the department of microbiology with virusology and immunology. Vestnik Rossiyskoy akademii meditsinskikh nauk. 2001; (1): 27-30. (in Russian)
18. Kirkwood B.R., Sterne J.A.C. Essential Medical Statistics. Oxford: Blackwell Publishing; 2003.
19. Sheina N.I., Budanova E.V. Assessment of microecological imbalance of the intestines of animals under the influence of industrial microorganisms in toxicological and hygienic studies. Toksikologicheskiy vestnik. 2005; (5): 23-7. (in Russian)
20. Lobzin Yu.V., Makarova V.G., Korvyakova E.R., Zakharenko S.M. Intestinal Dysbiosis (Clinic, Diagnosis, Treatment). Handbook for Doctors [Disbakterioz kishechnika (klinika, diagnostika, lechenie). Rukovodstvo dlya vrachey]. St. Petersburg: Foliant; 2003. (in Russian)
21. Sheina N.I., Skryabina E.G., Budanova E.V. Bacillus subtilis 65, a producer strain of neutral proteinase and amylase. Toksikologicheskiy vestnik. 2004; (1): 39-41. (in Russian)
22. Sheina N.I., Skryabina E.G., Budanova E.V. Bacillus subtilis 72, an alkaline protease producing strain. Toksikologicheskiy vestnik. 2004; (1): 41-2. (in Russian)
23. Zavgorodnyaya E.F. Intestinal dysbiosis (review). Dal'nevostochnyy zhurnal infektsionnoy patologii. 2010; (16): 131-41. (in Russian)
24. Rakityanskaya T.P., Antipova A.F., Varfolomeeva V.N., Tyuneva N.I., Antonova V.S., Manushina T.I. Detection of optional microflora in studies on intestinal dysbiosis. Infektsiya i immunitet. 2016; 6(3): 102. (in Russian)
25. Sheina N.I., Budanova E.V., Mjalina L.I., Pivovarov Yu.P., Sazonova L.P. Biosafety assessment of microbial strains used in biotechnology according to their taxonomy. Int. J. Biomed. 2017; 7(1): 51-6. https://doi.org/10.21103/ Article7(1)_OA6
26. Sheina N.I., Budanova E.V., Mjalina L.I., Pivovarov Yu.P., Korolik V.V., Sazonova L.P., et al. A quantitative assessment of the morphofunctional activity of the population of mast cells exposed to biotechnological strains of microorganisms. Int. J. Biomed. 2018; 8(2): 150-4. https://doi.org/10.21103/Article8(2)_OA9
