CC BY
230
УДК 619.15
О. В. Федорова, З. С. Юнусова, М. Ю. Шурбина, Р. Т. Валеева
ПРОБИОТИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, КРИТЕРИИ, ТРЕБОВАНИЯ К НИМ
Ключевые слова: пробиотические препараты.
Пробиотические препараты одни из востребованных и важных препаратов на мировом рынке. В работе проведен обзор литературных источников, посвященных пробиотикaм, описаны характеристики, классификации, критерии, поколения, требования и применение пробиотиков.
Key words: probiotics.
Probiotics are one of the most popular and important products in the world market. In this work a review of the literature devoted to probiotics, described characteristics, classification, criteria, generation, requirements and the use of probiotics.
Пробиотические препараты - это микроорганизмы и вещества микробного и немикробного происхождения, оказывающие при естественном способе введения положительное влияние на физиологические, биохимические и иммунные реакции организма-хозяина за счет стабилизации оптимизации функции его микробиологического статуса [1].
Пробиотические препараты — живые микробные добавки, оказывающие благоприятное действие на организм человека и животного путем улучшения кишечного микробного баланса, стимулирующие обменные и иммунные процессы [2, 3].
Эта группа препаратов включает бактерии, апа-тогенные для организма, обладающие антагонистической активностью в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов и обеспечивающие восстановление нормальной микрофлоры. Пробиотические препараты перспективная альтернатива потенциально опасным для здоровья людей, сельскохозяйственных животных и изменениям окружающей среды: химиотерапевтическим препаратам, агрохимикатам, пестицидам, антибиотикам [4].
Полезное действие пробиотических препаратов и продуктов известно сначала ХХ века, основоположником концепции пробиотических препаратов был профессор Пастеровского института в Париже Илья Мечников, удостоенный за серию работ Нобелевской премии в области медицины в 1908 году [5-7]. Великий русский учёный И. И. Мечников впервые определил роль микрофлоры в жизни человека. В 1907 году в работе «Этюды оптимизма» он писал о том, что, «Зависимость кишечных микробов от пищи позволяет изменять нашу флору и заменять вредные микробы полезным... Наше знакомство с кишечной флорой пока еще очень несовершенно, что делает задачу более трудной, но не препятствует искать рационального ее решения». И впервые установил, что с возрастом в нижних отделах кишечника увеличивается число микроорганизмов с протеолити-ческими гнилостными свойствами, которые продуцируют азотсодержащие субстраты с токсическим эффектом. Именно их И. И. Мечников предложил вытеснять с использованием живых молочнокислых бактерий LactobfcШus bulgaricus. «Присутствие большого количества молочных микробов неизбежно должно
мешать размножению гнилостных микробов, что одно уже очень полезно для организма» [8-10].
Термин «пробиотик» предложил в 1974 году R.B. Parker для обозначения живых микроорганизмов и субстанций, обеспечивающих микробиологическое равновесие кишечной микрофлоры [11].
Нарастание объема и разнообразие научных исследований отечественными и зарубежными разработчиками в области создания новых пробиотиче-ских препаратов, технологий их производства и дальнейшее изучение механизмов их действия и их фармакологических эффектов дают основание утверждать, что в XXI веке данные виды препаратов смогут занять одно из центральных, ведущих мест на рынке медицинских и ветеринарных препаратов, существенно потеснив традиционные лекарственные средства как на отечественном, так и на мировом рынке [12-18].
Наука о пробиотических препаратах в нашей стране прошла ряд этапов развития от использования культур симбиотических бактерий: лактобацил-лы, кишечная палочка до разработки новых эффективных пробиотических препаратов на основе сапрофитных и генетически модифицированных штаммов микроорганизмов.
В последнее десятилетие в концепции пробиоти-ческих препаратов произошли существенные изменения, и была создана новая [19-21] рабочая классификация пробиотических препаратов. По данной классификации пробиотические препараты подразделяют на три основных поколения:
- Препараты первого поколения - препараты, созданные на основе симбионтных (эндогенных) микробов. Их особенностью является использование микроорганизмов - представителей нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта и близкородственных к ним видов. Данные препараты способны колонизировать слизистую, приживляться в кишечнике и характеризуются незначительной устойчивостью к влиянию факторов внешней среды, ферментов и условий, характерных для желудочно-кишечного тракта.
- Препараты второго поколения - препараты, созданные на основе сапрофитных (экзогенных) микробов, чаще всего непатогенных бацилл [22, 23]. Микроорганизмы, входящие в состав таких пробио-
тиков, слизистые кишечника не колонизируют и элиминируются из желудочно-кишечного тракта через 3-5 суток. Они высоко устойчивы к действию неблагоприятных факторов внешней среды и ферментов [19-21].
- Препараты третьего поколения - препараты, полученные на основе генетически модифицированных штаммов сапрофитов и симбионтов [24]. Данные штаммы получают методами генной инженерии из непатогенных бацилл. В том числе создаются и генетически измененные штаммы и лактобацилл. Пробиотические препараты на основе таких штаммов в настоящее время широко используются при создании ветеринарных препаратов [25-27].
Микроорганизмы могут быть включены в группу пробиотических препаратов, если соответствуют следующим критериям [28, 29]:
- выживать при пассировании через желудочный тракт, что предполагает их резистентность к кислоте и желчи;
- адгезироваться на эпителиальных клетках кишечника с последующей колонизацией;
- стабилизировать кишечную микрофлору;
- быть не патогенными;
- сохранять жизнеспособность, как в пищевых продуктах, так и в процессе получения фармакопейных лиофилизированных препаратов;
- быстро размножаться, колонизируя кишечный тракт;
- персистировать с проявлением родовых свойств пробиотических препаратов.
Данным критериям в наибольшей степени соответствует автохтонная группа содружественных микроорганизмов, включающая такие виды постоянных обитателей кишечной экосистемы, как лакто-и бифидобактерии, кишечная палочка [28, 29].
Микроорганизмы, которые используются для получения пробиотических препаратов, также должны удовлетворять и следующим требованиям:
- быть нормальными обитателями желудочно-кишечного тракта здоровых животных, непатогенными и нетоксичными;
- в случае приготовления пробиотических препаратов, используемых в составе кормов для крупного рогатого скота, быть
- переносить пассаж через желудок и метаболи-зировать в кишечнике моногастричных животных и птицы, увеличивая их рост или резистентность к заболеванию;
- быть способными к адгезии на эпителии и приживлению в пищеварительном тракте, где высоки ферментативные активности, связанные с перевариванием кормов, и агрессивная среда;
- быть стабильными при хранении и длительное время оставаться жизнеспособными в производственных условиях.
При выборе культур производственных штаммов необходимо учитывать следующие технологические критерии, по которым должны оцениваться штаммы [30, 31]:
- пробиотический штамм должен обладать высокой скоростью роста, размножения, способностью к быстрому накоплению бактериальной биомассы - не
менее (1-2)-109 КОЕ-мл-1 и различных биологически активных веществ;
- быть абсолютно безвредным для людей, животных и окружающей среды;
- быть стабильным в отношении продуктивности и требований, определенных технологическими условиями культивирования;
- хорошо расти при использовании сравнительно дешевых и доступных питательных сред, таких как солянокислотные или панкреатические гидролизаты сои, казеина, рыбокостной муки и т.п.;
- быть фагоустойчивыми;
- обладать устойчивостью к воздействию неблагоприятных факторов длительного хранения-не менее одного года;
- желательно и целесообразно использование термофильных, ацидофильных, алкалофильных или антибиотико-резистентных штаммов, что облегчает поддержание требований санитарии в условиях биотехнологического производства [32-34].
Биотехнологические производства являются экономически эффективными и выгодными, если данные производства низко затратные, экологически безопасные, выполняются при использовании современных методов утилизации промышленных и растительных отходов. Для обоснованного включения микробных культур в состав пробиотических препаратов, должны быть проведены многосторонние теоретические и экспериментальные исследовательские работы по оценке их специфической активности и биологической безопасности.
Таким образом, при создании новых видов бактериальных препаратов выбор штаммов необходимо вести с учетом всего комплекса специфических биологических особенностей микроорганизмов, а также особенностей их последующего назначения и клинического использования.
Большинство бактерий, обладающих пробиоти-ческими свойствами, являются представителями родов Lactobacillus и Bifidоbacterium. Кроме того, это представители родов Prоpiоnibacterium, Ente^^ccm, Escherichia, Leucоnоstоc, Pedtomccus, дрожжей рода Saccharomyces. Эффективность биологических препаратов усиливается при проведений комбинирования нескольких видов микроорганизмов, принадлежащих к разным родам [35].
По виду и количеству используемых штаммов пробиотические препараты подразделяют на четыре поколения [4, 36]:
К I поколению относятся классические монокомпонентные препараты, содержащие один штамм бактерий: бифидобактерии и молочнокислые бактерии, в частности лактобациллы [37];
К II поколению относятся самоэлиминирующиеся антагонисты, представители рода Bacillus, в основном В. subtilis, B. licheniformis такие как биоспо-рин, бактисубтил;
К III поколению относятся комбинированные препараты, состоящие из нескольких видов штаммов бактерий (поликомпонентные) или включающие добавки, усиливающие их действие, такие как аципол, линекс, бифи-форм;
К IV поколению относятся иммобилизованные на сорбенте живые бактерии, представители нор-мофлоры: сорбированные бифидосодержащие про-биотические препараты, такие как бифидумбактерин форте [38].
В настоящее время на рынке пробиотических препаратов более востребованы комбинированные препараты - препараты содержащие микроорганизмы разных видов и штаммов. Пробиотические препараты чаще всего комбинируют с пребиотическими препаратами.
Пробиотические препараты - это один из многозначимых товаров, как на мировом рынке, так и на отечественном рынке. Объем продаж пробиотиче-ских препаратов оценивается в миллиарды долларов в год.
На практике пробиотические препараты применяют: в скотоводстве: при выращивании телят, поросят, лечении коров и свиноматок; в птицеводстве: при разведении кур, гусей, перепелов, уток; в прудовом рыбоводстве.
Для повышения перевариваемости и усвояемости кормов, стимуляции роста и развития животных, повышения неспецифического иммунитета используются как пробиотические, ферментные, пребиоти-ческие и комбинированные ферментно-пробиотические препараты, так и комплексные про-биотические препараты, обогащенные фитокомпо-нентами [38, 39-41].
Пробиотические препараты положительно влияют на организм животных, способствуют восстановлению пищеварения, биологического статуса, иммунной системы, повышают эффективность вакцинаций. Применение пробиотических препаратов значительно сокращают расходы на лечение заболеваний у животных, повышают продуктивность последних и улучшает качество продукции [38].
Так по результатам многих исследований включение пробиотических препаратов в систему выращивания молодняка свиней приводит к стабилизации пищеварительных процессов, уменьшению заболеваемости желудочно-кишечными заболеваниями, положительно влияют на интенсивность роста молодняка, сохранность, продуктивность, снижают затраты на корма и себестоимость продукции повышая экономическую эффективность работы агропромышленных комплексов [42-44].
Пробиотические препараты широко применяются в растениеводстве, садоводстве для расширения арсенала экологически безопасных средств:
- в качестве ростостимулирующих, анти стрессовых препаратов и для комплексного управления ростом и развитием растений - при производстве
посадочного материала земляники [45];
- для биологического контроля септориоза черной смородины в условиях западной Сибири [46];
- для подавления развития пурпуровой пятнистости и серой гнили малины [47];
- для снижения распространения заболевания корнеедом проростков сахарной свеклы [48];
- против возбудителей корневой гнили зерновых культур для защиты урожая от вредных организмов [49];
- для обработки семян злаковых растений пшеницы кукурузы с целью увеличения урожайности, улучшения показателей структуры урожая, повышения устойчивости растений [50-54].
Пробиотические препараты также используются для обработки твердого или жидкого навоза. Про-биотические препараты являются хорошими средствами для переработки биодеградируемых отходов пищевой, мясной, молочной промышленности, сточных вод, городских свалок, активного ила и т. д. [4]. Так для очистки почвы от нефтяных загрязнений в почву вносят помет птиц после применения птицами пробиотических препаратов, что позволяет снизить концентрацию нефти в почве в течение 3 месяцев летнего периода [55].
О профилактическом значении пробиотических препаратов свидетельствует в последнее время наличие устойчивой ситуации на рынке разнообразных продуктов, содержащих живые бактерии, а также публикации многих авторов, подтверждающие с научной точки зрения высокую эффективность действия смешанных культур [56]. Как правило в качестве пробиотических культур все больше стали использоваться спорообразующие бактерии, в особенности бактерии рода Bаcillus [26, 57, 58], а проводимые многочисленные экспериментальные микробиологические и фармакологические экспериментальные исследовательские работы подтверждают использование бактерий рода BаcШus, как наиболее значимой группы микроорганизмов для конструирования современных пробиотических препаратов [59].
Литература
1. Б.А. Шендеров, И.С. Куралев, Педиатрия для практикующих врачей 4, 33-45, (2012).
2. А. Шимкус, В. Юкна, Пробиотики, пребиотики, син-биотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы: Сб. матер. Междунар. конфер., 167-168, (2004).
3. Т.В. Бурцева, Ветеринария 7(113), 15-17, (2013).
4. Р.Ф. Белов, дис. канд. сельск. наук. - Саранск, 2015. 131 с.
5. E. Ме1сЬтко1Г, United Kingi^m: Williem Нететапп, 2004, 43 с.
6. Н.И. Урсова, Педиатрическая фармакология 10 (2), 4656, (2013).
7. М.В. Маевская, РЖГГК 6, 65-72, (2009).
8. А.И. Хавкин, Н.С. Жихарева, Русский медицинский журнал. Детская гастроэнтерология и нутрициология 12 (16), 3-6, (2004).
9. Е.А. Корниенко, Методические рекомендации, Санкт-Петербург, 2001, 13 с.
10. А.И. Хавкин, Принципы коррекции: Методические рекомендации, Москва, 2004, 40 с.
11. R.B. Рагкег, Anim. Nutr. НеаЖ29, 4-8, (1974).
12. С.Н. Киппер, Е.В. Владимирский, Л.П. Ларионов, Материалы межрегиональной научно-практ. конф., 3-14, (2004).
13. Н.А. Забокрицкий, дис. докт. мед. наук.- Екатеринбург, 2014. 488 с.
14. С.Н. Киппер, дисс. докт. мед. наук, Ур. гос. мед. акад., Екатеринбург, 2000. 245 с.
15. Н. Вертхаймер, ЗАО «Издательский дом Ридерз Дайджест», Москва, 2005, 528 с.
16. М.Д. Машковский, В кн. Лекарственные средства. Новая волна, Москва, 2012. 1216 с.
17. T.P. Ьуош, R.J. Folbn, ШогМ Brntech. 2(7), 69-80, (1986).
18. The United Stаtes Phаrmаcоpeiа. The №йовд1 Fоrmulаrу (Phаrmаceuticа1 Dоsаge Fоrm). -USP -23. -NF18. -1995. -P.1949-1799.
19. Н.В. Литусов, И.М. Донник, И. А. Шкуратова, О.В. Седова, Методические рекомендации «Использование препаратов не специфической защиты в птицеводстве» 2, 17-29, (2005).
20. Н.А. Забокрицкий, дисс. канд. мед.наук, Ур. гос. мед. акад., Челябинск, 2006. 192 с.
21. Н.А. Забокрицкий, Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке»17, 5, 30-39, (2015).
22. Пат. Российская Федерация 1722502 (1992).
23. Пат. Российская Федерация 2132196 (1996).
24. Пат. Российская Федерация 2035185 (1992).
25. И.Б. Сорокулова, В.А. Белявская, В.И. Масычева, В.В. Смирнов, Вестник Российской академии медицинских наук 3, 46-49, (1997).
26. Л.Ф. Бакулина, И.В. Тимофеев, Н.Г. Перминова, А.Ф. Полушкина, Н.И. Печоркина, Биотехнология 2, 48-56, (2001).
27. Т.А. Сафонов, Т.А. Калинина, В.П. Романова, Ветеринария 7-8 (3), 3-34, (1992).
28. R. Fuller, G.R. О^оп, Clin. МюгоЪМаМ Infect. 4, 477480, (1998).
29. G.R. Gibscn, M.B. Rоberfrоid, J. Nutr. 125, 1401-1412, (1995).
30. W. Messens, L.D. V^st, Intern. J. Fооd МюгоЫо1. 72 (12), 31-43, (2002).
31. А. Atrin, N. Rekhif, A.J. Мок, Intern. J. Fооd Microb^l. 68, 93-104, (2001).
32. Н.А. Забокрицкий, Научные труды XI международного конгресса «Здоровье и образование в XXI веке» Научные и прикладные аспекты концепции здоровья и здорового образа жизни», 212-214, (2010).
33. А.В. Молдованов, Н.А. Забокрицкий, Е.С. Филиппова, Актуальные вопросы современной медицинской науки и здравоохранения. Материалы 65-йвсероссийскойнаучно-практическойконференциимолодыхученыхистудентовсм еждународнымучастием, 654-656, (2010).
34. И.Я. Руденко, Б.И. Херодинов, Всб. Оценкаклиническойэффективностиоригинальногожидко голактобактерина.Инфектология, достижения и перспективы, Санкт-Петербург, 1996. С. 184-185.
35. Е.С. Филиппова, Н.А. Забокрицкий, А.В. Молдованов,
Научн. Журнал Биомедицина (ISSN 2074-5982). М.: «Научный центр биомедицинских технологий РАМН» 5, 142-144, (2010).
36. В.В. Смирнов, Н.К. Коваленко, В.С. Подгорский, И.Б. Сорокулова, Микробиологический журнал Т. 64, 4, 6280, (2002).
37. А. Т. Слабоспицкая, Микробиологический журнал Т. 57, 1, 71-75, (1995).
38. Н.А. Ушакова, Р.В. Некрасов, В.Г. Правдин, Л.З. Кравцова, О.И. Бобровская, Д.С. Павлов, Фундаментальные исследования 1, 184-192, (2012).
39. Т.Н. Грязнева, Зоотехния 8, 15-16, (2005).
40. И. Егоров, П. Паньков, Б. Розанов, Птицеводство 8, 3233, (2004).
41. В. Правдин, Н. Ушакова, С. Пономарев, Комбикорма 8, 58-60, (2009).
42. А.Н. Панин, Н.И. Малик, Ветеринария 7, 3-6, (2006).
43. А.Г. Семенова, дисс. канд. вет. наук, Чувашская
государственная сельскохозяйственная академия, Чебоксары, 2011. 136 с
44. И.Н. Токарев, А.В. Близнецов, С.Р. Ганиева, Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана 3, 275-281, (2014).
45. А.А. Беляев, Т.В. Шпатова, М.В. Штерншис, В.И. Лу-тов, А.А. Леляк, А.И. Леляк, В.В. Юдушкин, Достижения науки и техники АПК 3, 16-19, (2012).
46. Т.В. Шпатова, М.В. Штерншис, А.А. Леляк, А.И. Леляк, Сельскохозяйственные науки 1, 13-16, (2011).
47. Ж.Н. Калацкая, Н.А. Ламан, О.В. Молчан, Микробные биотехнология: фундаментальные и прикладные аспекты 1, 91-92, (2015).
48. М.В. Штерншис, А.А. Беляев, Т.В. Шпатова, В.И. Лу-тов, А.А. Леляк, А.И. Леляк, Достижения науки и техники АПК 10, 8-10, (2011).
49. П.А. Гуревич, В.М. Крутьков, Б.П. Струнин, М.Г. Тимофеева, Г.Э. Актуганов, А.М. Колбин, Т.Б. Пахомова, Вестник Казанского технологического университета 15 (11), 137-139, (2012).
50. А.А. Егоршина, Р.М. Хайруллин, М.А. Лукьянцев, З.М. Курамшина, Ю.В. Смирнова, Биология 4(2), 172181, (2011).
51. Р.М. Хайруллин, Т.С. Минина, Р.Ш. Иргалина, И.А. Загребин, Н.А. Уразбахтина, Вестник ОГУ 2, 133-137, (2009).
52. З.М. Курамшина, Ю.В. Смирнова, Р.М. Хайруллин, Вестник Башкирского университета 18 (1), 73-76, (2013).
53. А.А. Рой, Л.А. Пасичник, Л.С. Церковняк, С.Ф. Ходос, И.К. Курдиш, Микробиологический журнал 74 (5), 7480, (2012).
54. О.Н. Усова, А.А. Леляк, Земледелье и растениеводство 10, 10-12, (2011).
55. Пат. Российская Федерация 2361686 (2010).
56. И.А. Миннегараев, О.В. Федорова, Р.Р. Рафикова, А.И. Назмиева, Р.Т. Валеева, С.Г. Мухачев, Е.Н. Нуруллина,
Материалы XIV Международной конференции молодых
ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, Россия, Май 13-14, 2015) . Казань, 2015. С. 112-113.
57. В.М. Бондаренко, А.А. Воробьев, Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 1, 84-92, (2004).
58. В.Д. Похиленко, В.В. Перелыгин, Химическая и биологическая безопасность 2, 32-33, (2007).
59. Н.А. Забокрицкий, Журнал научных статей «Здоровье и образование в XXI веке» (Серия медицина) 14 (2), 4950, (2012).
© О. В. Федорова - магистрант гр. 615-М9 каф. химической кибернетики КНИТУ; З. С. Юнусова - магистрант гр. 615-М9 той же кафедры; М. Ю. Шурбина - магистрант гр. 615-М9 той же кафедры; Р. Т. Валеева - канд. техн. наук, доцент той же кафедры, vа1гt2008@rаmЪ1er.ru.
© О. V. Еейогоуа - mаster, Depаrtment оf Chem^l Cуbernetics, KNRTU; Z. S. Уипшоуа - mаster, Depаrtment оf Chem^l Cуbernetics, KNRTU; M. Y. Shurbina - master of first course, Department of Chemical Cybernetics, KNRTU; R. T. Vаleevа -cаndidаte оf chem^l science, аssоciаte Prоfessоr, Depаrtment оf Chem^l Cуbernetics, KNRTU, vа1гt2008@rаmЪ1er.ru.
