для каких медицински значимых бактерий типично образование спор

Для каких медицински значимых бактерий типично образование спор

Некоторые бактерии в неблагоприятных условиях способны образовывать особые защитные формы — споры [от греч. sporos, семя]. Споры характеризуются высоким коэффициентом светопреломления и располагаются внутриклеточно, поэтому их также называют эндоспоры, а образующие их бактерии — спорангии.

Споры образуются лишь внутри вегетирующей бактериальной клетки, и каждая клетка образует одну эндоспору. Спорообразование наблюдают у небольшой группы эубактерий, из патогенных для человека — лишь у видов Clostridium и Bacillus. На долю споры приходится большая часть сухой массы клетки-спорангия, хотя пс объёму спора в 10 раз меньше объёма материнской клетки.

Споры— особая форма покоящихся клеток со сведённой к нулю метаболической активностью. Они резистентны к нагреванию, радиации, высыханию и воздействию химических веществ. Благодаря этим свойствам, спорь могут длительно сохраняться и обеспечивать сохранение вида в неблагоприятных условиях. Например, в почве, приставшей к растениям гербариев ботанического сада Кью Гарденс (Лондон), пролежавших 200-300 лет, обнаружены жизнеспособные споры Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis. Предположительно в сухой почве некоторое количество спор может сохраняться до 1000 лет, но уже через 50 лет хранения 90% спор теряет жизнеспособность. Основное значение спор в выживаемости бактерий определяет их терморезистентность. Устойчивость к нагреванию (а некоторые споры выдерживают даже кипячение в течение нескольких часов! обеспечивает кальциевая соль дипиколиновой (пиридин-2,б-дикарбоновой) кислоты, составляющая 10-15% общей массы споры. Единственный фактор, к действию которого споры абсолютно лабильны — открытый огонь.

Как тут не вспомнить гётевского Мефистофеля и его рассуждения о неистребимости жизни: «. всё в мире так ведётся, что в воздухе, в воде и на сухом пути, в тепле и в холоде зародыш разовьётся; один огонь ещё, спасибо, остаётся, а то бы убежища, ей-богу, не найти».

Помимо эндоспор у некоторых бактерий существуют другие покоящиеся формы — экзоспоры (известны только для метанокисляющих бактерий) и цисты (шарообразная толстостенная клетка у видов Azotobacter). Аналогичные клетки миксобактерий называют миксоспорами. Для медицински значимых микроорганизмов перечисленные типы спорообразования не характерны.

Источник

Для каких медицински значимых бактерий типично образование спор

Процесс споруляции (спорообразования) начинается сразу после возникновения дефицита питательных веществ и продолжается приблизительно 8 ч. Никаких внешних источников питания или энергии при этом не требуется. Споруляцию стимулирует внесение в среду глюкозы, фосфора и NH4; угнетает внесение пептона лактозы, NaCl, CaCl2 (у бактерий рода Bacillus— DL-аланина).

Споруляция контролируется особыми генами. Их число вариабельно у различных видов и может достигать 70. Для спорообразования важна индукция гена spoO. Его транскрипция запускает последовательную транскрипцию всех остальных необходимых генов (оперонов). Детали спорообразования служат видовыми признаками, но его принципиальные закономерности одинаковы для всех бактерий.

Подготовительная стадия споруляции сопровождается прекращением деления и увеличением количества липидных включений.

Рис. 4-14. Расположение спор у бактерий.

Стадия предспоры споруляции обычно начинается бурно. В клетке появляется эллиптическая оболочка, окружающая участок цитоплазмы с изменёнными плотностью и тинкториальными свойствами. Подобное образование обозначают терминами «предспора», или «примордиальная спора».

Третья стадия споруляции включает появление оболочки (обычно в течение 10 мин после образования предспоры) и ещё большее увеличение коэффициента светопреломления.

Стадия созревания споры сопровождается её уплотнением и снижением метаболической активности клетки.

Споры могут располагаться центрально, субтерминально или терминально (рис. 4-14). У видов Bacillus диаметр споры не превышает ширины клетки, тогда как у многих видов Clostridium — значительно превышает. В ряде случаев клетка приобретает весьма характерный вид, нередко являющийся диагностическим признаком. Например, терминально расположенные споры у возбудителя столбняка придают бактериям вид «теннисных ракеток».

Поскольку споры сильно преломляют свет, то распознавание их при микроскопии не представляет затруднений, В спорных случаях прибегают к специальным методам окрашивания.

Источник

Для каких медицински значимых бактерий типично образование спор

Споры – форма покоящихся грамположительных бактерий. Споры образуются при неблагоприятных условиях существования бактерий (высушивание, дефицит питательных веществ и др.). При этом внутри одной бактерии образуется одна спора. Образование спор способствует сохранению вида и не является способом размножения. Спорообразующие палочковидные аэробные бактерии, у которых размер споры не превышает диаметр клетки, называются бациллами. Спорообразующие палочковидные анаэробные бактерии, у которых размер споры превышает размер бактериальной клетки, называются клостридиями.

Схема образования споры (по Г.Шлегелю). А и Б – образование септы. В и Г – окружение протопласта споры мембраной материнской клетки. Д – формирование кортекса и оболочек споры. Е – схема строения зрелой споры: 1 – цитоплазма с нуклеоидом; 2 – ЦМ споры; 3 – клеточная стенка споры; 4 – кортекс; 5 – внутренняя оболочка споры; 6 – наружная оболочка споры; 7 – экзоспориум.

Процесс спорообразования (споруляция) проходит ряд стадий. Вначале на одном из полюсов бактериальной клетки происходит конденсация нуклеоида и отделение его за счет образования септы. Затем ЦПМ начинает обрастать образовавшийся протопласт споры и возникает складка, состоящая из двух слоев ЦПМ, позднее они сливаются, в результате образовавшаяся предспора оказывается окруженной двойной оболочкой. Между обращенными друг к другу мембранами образуется зародышевая стенка, кортекс, а также расположенные снаружи от мембран наружная и внутренняя оболочки.

Протопласт споры содержит ЦПМ, цитоплазму, хромосому, все компоненты белоксинтезирующей системы и анаэробной энергообразующей системы. Стенка споры непосредственно окружает внутреннюю мембрану и представлена пептидогликаном, из которого формируется клеточная стенка прорастающей клетки. Кортекс – самый толстый слой оболочки споры, чувствительный к лизоциму. Оболочка споры построена из кератиноподобного белка. Плохая проницаемость ее определяет высокую устойчивость споры к действию различных химических веществ. Экзоспорий – липопротеиновая оболочка, содержащая немного углеводов. В состав споры входит дипиколиновая кислота, обусловливающая термоустойчивость споры. Затем вегетативная часть клетки отмирает, и спора сохраняется во внешней среде в течение длительных сроков.

Clostridium tetani. Электронная микроскопия. Стадии образования споры. Н – нуклеоид; СО – споровая оболочка; СПР – спорангий. Х80000.«Авакян А.А., Кац Л.Н., Павлова И.Б. Атлас анатомии бактерий, патогенных для человека и животных. М «Медицина».-1972.-183 с.»

Способность ряда патогенных бактерий образовывать длительно сохраняющиеся во внешней среде споры, обладающие высокой термоустойчивостью, обусловлена низким содержанием воды, повышенной концентрацией кальция, структурой и химическим составом ее оболочки.

В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активацию, инициацию, прорастание. При этом из одной споры образуется одна бактерия. Прорастание споры происходит в течение 4-5 ч, в то время как образование споры продолжается 18-20 ч.

Спорообразование, форма и расположение спор в клетке (вегетативной) является видовым свойством бактерии, что позволяет отличать их друг от друга. Форма спор может быть овальной, шаровидной, расположение в клетке – терминальное, т.е. на конце палочки (возбудитель столбняка), субтерминальное – ближе к концу палочки (возбудитель ботулизма) и центральное (сибиреязвенная бацилла).

Споры можно выявить при обычном окрашивании бактериальной клетки в виде не окрашенной области внутри бактериальной клетки и по методу Ожешко.

Источник

Газета «Новости медицины и фармации» 18(259) 2008

Вернуться к номеру

Пробиотики на основе спорообразующих бактерий и их безопасность

Авторы: В.Д. ПОХИЛЕНКО, В.В. ПЕРЕЛЫГИН, ГНЦ прикладной микробиологии и биотехнологии, отдел биотехнологий, пос. Оболенск, Московская обл.

Версия для печати

О пользе для здоровья пробиотиков свидетельствуют наличие устойчивого рынка разнообразных продуктов, содержащих живые бактерии, а также многочисленные публикации, подтверждающие с научной точки зрения механизмы пробиозиса — выгодного содружества животных организмов с определенными группами автохтонных микроорганизмов. Хотя большинство бактерий, обладающих пробиотическими свойствами, являются представителями семейств Lactobacillus и Bifidobacterium, все чаще в таком качестве стали использоваться и спорообразующие бактерии, в особенности из рода Bacillus. Несмотря на то что ученые все еще спорят о правомерности принудительного насаждения нормальной микрофлоры, в продажу выпускается огромное количество лекарственных средств, биологически активных добавок и продуктов функционального питания, которые содержат не только молочнокислые, но и спорообразующие бактерии пробиотического действия. Всемирная организация здравоохранения совместно с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных наций разработала четкие рекомендации по оценке продуктов пробиотического направления. Так, бактерии, входящие в состав такого рода продуктов, рекомендовано депонировать в международно признанном депозитарии микроорганизмов, идентифицировать валидированными методами, а их пробиотические свойства и безопасность должны быть доказаны экспериментами на лабораторных животных и подтверждены клиническими испытаниями. В этом обзоре представлены данные литературы, посвященные характеристике, эффективности и безопасности различных представителей спорообразующих бактерий, используемых в качестве пробиотиков.

Традиционные и новые взгляды на качественный состав пробиотиков

Обнаруженный И.И. Мечниковым еще в начале ХХ века положительный эффект от приема простокваши с живыми лактобактериями, состоявший в улучшении здоровья потребителей в процессе модификации кишечной микрофлоры, был обозначен как пробиозиз (probiosis). Феномен пробиозиза определяется как «ассоциация двух организмов, которая стимулирует жизненные процессы каждого из них» [1], а «живая микробная кормовая добавка, которая оказывает полезное действие на животное-хозяина путем улучшения его кишечного микробного баланса» [2], получила название пробиотика. Чтобы быть включенными в группу пробиотиков, микроорганизмы должны соответствовать следующим критериям: 1) выживать при пассировании через желудочный тракт, что предполагает их резистентность к кислоте и желчи; 2) адгезироваться на эпителиальных клетках кишечника с последующей колонизацией; 3) стабилизировать кишечную микрофлору; 4) не иметь признаков патогенности; 5) сохранять жизнеспособность как в пищевых продуктах, так и в процессе получения фармакопейных лиофилизированных препаратов; 6) быстро размножаться, колонизируя кишечный тракт; 7) персистировать с проявлением родовых свойств пробиотиков. Указанным критериям в наибольшей степени соответствует автохтонная группа содружественных микроорганизмов, включающая такие постоянные обитатели кишечной экосистемы, как лакто- и бифидобактерии, кишечная палочка [3, 4].

Как показали практические наблюдения, пробиотические эффекты могут быть вызваны и некоторыми группами аллохтонных микроорганизмов. Примером тому служит пробиотическое использование культуры дрожжей Saccharomyces boulardii, которые не являются нормофлорой желудочно-кишечного тракта человека, но вместе с тем способны предотвращать повторение псевдомембранозного колита, вызываемого Clostridium difficile. Протеаза, секретируемая S.boulardii, разрушает токсин Cl.difficile, образуемый на поверхности эпителиальных клеток кишечника [5]. Оказалось, что некоторые представители обширной группы спорообразующих бактерий — Bacillus, Brevibacillus, Clostridium, Sporolactobacillus — способны предотвращать кишечные расстройства и порой даже в большей степени, чем традиционные пробиотики на основе лакто- и бифидобактерий [6–11]. Вместе с тем спорообразующие бактерии в качестве пробиотиков применяются все же реже и с большими ограничениями, чем лакто- и бифидобактерии. Главными сдерживающими факторами являются родство спорообразующих бактерий с патогенными и токсигенными видами, такими как Bacillus anthracis, Clostridium рerfringens, С.botulinum, а также то, что они в большинстве чужеродны микрофлоре кишечного тракта.

Основной целью данной работы является анализ данных, посвященных исследованию свойств и безопасности спорообразующих бактерий как пробиотиков.

Пробиотические препараты на основе спорообразующих бактерий

Способность спорообразующих бактерий оказывать пробиотическое действие привела к разработкам на их основе препаратов, отнесенных к поколению так называемых самоэлиминирующихся антагонистов [12]. В итоге на сегодняшний день в мире создано более полусотни таких препаратов, которые полностью или частично составлены на основе спороформирующих бактерий (табл. 1 и 2). В табл. 1 представлены общие сведения по номенклатуре наиболее известных препаратов на основе спорообразующих бактерий, выпускаемых за рубежом. В истории этих препаратов имели место некоторые вольности в названии видов и штаммов микроорганизмов, что вносило путаницу при повторном анализе их составов (табл. 1). В связи с этим, чтобы избежать дальнейших ошибок, были разработаны положения о современной номенклатуре микроорганизмов (List of Bacterial names with Standing in Nomenclature, LBSN), которые можно найти на сайте www.bacterio.net [13].

Российскими учеными заявлены на сегодняшний день около 25 наименований препаратов на основе представителей рода Bacillus и других спорообразующих микробов, и часть из них производится для нужд медицины и ветеринарии (табл. 2).

Бактиспорин, представляющий собой лиофилизированные живые бактерии B.subtilis штамма № 3Н [14], выпускается Государственным институтом кровезаменителей и медпрепаратов (г. Москва) и в ГУП «Иммунопрепарат» (г. Уфа). Являясь препаратом широкого спектра действия и обладая устойчивостью к ряду антибиотиков, он показан при острых кишечных инфекциях (в том числе дизентерии, сальмонеллезе); дисбактериозе кишечника различного генеза (в том числе с аллергодерматозом и пищевой аллергией); бактериальном вагините, а также в профилактике гнойно-септических осложнений в послеоперационном периоде [15, 16].

Споробактерин жидкий и лиофилизированный разрешен для клинического применения приказом № 353 МЗ РФ с теми же показателями, что и Бактиспорин [19]. В 1 мл жидкой формы препарата содержится 10 млрд живых микробных тел (споры и палочки) штамма B.subtilis 534, его производит ООО «Бакорен», г. Оренбурга [20].

Научно-производственная фирма «Исследовательский центр» и ООО «Соджи» (г. Кольцово, Новосибирск) с 1997 г. выпускает пробиотики серии «Ветом», а также Субалин и Коредон (табл. 2). Отличительной особенностью этих препаратов является использование рекомбинантного штамма ВКПМ В-7092 культуры B.subtilis с плазмидой рВМВ 105, способного продуцировать человеческий лейкоцитарный альфа-2-интерферон [21]. Препараты указанной серии успешно применяются для профилактики и лечения диарей, бактериальных, вирусных и паразитарных болезней, для коррекции иммунодефицитных состояний и улучшения функционирования желудочно-кишечного тракта сельскохозяйственных, домашних и диких животных (в том числе птицы и пушных зверей), а также для стимуляции роста и развития молодняка, получения дополнительных привесов животных и т.д. [22].

Препарат медицинского назначения Биоспорин создан в Киевском НИИ микробиологии и вирусологии им. Д.К. Заболотного на основе природных штаммов B.subtilis и B.licheniformis и производится в Днепропетровском ОАО «Днепрофарм» [23, 24]. Биоспорин предназначен для лечения детей и взрослых, страдающих острыми кишечными инфекциями (ОКИ) различных форм тяжести, вызванными патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, для лиц, перенесших ОКИ, для коррекции микрофлоры кишечника при дисбактериозах, возникших в результате антибиотикотерапии, и пр. [25].

ГУДП «Биофаг» и ГУП «Иммунопрепарат» (г. Уфа) выпускают лечебные препараты Витаспорин и Споровит на основе штаммов B.subtilis 11В ВКМ В-2218Д и B.subtillis 12B соответственно [26]. Первый из них используется в медицине, второй — для домашних животных, пушных зверей. Для лечения неинфицированных ран, гнойно-некротических процессов, ожогов и дерматитов у животных изготавливается мазь Биосептин, которая содержит споры B.subtilis и B.licheniformis [27].

Центром медико-ветеринарных экологических исследований (ЦМВЭИ) совместно с Всероссийским государственным НИИ контроля, стандартизации и сертификации ветеринарных препаратов (ВГНКИ) Минсельхоза РФ разработаны пробиотические добавки Интестевит [28] и Биокорм Пионер [29]. Первый препарат содержит сухие культуры Bifidobacterium globosum, Enterococcus faecium и Bacillus subtilis, второй — два штамма B.subtilis. Они предназначены для профилактики и лечения желудочно-кишечных заболеваний у молодняка животных, птиц, для коррекции микробного пейзажа после антибиотико- и химиотерапии, а также для повышения сохранности животных и птицы [30].

Для лечения и профилактики дисбактериозов и аллергий у животных на основе штамма Bacillus spр. № ВКПМ В-4401 разработан препарат Бациллоспорин [31]. С такой же целью на основе генетически измененного штамма B.subtilis Волгоградским научно-исследовательским противочумным институтом создан лечебно-профилактический препарат РАС [16].

Фирмой «НИИ пробиотиков» (г. Москва) на основе B.subtilis и B.licheniformis (штаммы депонированы во Всероссийской коллекции микроорганизмов Федерального биологического центра РАН) разработан и выпускается препарат Субтилис. Он предназначен для профилактики и лечения дисбактериоза у животных, птиц и рыб, диареи, легочных инфекций, эндометритов, острых маститов у крупного рогатого скота, санации мест содержания животных [32].

На основе штаммов B.subtilis в Республике Саха (Якутия) был разработан и применяется для коррекции микробиоценоза гениталий у коров пробиотик Сахабактисубтил [33].

Целлобактерин — препарат, сочетающий свойства мощного кормового фермента (способен расщеплять подсолнечный шрот, повышать питательную ценность злаков) и пробиотика, стал продуктом совместной разработки ООО «Биотроф» (г. Санкт-Петербург) и НИИ сельскохозяйственной микробиологии [34].

Препарат Эндобактерин, созданный на основе штамма 535 Bacillus pulvifaciens, показан для профилактики и лечения бактериальных и грибковых инфекций у свиней, крупного рогатого скота, овец, коз, пушных зверей, домашних животных и птиц [35], а также мастита у коров [36]. Еще ранее на основе этого вида бацилл был запатентован препарат Ветбактерин, который рекомендовался для профилактики и лечения пневмоний, диспепсий, отечной болезни, маститов у животных [37]. Менее известны комплексные препараты, в состав которых помимо представителей рода Bacillus входили другие микроорганизмы. Так, С.Р. Резник и др. [38] описали синергидный эффект препарата Споролакт, полученного ими из смеси двух ранее известных — Бактерина-СЛ (B.subtilis 2335, B.licheniformis 2336) и Лактобактерина (Lb.fermentum). Бактоцеллолактин и Субтикол созданы на основе трех родов бактерий — B.subtilis, Lb.plantarum, Ruminicoccus albus и B.subtilis 3, E. coli M-17, B.licheniformis 31, соответственно [16].

Краткая характеристика спорообразующих бактерий

Род Bacillus. Этот род, насчитывающий 77 видов [13], объединяет обширную группу строго аэробных или факультативно анаэробных грамположительных хемоорганотрофных микроорганизмов палочковидной формы, образующих термоустойчивые эндоспоры. Типовой вид — B.subtilis (Ehremberg) Cohn 1872, 174 [39]. Примечательно, что B.subtilis и B.cereus стали известны как микроорганизмы, с помощью которых создавали анаэробные условия роста [40]. Особенностью этой группы бактерий является широкий диапазон G + C пар оснований — от 32 до 69 мольн. % [41].

Род Bacillus обычно связан с почвой, но его представители также выделяются из воды, пыли и воздуха. Эти бактерии могут вызывать порчу продуктов питания — картофеля, хлеба, молока. Терморезистентные споры бацилл, которые не погибают в процессе обезвоживания и попадают в готовые продукты, создают проблемы при производстве сухого молока. Представители Bacillus отличаются высоким и разнообразным спектром биологической активности. Часто обладая явным антагонизмом к патогенным микроорганизмам, они продуцируют целый ряд ферментов, лизирующих крахмал, пектины, целлюлозу, жиры, белки, производят различные аминокислоты и антибиотики [42–44]. На Востоке вошло в традицию использование бацилл при ферментации некоторых продуктов питания. Например, при помощи штамма Bacillus natto (subtilis) готовят национальное японское блюдо натто — специальным образом ферментированные бобы [45]. В отношении кишечного тракта человека виды Bacillus являются аллохтонными микроорганизмами, которые попадают туда в результате либо случайного поедания, либо осознанного употребления в пищу ферментированных продуктов питания.

Несмотря на то что представители Bacillus в норме не колонизируют кишечный тракт у человека и не являются его обитателями, тем не менее существует более двух десятков пробиотических препаратов, полученных на основе таких видов, как coagulans, subtilis, clausii, cereus, toyoi, lichemiformis, mesentericus, polymyxa и др. [46] (табл. 1). К сожалению, не всегда точно в них указывались названия использованных штаммов. Так, в препарате якобы на основе Lactobacillus sporogenes фактически находилась культура Bacillus coagulans [47]. Такое название спорообразующей бактерии, ошибочно отнесенной к виду Lactobacillus, прослеживается от публикации в 1932 г. [6]. Проверка семи препаратов споровых пробиотиков на идентичность названий показала, что только один из них соответствовал заявленному составу [17, 18]. Дело в том, что идентификация представителей рода Bacillus, изначально основанная на фенотипичных признаках, всегда была недостаточно точна. Но и более прогрессивный генетический подход к идентификации на основе последовательности 16 рРНК также оказался перед проблемой неразличимости некоторых видов [48].

Род Brevibacillus. Этот род аэробных спорообразующих бактерий возник после повторной генетической классификации штаммов, ранее входивших в группу Bacillus brevis [49]. В настоящее время все 10 видов (brevis, agri, centrosporus, choshinensis, parabrevis, reuszeri, formosus, borstelensis, laterosporus, thermoruber) официально признаны представителями рода Brevibacillus.

Пробиотические свойства представителей рода Brevibacillus исследованы мало. Тем не менее на основе бревибацилл уже созданы два пробиотика (табл. 1). Было обнаружено, что культура Br.laterosporus обладает ларвицидной активностью, а штаммы Br.agri, Br.brevis и Br.laterosporus даже опасны для человека. Показано, что штаммы Br.laterosporus отличаются значительным генетическим разнообразием — у 29 из них были выделены 14 отдельных фрагментов на хромосоме [50].

Род Clostridium. Спороносные бактерии, клетки которых при спорообразовании раздуваются в центре и приобретают форму веретена (Clostridium; от греч. kloster — веретено). В большинстве — анаэробы и хемоорганотрофы с бродильным типом метаболизма. Одни виды сахаролитические, другие — протеолитические, третьим свойственны в разной степени и те и другие качества. Некоторые виды фиксируют азот, сульфаты не восстанавливают, каталазы обычно не образуют. Встречаются в почве, осадках водоемов и в пищеварительном тракте человека и животных. Типовой вид — Clostridium butyricum Prazmowski, 1880, 24 [39]. В настоящее время описано около 60 видов.

Род Sporolactobacillus. Клетки прямые, подвижные, грамположительные, образуют эндоспоры. Хемоорганотрофы. Метаболизм бродильный. Гексозы расщепляют по типичному гомоферментативному пути с образованием одной лишь молочной кислоты. Каталазу не образует. Факультативно анаэробные или микроаэрофильные бактерии с температурой роста 35 °C. Типовой вид — Sporolactobacillus inulinus [55, 56]. К настоящему времени известны 5 видов Sporolactobacillus — Sp.inulinus, Sp.kofuensis, Sp.lactosus, Sp.nakayamae subsp. nakayamae, Sp.nakayamae subsp. racemicus, Sp.terrae. Для этого рода мольное содержание G + C пар составляет 38–40 %. Первоначально представителей Sporolactobacillus относили к роду Lactobacillus, но впоследствии их повысили до статуса рода, но уже в семействе Bacillaceae [57]. Различие Sporolactobacillus от рода Lactobacillus было выявлено по исследованию ДНК-ДНК гибридизации [58]. Кроме того, жирнокислотная конфигурация и изопреноид-хиноновые компоненты клеток Sporolactobacillus оказались общими с группой Bacillus и отличались от таковых у Lactobacillus [59–61]. Нам не удалось найти работы, посвященные использованию Sporolactobacillus как пробиотиков.

Аспекты влияния спорообразующих бактерий на макроорганизмы

Физиологические аспекты

Hyronimus и др. [62] в модельных экспериментах изучили устойчивость к кислоте и желчи вегетативных клеток 13 штаммов Sporolactobacillus, Bacillus laevolacticus, B.racemilacticus и B.coagulans. Они показали, что ни один из исследованных штаммов не выживал в течение 3 ч при рН = 2,0, тогда как pH = 3,0 в течение этого же времени переносили лишь штаммы B.laevolacticus и Sporolactobacillus. К 0,3% бычьей желчи были устойчивыми только B.racemilacticus и B.coagulans. Однако 3-часовая инкубация, использованная в данных опытах, была явно больше, чем требуется для прохождения желудка (обычно не более 1 ч). Следовательно, выводы этих исследователей не могут быть перенесены в реальные условия in vivo. В этом плане более убедительными были опыты Spinosa и др. [63], в которых авторы изучали судьбу спор B.subtilis и B.clausii после прохождения через желудок мышей. Показано, что споры двух видов бацилл выживали после прохождения желудочно-кишечного тракта, но их количество менее чем за неделю существенно снижалось. На этом основании авторы приходят к выводу, что спорообразующие представители рода Bacillus вряд ли обладают пробиотическим действием. К иным выводам пришли Casula и Cutting [64], показавшие способность спор B.subtilis к прорастанию в кишечном тракте у мышей, следовательно, и к осуществлению пробиотического эффекта. Они это доказали с помощью генно-инженерного химерного гена ftsH-lacZ, экспрессируемого только в растущих клетках. Судьбу спор B.subtilis после введения в желудок мышей также изучили Hoa и др. [65]. Они установили, что в некоторых экспериментах количество спор этого вида после 4 суток превышало ожидаемую величину. Эти результаты также указывают на возможность прорастания спор в вегетативные формы, хоть и в ограниченном количестве. Jadamus и др. [66] наблюдали прорастание спор B.cereus var. toyoi в кишечных образцах от бройлерных цыплят и поросят-сосунков. И.Г. Осипова и др. [67] после проведения доклинических испытаний двух новых препаратов — Витаспорин и Ирилис показали, что длительность персистирования в кишечнике B.subtilis, B.cereus, B.licheniformis, являющихся их основой, составляет от 7 до 24 суток в зависимости от вида и штамма бацилл. По утверждению этих исследователей, процесс прорастания спор сопровождается интенсивной продукцией ряда физиологически активных веществ — антибиотиков, лизоцима, аминокислот, витаминов, протеолитических ферментов [68]. Некоторые из них играют существенную роль в пищеварении. Авторы также отмечают весьма высокую антагонистическую активность споровых пробиотиков в отношении стафилококков, энтерококков и дрожжей — качество, отличающее их от пробиотиков на основе лакто- и бифидобактерий.

Действие на фекальную микрофлору

Adami и Cavazzoni [69] показали, что у поросят после применения с кормом Bacillus coagulans (около 10 11 КОЕ/кг корма) на фоне увеличения в фекалиях количества аэробных и анаэробных спорообразующих бактерий снизилось содержание лактококков, энтерококков и колиформных микроорганизмов. Hosoi и др. [45, 70] показали выборочное воздействие B.subtilis (natto) на фекальную микрофлору мышей. Этот микроорганизм независимо от диет не влиял на количество Enterobacteriaceae и Enterococcus spp., но подавлял представителей Bacteroidaceae и Lactobacillus. При введении убитых автоклавированием спор подобных изменений не наблюдалось. Как показали Guo и др. [71], в фекалиях свиней, которых кормили штаммом B.subtilis МА 139, наблюдалось на фоне существенного увеличения количества лактобацилл снижение кишечной палочки.

Продукция бактерицидных веществ

Бактерии рода Bacillus проявляют разнообразную антимикробную активность, связанную в первую очередь с продукцией почти 200 антибиотиков [68]. Наиболее известными их продуцентами являются B.subtilis, B.licheniformis, B.pumilus, B.polymyxa, B.circulans, B.laterosporus, B.cereits, B.brevis и др. Продуцируемые антибиотики — это полимиксины, бацитрацин, тиротрициновый комплекс, грамицидин С, субтилин, эдеин, микробациллин и др. В связи с токсичностью лишь часть из них допущена к применению в клинике. Вторую обширную группу антагонистически активных веществ составляют бактериоцины. Lee и др. [72] описали полифермитицин как термолабильный, чувствительный к протеиназе К пептид, который продуцирует штамм B.polyfermenticus, и ингибирующий другие виды Bacillus. Pinchuk и др. [73] выделили из штамма B.subtilis два бактерицидных вещества, отличающихся устойчивостью к нагреву, резистентных к протеазе и активных in vitro против Helicobacter pylori. Hyronimus и др. [74] открыли у B.coagulans бактериоциноподобный пептид коагулин, синтез которого был связан с плазмидой. Коагулин стабилен к нагреву, чувствителен к протеазе и обладает бактериоцидным действием в отношении Leuconostoc, Oenococcus, Listeria, Pediococcus и Enterococcus. Le Marrec и др. [75] охарактеризовали коагулин как 44-аминокислотный пептид с N-терминальной последовательностью, который был подобен педиоцину, полученному из Pediococcus acidilactici. Из молока и молочных продуктов Godic Torcar и др. [76] выделили штаммы Bacillus cereus, которые продуцируют бактериоцины с молекулярным весом от 1,0 до 8,0 кДа. К сожалению, авторы ограничились лишь изучением границ стабильности найденных бактериоцинов и спектром бактерицидной активности, обещая в дальнейшем продолжить свои исследования.

Несмотря на имеющиеся работы, демонстрирующие активность бациллярных бактериоцинов в опытах in vitro, исследований in vivo пока еще мало. Исключение составляют работы E.A. Svetoch и др. [77, 78], в которых из Bacillus и Paeinobacillus spp. были выделены и охарактеризованы 5 бактериоцинов (37, 114, 119, 592 и 602) класса 2. Они представляли собой пептиды с молекулярным весом около 3,5 кДа, активные против широкого спектра микроорганизмов, включая Campylobacter jejuni. После проверки их эффективности в опытах in vivo были сделаны выводы о реальной возможности применения бациллоцинов на бройлерных цыплятах с целью снижения колонизации их кишечника C.jejuni [78, 79].

Доказательства эффективности на животных

Важным шагом в оценке пробиотической эффективности препаратов является изучение их физиологической пользы на модельных животных. И.Б. Сорокулова и др. [80] исследовали эффективность против Campylobacter препаратов на основе Bacillus — Биоспорина, Субалина, Бактисубтила, Цереобиогена. В опытах in vitro только два препарата — Биоспорин, содержащий B.subtilis и B.licheniformis, а также Субалин на основе B.subtilis — ингибировали некоторые штаммы C.jejuni и C.coli. По результатам опытов на мышах, инфицированных кампилобактериями, авторы пришли к выводу об эффективности этих препаратов при пероральном применении. Hattori и др. [81] показали, что Bacillus coagulans P-22 ингибировали изменения, вызываемые Vibrio в кишечной ткани кроликов. И.Г. Осиповой и др. [67] были установлены весьма существенные различия адгезивной активности штаммов бацилл к эпителиальным клеткам кишечника мышей в зависимости от происхождения штаммов. При этом, как справедливо замечают авторы, высокая адгезивность к энтероцитам, равно как наличие гемолитической, гиалуронидазной и лецитиназной активности, следует расценивать как нежелательное явление для пробиотических бактерий.

Пробиотик Споровит, как было представлено в работе [82], наделяют уникальным сочетанием таких качеств, как избирательное подавление роста бактериальной, вирусной и грибковой флоры (кандидозы, трихофития, микроспория и др.), высокая ферментативная и биосинтетическая активность, безвредность для макроорганизма и его микрофлоры, высокая устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды.

Сравнительно часто в исследованиях по выяснению пользы пробиотиков для животных встречаются работы, в которых спорообразующие бактерии применяются как кормовая добавка. К примеру, Cavazzoni и др. [83] оценили эффективность Bacillus coagulans как стимулятор роста и компонент, улучшающий качество корма для птиц. В их экспериментах три группы цыплят в течение 49 дней кормили равным количеством корма и вместе с ним одной группе давали культуру B.coagulans, второй — антибиотик virginiamycin, а третьей — контрольной — только корм. В результате первая опытная группа, которой давали B.coagulans, превосходила контрольную и была эквивалентна или лучше группы, которой давали антибиотик. Stamati и др. [84] продемонстрировали, что добавка Bacillus toyoi в количестве 0,5 ´ 10 9 спор/г корма для свиней, начиная с последней стадии их беременности и в течение периода лактации, улучшила некоторые параметры крови и молока, привесы и здоровье поросят-сосунков.

Протеолитические, пектинолитические, липолитические и целлюлолитические способности бактерий рода Bacillus, затрагивая процессы пищеварения, могут приводить к нормализации внутренних процессов и функций макроорганизма — разрушать тромбы и гепарин, токсические продукты и аллергены, уменьшать образование холестериновых мицелл [68].

Влияние на иммунитет реципиента

Prokešova и др. [85] в экспериментах in vitro обнаружили, что споры Bacillus firmus, инактивированные теплом или формальдегидом, проявляют иммунную активность на моноядерных лимфоцитах человека. Muscettola и др. [86] показали, что препарат Enterogermina увеличивал продукцию интерферона ex vivo, стимулируя перитониальные клетки брюшины и селезенки. Ciprandi и др. [87] изучали действие спор и вегетативных клеток Bacillus clausii на пролиферацию T-клеток и выработку лимфокина моноклональными клетками, взятых от здоровых добровольцев. Было показано, что лишь вегетативные клетки стимулировали индуцированную митогеном пролиферацию моноядерных клеток. Ни споры, ни вегетативные клетки не изменили продукцию интерлeйкина-2 или γ-интерферона. Vacca и др. [88] исследовали иммуномодулирующее действие спор из препарата е nterogermina на 11 пациентах с множественной миеломой. Препарат наносили трижды в день в дозе 6 ´ 10 9 спор в течение 21-дневного периода. Было обнаружено, что после обработки спорами у пациентов улучшились иммунные параметры и хемотаксис моноцитов. Кроме того, у 4 пациентов уменьшились проявления дыхательных инфекций, имевших место до иммуномодуляции, и ни о каких побочных эффектах не сообщалось. Fiorini и др. [89] показали повышение активности секретируемого клетками IgA в ответ на пероральное введение спор B.subtilis. le Duc и др. [90] установили, что при оральном применении на мышах в виде спор все используемые штаммы — B.cereus IP 5832, B.clausii, B.pumilus, B.cereus var. vietnami, стимулировали выработку IgG. Генерируя гуморальные ответы, антигены споры могли взаимодействовать с лимфоидной тканью кишечника. При этом споры B.subtilis входят в бляшки Пейера и лимфоузлы брыжейки. По утверждению авторов, величина иммунного ответа на споры может почти в 10 раз отличаться в зависимости от штамма.

В.В. Подберезный и Н.И. Полянцев [91] показали эффективность перорального применения живой культуры B.pulvifaciens — основы Эндобактерина — при лечении мастита у коров и в повышении их иммунного статуса. С.Р. Резник и др. [92] наблюдали у мышей, которых вначале пропаивали В.subtilis и В.licheniformis в дозе 2,5 ´ 10 7 КОЕ, существенное повышение уровня серологического ответа на последующее введение сальмонелл. При изучении влияния пробиотиков Биоспорина и Субалина на функциональную активность макрофагов И.Б. Сорокулова [93] показала их стимулирующее действие на клетки мононуклеарной фагоцитарной системы животных. Стимуляция макрофагов происходила и в опытах на обезьянах при пероральном введении Биоспорина [94]. В более ранней работе этого автора [95] показано, что пероральное применение Субалина обеспечивает защиту 73 % животных при гриппозной инфекции и 65 % — при экспериментальном герпетическом менингоэнцефалите. Реаферон — рекомбинантный человеческий α₂-интерферон при таком же применении не оказывал столь высокого защитного действия на животных. Далее, чтобы оценить иммунологическую активность этого штамма, работы были продолжены на добровольцах. В результате их проведения В.М. Бондаренко и В.А. Белявская подтвердили антивирусное действие штамма B.subtilis 2335/рВМВ-105 [96].

Эксперименты на добровольцах

Представленные результаты исследований свидетельствуют об эффективности штаммов спорообразующих бактерий в качестве биологических средств нормализации микробиоценоза кишечника, а также о стимулировании клеток иммунной системы организма-реципиента. Систематизация имеющихся данных позволила также подойти к пониманию некоторых механизмов пробиотического действия спорообразующих бактерий.

Механизмы пробиотического действия

На примере анализа действия на организм препарата Споровит отмечается следующее [82]. Адаптация спорообразующих бактерий к условиям существования в кишечнике зависит от индивидуальных особенностей макроорганизма. После окончания курса приема препарата в большинстве наблюдений бактерии не обнаруживались в организме уже через месяц. За это время активизируются механизмы иммуномодуляции, которые приводят к восстановлению нарушенного патологией иммунного статуса, увеличению продукции эндогенного интерферона, усилению функциональной активности макрофагальных клеток, повышению фагоцитарной активности лейкоцитов крови — моноцитов и нейтрофилов. Наблюдается также антитоксическое и противоаллергическое действие этого препарата.

В.И. Никитенко и др. [105] в экспериментах на белых крысах и кроликах показали, что примерно 1 из 1000 бактерий сенной и кишечной палочки, золотистого стафилококка, предварительно меченных 3 Н-тимидином, при введении их в желудок могут проникать в кровь, лимфу и накапливаться в селезенке, лимфатических узлах, печени, области очагов воспаления или повреждений. В тканях в зависимости от вида бактерий и места их нахождения бактерии сохраняют жизнеспособность от часа до нескольких суток. В очаге повреждения бактерии сенной палочки выделяют биологически активные вещества и могут оказывать выраженное лечебное действие. Разрушаясь, бактерии служат источником антигенов для поддержания нормального уровня антител. Важно, что сенная палочка не оказывает повреждающего действия на ткани, напротив, стимулирует регенераторные процессы. В.И. Никитенко и др. [105], а также В.В. Смирнов [19, 106] считают, что транслокация может быть естественным защитным механизмом, который целесообразно использовать в клинической практике, применяя пробиотики не только для профилактики и лечения дисбактериозов, но и хирургической инфекции. В то же время транслокацию бактерий расценивают как патологический процесс, развивающийся вследствие стресса, иммунодефицита, интоксикации, гематологических заболеваний [107].

Таким образом, при различных острых и хронических заболеваниях желудочно-кишечного тракта человека и животных пробиотические эффекты спорообразующих бактерий в одних случаях могут достигаться преимущественно за счет их антагонистических свойств — действия дипиколиновой кислоты спор, продукции вегетативными клетками антибиотиков, ферментов, в других — за счет стимуляции иммуннокомпетентных клеток, активации выработки интерферонов, в третьих — одновременного сочетания вышеназванных и других факторов (в том числе транслокации), увеличивающих защитные реакции организма в целом (табл. 3). В то же время некоторые вопросы требуют большего понимания. Остаются неизвестными, в частности, отдаленные последствия ответа иммунной системы на случайные микроорганизмы, каковыми для человека являются спорообразующие бактерии, в особенности при лечении больных с ослабленным иммунитетом, а также детей и пожилых людей. Необходимы, конечно же, дальнейшие исследования по уточнению механизмов пробиотического действия спорообразующих микроорганизмов.

Аспекты безопасного применения спорообразующих бактерий

Питание ферментированными продуктами

Популярный в Японии пищевой продукт натто получают ферментацией целых соевых бобов культурой Bacillus natto при температуре 40 °C в течение 14–18 ч [45, 108]. После окончания ферментации темно-коричневые бобы покрываются вязким, липким веществом, которое образует длинные (до 24 см) серебристые нити в виде паутины — чем длиннее нити, тем лучше качество этого продукта. В 8-м издании B. Берджи натто отмечен как синоним B.subtilis, с чем так и не согласились японские исследователи [108]. В доказательство этому они неоднократно показывали, что сою могут ферментировать и многие другие виды Bacillus — B.subtilis, B.cereus, B.megaterium, B.mycoides и т.д., но ни один из них не в состоянии был произвести продукт с характерными для натто липкими нитями и своеобразным ароматом. Кроме того, B.natto, в отличие от B.subtilis, не может расти без биотина; а бактериофаг, лизирующий B.natto, не действует на B.subtilis. Эти примеры убеждают, с одной стороны, в безопасности некоторых видов Bacillus и, с другой — в существовании номенклатурных разногласий на востребованные штаммы. Это особенно актуально при использовании высоких концентраций клеток Bacillus в составе пробиотиков. Действительно, различия между приемом ферментированной Bacillus пищи и приемом Bacillus как биотерапевтических препаратов являются существенными по концентрациям клеток, что предполагает и разные уровни безопасности этих форм.

За исключением Bacillus anthracis и Bacillus cereus виды Bacillus вообще не считали патогенными. Действительно, споры Bacillus регулярно попадают в пищу животных и человека как неумышленно, так и специально c ферментированными продуктами. В составе ферментированных сои и бобов, к примеру, были обнаружены 11 видов Bacillus (subtilis, licheniformis, cereus, circulans, thuringiensis, sphaericus, badius, firmus, megaterium, mycoides, sphaericus) и Brevibacillus laterosporus [109].

Устойчивость к антибиотикам и генетическая модификация штаммов

Ciffo [126] и Mazza с соавт. [127] исследовали устойчивость к антибиотикам 4 штаммов B.clausii в составе Еnterogermina, а также передачу антибиотикорезистентных свойств. Была выявлена стабильная устойчивость штаммов к цефалоспоринам, макролидам и хинолинам, но передачи этих фенотипов устойчивости другим бактериям обнаружено не было.

В.А. Белявская и др. [128] провели экспериментальную оценку биобезопасности генетически модифицированных бактерий (ГМБ), входящих в состав пробиотика Субалин. Субалин был получен на основе рекомбинантного штамма B.subtilis 2335/105, способного продуцировать человеческий интерферон типа α-2, и разрешен для применения в ветеринарии в качестве средства профилактики и лечения заболеваний бактериальной и вирусной этиологии. Пероральное введение ГМБ телятам, цыплятам и белым мышам не нарушает, как было показано, микробную экологию желудочно-кишечного тракта теплокровных животных и не приводит к появлению спонтанных трансформантов. Кроме того, используемый штамм проявлял способность к восстановлению нормофлоры, нарушенной в результате патологических сдвигов. Полученные данные вместе с тем свидетельствуют о необходимости дальнейшего изучения биобезопасности этих ГМБ с одновременным совершенствованием молекулярных методов мониторинга.

Положения о безопасном использовании спорообразующих бактерий

В условиях все увеличивающегося разнообразия продуктов питания возникла потребность в стандартах на продовольствие и на их безопасность. С этой целью в 1963 г. под эгидой двух всемирных организаций — здравоохранения (World Health Organization — WHO) и продовольственной сельскохозяйственной (Food Agricultural Organization — FAO) был разработан «Кодекс алиментариус», или «Продовольственный кодекс» [130]. Комиссия «Кодекс алиментариус» обеспечивает координацию действий правительств стран — членов ВТО (Всемирная торговая организация) при подготовке стандартов и норм на продовольственные товары, содействуя справедливому применению этих правил в торговле различным продовольствием.

В настоящее время все микробные кормовые добавки в соответствии с Директивой № 70/254/EEC Европейского союза и руководящими принципами Научного комитета по питанию животных (Scientific Committee on Animal Nutrition — SCAN) подвергаются детальной оценке на безопасность с целью получения гарантий на предмет их безвредности как для самих животных, так и для потребителей животной продукции [111, 116]. Вся концепция безопасности пищи SCAN — в емкой формуле: «от фермы к вилке» (from the Farm to the Fork) [131]. Особое внимание уделяется тестированию микроорганизмов на присутствие передающихся маркеров устойчивости к антибиотикам и продукции вредных метаболитов. Недавно SCAN выступил с инициативой о внедрении концепции «Квалифицированного восприятия безопасности» (Qualified Perception of Safety — QPS), которая позволила бы штаммам с установленным безопасным статусом выходить на рынок без обширных испытаний. Вероятно, и далее Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (European Food Safety Authority, EFSA) будет играть центральную роль в регулировании пробиотиков как для людей, так и для животных. В настоящее время действуют положения о безопасном использовании спорообразующих микроорганизмов — результат коллективного творчества ведущих специалистов [117, 132, 133] и всемирных организаций в области питания — SCAN, FAO/WHO [111, 116, 134].

Основные положения руководства по безопасности для компаний, занимающихся производством и продажей спорообразующих бактерий в качестве пробиотиков, включают следующие 6 пунктов.

1. Каждый бактериальный штамм, используемый в препарате, должен быть выделен, назван и таксономически идентифицирован до вида с применением самой современной и валидированной методологии. При характеристике микроорганизмов применяются генетические и фенотипические методы, позволяющие сравнивать последовательности генов 16 рРНК с музейными штаммами таких всемирных коллекций микроорганизмов, как американская — ATCC, европейские — DSMZ, LMG, CIP, NCIMB, японская — JAM, и выявлять их молекулярно-генетический полиморфизм. Для этого должны быть исследованы специфические для штамма пробы, полученные либо из общей хромосомальной, либо только из рДНК. Если идентичность штамма(ов) бактерий в препарате вызывает вопросы, то под сомнения ставятся выводы по его(их) безопасности.

2. Следует придерживаться научно признанных названий бактерий. Не приемлемо использование на ярлыках с готовой продукцией устаревших или вводящих в заблуждение названий. Важно знать, что названия бактерий, исходя из официально существующих законов по регулированию их номенклатуры, становятся действующими только после их публикации либо в специально утвержденных списках, в валидированных листах, либо в International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. Название бактерий, опубликованное в другом месте, утверждается после его объявления в листе валидации [135], где указываются условия подачи сведений и принятия новых названий. Для этого авторы новых названий культур посылают три копии документа в редакционный комитет указанного журнала. В этом документе содержится документальное подтверждение, что новые виды, подвиды и т.д. были депонированы признанными коллекциями культур двух стран с указаниями дат. После рассмотрения присланных документов утверждаются новые названия с таксономической привязкой относительно существующей бактериологической спецификации, которые становятся доступными после публикации списка новых названий.

3. Каждый штамм бактерий должен быть достаточно полно охарактеризован in vitro, включая: профиль антибиотикорезистентности, продукцию рвотного (emetic) фактора, энтеротоксинов, устойчивость к сокам желудка, кишечника и к желчи. Детальная схема проверки продукции токсина отработана SCAN [111]. Запрещено в качестве пробиотиков использовать штаммы, продуцирующие токсин(ы) и способные к передаче устойчивости к антибиотикам.

4. Проверка безопасности должна проводиться независимой трехсторонней группой квалифицированных экспертов. В зависимости от рода и штамма бактерий, а также величины дозы приема, их безопасность может быть охарактеризована следующим образом. На соответствующих линиях клеток человека оценивается способность бактериальных штаммов к адгезии, транслокации и модуляции иммунной системы. При этом штаммы с сильно выраженными адгезивными либо инвазивными свойствами не должны использоваться как пробиотики. В оценке безопасности важны также исследования на острую и эмбриональную токсичность. Рекомендовано по крайней мере на одном виде млекопитающего провести испытания штамма в разбавленном и в концентрированном виде. Повторные исследования хронической токсичности должны быть проведены на каждом штамме в вегетативном и споровом состоянии в течение не менее 9 месяцев в концентрированном виде и в составе готового препарата, используя мелкое и более крупное животное (например, мышь и свинку, кролика).

5. На этикетке и в сопроводительной документации должны быть сведения по противопоказаниям для спорообразующих штаммов бактерий, включая специфические условия их применения для пациентов с ослабленным иммунитетом после перенесения ВИЧ-инфекции, химиотерапии или аллотрансплантации.

6. На этикетке на препарат и в сопроводительной документации должны быть четко указаны: a) показания к использованию с данными клинических испытаний, б) род, вид и название штамма(ов), точные количества бактерий, в) возможные неблагоприятные реакции, о которых необходимо сообщать по указанным телефонам.

Целесообразно, на наш взгляд, дополнить руководство по безопасности штаммов-пробионтов на основе спорообразующих бактерий такими пунктами, как: а) толерантность в отношении представителей нормофлоры, б) отсутствие генов, связанных с продукцией токсинов и факторов вирулентности, либо их инактивация, в) природа и механизм пробиотического эффекта и как они соотносятся с известными представлениями.

Заключение

Во всем мире наблюдается рост производства пробиотиков, поскольку они все больше интересуют людей, поддерживающих свое здоровье при помощи натуральных средств. Продукция, содержащая пробиотические бактерии, востребована в качестве полезного функционального питания, а также в лечебно-профилактических целях. Лечебно-профилактические препараты из живых коли-, лакто-, бифидобактерий уже почти 80 лет применяются в практическом здравоохранении. Однако их недостаточный антагонизм в отношении некоторых патогенных бактерий и грибов, а также неблагоприятная экологическая обстановка, повлекшая за собой снижение их лечебного действия, подтолкнули ученых к поиску новых, более эффективных микроорганизмов. Привлекательной оказалась группа спорообразующих бактерий в составе родов Bacillus, Brevibacillus, Clostridium и Sporolactobacillus [6, 8, 10, 11, 16, 136]. Это наиболее древние и широко распространенные в природе сапрофитные микроорганизмы, с которыми на протяжении всей истории своего существования сталкивался человек. Несмотря на то что пробиотические штаммы бацилл являются аллохтонными по отношению к микрофлоре кишечника человека и животных, некоторые полезные свойства делают их важным арсеналом пополнения полезных для здоровья биопрепаратов. Антагонизм в отношении широкого круга патогенных и условно-патогенных микроорганизмов и самостоятельная элиминация из желудочно-кишечного тракта представляют конструирование лечебно-профилактических препаратов из пробиотических бацилл особенно перспективным. Привлекает также их стимулирующее влияние на пищеварение, противоаллергенное, антитоксическое, санирующее и общеукрепляющее воздействие на организм [6, 19, 23, 67, 68, 77, 78, 82, 90, 92, 93, 100, 102, 105, 128, 137].

В то же время нет еще четких положений относительно пригодности различных бактерий в качестве компонентов пищевых продуктов либо самостоятельных препаратов. Для большинства стран продукция из категории фармацевтических средств должна удовлетворять всем критериям по эффективности и безопасности. Такой подход направлен на обеспечение потребителей качественной продукцией. Обычно для использования пробиотиков как компонентов диетических добавок или продуктов питания не требуются специальные разрешения, что не дает оснований для доступа на рынок продукции без детальной сертификации ее безопасности. Во всех случаях изготовитель независимо от сфер продаж должен руководствоваться стандартом безопасности на продукт. Для категории фармацевтических средств это вполне оправданно, тогда как для продуктов функционального питания или биодобавок, включающих пробиотические штаммы в незначительных концентрациях, такая оценка безопасности покажется слишком строгой. Многие компании заинтересованы в терапевтическом использовании Bacillus и других спорообразующих бактерий, что предполагает применение этих микроорганизмов в концентрированных дозах. Для получения заключения о безвредности спорообразующих бактерий необходимы в обязательном порядке полноценные испытания всей номенклатуры препаратов.

Потребителей привлекают к своей продукции порой не самыми важными ее свойствами. Так, некоторые производители включают в аннотацию на споросодержащий препарат такое качество, как «стойкий в хранении», и рекламируют его при продаже. Однако это свойство никогда не станет решающим в выборе препарата, если будут хоть какие-то сомнения относительно его эффективности и безопасности. Даже если на продукте будет точно указан штамм, это не всегда может гарантировать его безопасность. Так, кормовая добавка Рaciflor по результатам оценки SCAN ЕС была недавно снята с производства, поскольку в ней присутствовали энтеротоксины Hbl и Nhe. Заключение о риске Рaciflor для здоровья человека было сделано из-за возможности инфицирования людей при забое скота [138]. Интересно, что основой Рaciflor был штамм IP 5832 B.cereus. Этот же штамм указывается и в пробиотике b actisubtil для медицинского применения (табл. 1). В этом препарате le Duc и др. [90] обнаружил лишь Hbl энтеротоксин. Штамм с идентичным обозначением, как предположили авторы, мог представлять производные общего предка, и потеря Nhe энтеротоксина может быть связана с преднамеренной инактивацией гена nheA.

Достаточное количество публикаций [139, 140] убеждает в безопасности и эффективности пробиотиков на основе лактобацилл и бифидобактерий, но даже и среди них имеются небезопасные штаммы [119, 141]. По безопасности для препаратов на основе спорообразующих бактерий Bacillus, Brevibacillus, Clostridium и Sporolactobacillus еще много вопросов, хотя они весьма широко внедрены не только в ветеринарную практику [9, 16, 21, 22, 27–30, 33–37, 71, 77, 142, 143], но и в медицину [8, 12, 14–16, 19, 23–26, 67, 68, 84, 95, 136]. Поэтому своего продолжения требуют исследования, направленные на развитие доказательной базы безопасности перспективных представителей спорообразующих бактерий с целью их дальнейшего использования в качестве пробиотиков.

Источник