МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ПРОБИОТИКОВ

⇐ ПредыдущаяСтр 44 из 44

Механизм действия пробиотиков направлен на принудительное заселение кишечника конкурентоспособными штаммами бактерий-пробионтов, которые осуществляют неспецифический контроль за численностью условно-патогенной микрофлоры, вытесняя ее из состава кишечной популяции и сдерживая усиление факторов патогенности у ее представителей.

Механизмы антагонизма нормофлоры кишечника наиболее изучены на примере лактобактерий и в целом справедливы по отношению к различным представителям нормальной микрофлоры кишечника (нормобиоза). При этом действие микроорганизмов-пробионтов осуществляется в четырех основных проявлениях:

• подавление численности нежелательных микроорганизмов;

• изменение метаболизма микробов;

• стимуляция иммунитета организма хозяина;

• детоксикация экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов.

Подавление численности нежелательных микроорганизмов. Снижение численности или полное исчезновение специфической группы бактерий после применения пробиотиков объясняется прямым антагонистическим действием, вызванным антибиотическими веществами; пищевой конкуренцией или конкуренцией за места прикрепления к кишечному эпителию.

Способность прикрепляться к эпителию кишечника является для многих микроорганизмов существенным условием закрепления в такой подвижной среде, как кишечник, так как они могут избежать удаления перистальтикой кишечника и оставаться поблизости к поступающей свежей пище.

Следовательно, одним из способов предотвращения колонизации (заселения) кишечника патогенными микроорганизмами является насыщение рецепторов адгезии (прикрепления) эпителия кишечника бактериями пробиотиков, что предотвращает прикрепление патогенов и обеспечивает защиту от кишечных заболеваний.

Изменение метаболизма микробов. Влияние одних бактерий на развитие других может обусловливаться изменением концентрации микробных метаболитов или активности их ферментов. Основными продуктами метаболизма гомо- и гетероферментативных лактобактерий являются молочная и уксусная кислоты.

Антимикробная активность молочной кислоты зависит не столько от величины рН, сколько от совместного присутствия молочной, уксусной и пропионовой кислот; Синергизм такого сочетания обеспечивает задержку роста сальмонелл, эшерихий, клостридий и некоторых видов дрожжей, при этом такое сочетание не оказывает ингибирующего действия на развитие лактобактерий.

Другим продуктом метаболизма гетероферментативных видов лактобактерий является углекислый газ, присутствие которого в содержимом кишечника способствует поддержанию анаэробных условий и высокого парциального давления, что положительно сказывается на развитии полезных анаэробных пропионовокислых и бифидобактерий. Углекислый газ выступает в роли акцептора водорода при биосинтезе некоторыми кишечными микроорганизмами ацетата из гексоз.

Особое место среди продуктов метаболизма молочнокислых бактерий занимает перекись водорода, которая образуется в результате активации кислорода лактобактериями под влиянием флавинсодержащих ферментов или NADH (никотинамидадениндинуклеотид) пероксидазы.

В клетке бактерии перекись водорода вступает в реакцию с тиоцинатом, в результате чего образуется гипоцинат, токсичный для многих микроорганизмов. Защитное действие от токсического эффекта перекиси водорода оказывает фермент каталаза, который ее разрушает.

Ингибирующий эффект перекиси водорода имеет важное значение для сдерживания численности грамотрицательных, не образующих каталазу бактерий (эшерихий, сальмонелл и др.).

Особенно выраженный ингибирующий эффект перекись водорода оказывает на стафилококки и псевдомонады, который обусловлен ее сильным окислительным действием на бактериальные клетки и разрушением молекулярной структуры клеточных белков.

Некоторые виды лактобактерий образуют ароматическое вещество диацетил. которое повышает бактерицидное действие других продуктов метаболизма и обладает ингибирующим действием на некоторые патогенные микроорганизмы, например на возбудителя туберкулеза. Биологический эффект диацетила в сочетании с низким значением рН способствует снижению скорости роста эшерихий и некоторых грамположительных кишечных бактерий, не относящихся к лактобактериям.

Продуктами метаболизма лактобактерий являются также биологическиактивные бактериостатические вещества, называемые бактериоцинами, лантабиотиками и неидентифицированными субстанциями.

Первое сообщение об антимикробном веществе, продуцируемом Lac. lactis и Lbm. bulgaricum, было сделано Роджерсом в 1928 г. Это вещество, подавляющее рост стафилококков и стрептококков, было названо низином. Другую антимикробную субстанцию - диплококцин секретировал Lac. cremoris. В дальнейшем эти ингибирующие белки были названы бактериоцинами. Они характеризовались узким спектром бактериостатического действия против близкородственных видов микроорганизмов. Их часто называют также антибиотиками.

По механизму действия бактериоцины весьма близки к антибиотикам, существенно отличаются от них тем, что большинство бактериоцинов ингибирует ограниченное число близкородственных микроорганизмов.

По физико-химическим характеристикам бактериоцины являются низкомолекулярными белками, которые фиксируются на специфических клеточных рецепторах большинства бактерийных клеток. В результате этого нарушаются процессы транспорта Через клеточную мембрану различных катионов, снижается синтез ДНК. В некоторых случаях бактериоцины вызывают лизис клеточных стенок, уплотнение ядерного материала, частичное изменение рибосом и лизосом.

Бактериоцины угнетают рост сальмонелл, шигелл, клостридий, листерий, синегнойной палочки.

Способностью продуцировать бактериоцины обладают ацидофильные бактерии, лактококки, лейконостоки, стрептококки и педиококки.

Бактериоцины ацидофильных палочек объединили термином «Лантацин В», они угнетают синтез ДНК у эшерихий, а лактацин, продуцируемый Lbm. helveticum, ограничивает синтез белков у микроорганизмов. Некоторые бактериоцины подавляют развитие грибов рода Aspergillus и Rhizopus.

Кроме бактериостатического действия бактериоцины сдерживают рост опухолевых клеток.

Другими бактериостатическими продуктами метаболизма являются антибиотикоподобные субстанции. В отличие от бактериоцинов эти антибиотики менее чувствительны к действию ферментов амилаз и протеиназ, они содержат аминокислоты, обычно не присутствующие в бактериоцинах. Эти антибиотические вещества получили название лантабиотиков.

Кроме бактериоцинов и лантабиотиков лактобактерий продуцируют неидентифицированные субстанции, обладающие бактериостатическим эффектом. Это низкомолекулярные вещества непептидной природы, проявляющие свою активность в присутствии кислоты или перекиси водорода. Они ингибируют развитие сальмонелл, шигелл, клостридий, бацилл, псевдомонад, стафилококков, стрептококков, бифидобактерий и бактероидов.

Все бактериостатические вещества водорастворимы, не имеют вкуса и запаха, неканцерогенны, неаллергенны и активны в малых концентрациях.

В последнее время выявлена антибиотикоподобная субстанция, продуцируемая Lbm. reuteri и получившая название «реутерин». Это комплекс новых типов метаболитов, который в дальнейшем объединили под названием «система реутерина». Широкий спектр ингибирующей активности и низкая концентрация активной дозы реутерина выводят его на первое место среди других бактериостатических веществ.

Кроме органических кислот, углекислого газа, диацетила и бактериостатических веществ, оказывающих ингибирующее влияние на патогенную и условно-патогенную микрофлору, лактобактерии вырабатывают множество ферментов, коферментов, витаминов и провитаминов, которые в совокупности с основными продуктами метаболизма оказывают биологически активное действие на организм хозяина и способствуют Повышению его естественной резистентности.

Внесение бактерий-пробионтов может изменять метаболическую активность ферментов макроорганизма. Так, активность нитроредуктазы и бетаглюкоронидазы в кишечнике может снизиться при употреблении добавок Lbm: acidophilum и живого йогурта. Эти ферменты участвуют в синтезе иди активации канцирогенов и таким образом оказывают вредное длительное воздействие на организм хозяина.

Стимуляция иммунитета. Пробиотики многосторонне действуют на организм хозяина, оказывая иммуностимулирующее проявление даже в малых дозах, что указывает на тесную связь между иммунным статусом организма и заселением микрофлорой желудочно-кишечного тракта. Кишечная микрофлора принимает активное участие в работе иммунокомпетентных органов, в формировании клеточного и гуморального иммунитета. Это подтверждается снижением фагоцитарной активности и концентрации иммуноглобулинов у стерильных животных.

Под влиянием пробиотиков изменяется комплекс факторов неспецифической резистентности: повышается содержание лизоцима, бактерицидная активность сыворотки крови, фагоцитарная активность нейтрофилов и др.

Микроорганизмы, входящие в состав пробиотиков, активизируют Т- и В-системы иммунитета, влияют на выработку иммуноглобулинов, Особенно секреторного иммуноглобулина А, обусловливающего местный иммунитет слизистой оболочки кишечника.

Иммуноглобулин А вместе с другими защитными механизмами составляют сильный слизистый барьер, предотвращающий адгезию и внедрение патогенов в стенку кишечника, а также создают локальную окружающую среду, которая является неблагоприятной для многих энтеритных бактерий. Пробиотики укрепляют эпителиальный барьер благодаря стимуляции иммунных, клеток подслизистого слоя кишечника, предотвращая таким образом перемещение патогенных микроорганизмов через эпителий кишечника.

Молоко, ферментированное Lbm. casei или Lbm. acidophilum, a также живой йогурт являются эффективными стимуляторами врожденной иммунной системы, особенно они, усиливают фагоцитоз макрофагов и расширяют функции естественных киллерных клеток.

С другой стороны иммунодефицитное состояние макроорганизма является предпосылкой для изменения кишечного микробиоценоза. Это обусловлено тем, что при угнетении иммунной системы организма у нормальной кишечной микрофлоры наблюдается полная утрата способности прикрепляться к рецепторам эпителиальных клеток слизистой оболочки, что проявляется резким выведением бактерий-пробионтов из кишечника.

Таким образом, действие пробиотических препаратов, можно рассматривать в качестве антигенов, не оказывающих негативного влияния, являющихся стимуляторами иммунной системы, активизирующими специфическую и неспецифическую защиту организма хозяина.

Детоксикация экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов. Микрофлора пробиотиков и пищеварительного тракта является одним из главных механизмов защиты макроорганизма от потенциально токсигенных соединений, поступающих в организм с пищей, водой, воздухом или образующихся эндогенно.

В кишечнике протекают процессы в анаэробных условиях преимущественно за счет гидролитических и восстановительных реакций, осуществляемых нормальной микрофлорой.

Процесс детоксикации с участием нормальной микрофлоры и пробионтов идет по нескольким направлениям: образование микроорганизмами метаболитов, которые подвергаются быстрому разрушению в печени; изменение полярности соединений таким образом, что изменяется скорость их выведения в окружающую среду; непосредственное всасывание кишечной микрофлорой токсических продуктов.

Доказана антимутагенная роль нормальной кишечной микрофлоры.

Микроорганизмы пищеварительного тракта способны гидролизовать сульфаматы, амиды, титраты; редуцировать альдегиды, алкоголи; восстанавливать нитрозамин.

Бактерии пищеварительного тракта способны инактивировать афлатоксины, другие микотоксины и токсины растений.

Пробионты и кишечные микроорганизмы способны к метаболизации многих лекарственных препаратов. Установлено, что бактерии-пробионты обладают свойством обезвреживать бактериальные токсины. В частности, болгарская палочка нейтрализует энтеротоксин Е. coli.

Кроме перечисленных эффективных механизмов действия перспективы широкого использования пробиотиков обусловлены также относительно простой биотехнологией их производства, которая сводится к выращиванию одного или нескольких микроорганизмов-пробионтов на соответствующих Питательных средах с последующим высушиванием культуральной жидкости.

Помимо белковых, углеводных, жировых и ферментных фракций, имеющихся в составе пробиотиков, большая доля биологическиактивных веществ приходится на различные витамины, особенно группы B, и поэтому пробиотики по существу являются бактериально-витаминными препаратами и могут вводиться в состав продуктов детского питания и комбикормов с целью предупреждения заболеваний и стимуляции, роста детей и молодняка животных.

При контролеготовых пробиотиков определяют число жизнеспособных клеток в дозе или весовой единице препарата, которое должно удовлетворять требованиям НТД на конкретный препарат. Пробиотики не должны содержать посторонней микрофлоры либо Могут Иметь незначительное количество непатогенных микроорганизмов (до 10³-10⁴ клеток в 1 г). Не допускается наличие в них ВГКП.

Безвредность пробиотиков контролируют путем постановки биопробы на лабораторных животных, задавая препарат перорально. Остаточная влажность сухих препаратов, высушенных при лиофильной и распылительной сушке не должна превышать 3-5 %, при сорбционной -7-8%.

В ряде случаев ТУ предусматривают контроль готового пробиотика на его антагонистическую активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

• Банникова Л.А., Королева Н.С., Семенихина В.Ф. Микробиологические основы молочного производства. - М.: Агропромиздат, 1987. - 400 с.

• Королева Н.С., Семенихина В.Ф. Санитарная микробиология молока и молочных продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1980. -256 с.

• Микробиология продуктов животного происхождения /г.-Д. Мюнх, X. Заупе, М. Шрайтер и др./ Пер. с нем. Е.Г. Токаря под ред. д-ра биол наук Н.С. Королевой, канд. биол. Наук Н.В. Билетовой, канд вет наук Р.П. Корнелаевой. - М.: Агропромиздат, 1985. - 591с.

• Полищук П.К., Дербинова Э.С., Казанцева Н.Н. Лабораторный практикум по микробиологии молока и молочных продуктов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 200 с.

• Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов. Санитарные правила и нормы (САНПиН 2.3.2.560-96). - М., 1997.

• Определитель бактерий Берджи 9-е изд. в 2-х т. /Дж. Хоулта, Н. Крига, П.Снита, Дж. Стейли, С.Уилльямса/ Пер. с англ. под ред. акад. РАН Г.А. Заварзина. -М.: Мир, 1997. Т. 1: - 432 с, Т. 2: - 368 с.

• Производство сыра: технология и качество. Пер. с фр. Б.Ф. Богомолова; Под ред Т.Т. Шилера. - М.: Агропромиздат, 1989. - 496 с.

• Андрианов Ю.П., Вышемирский Ф.А., Качераускис Д.В. и др., Производство сливочного масла. Справочник. - М.: Агропромиздат, 1988.-303 с.

⇐ Предыдущая 35 36 37 38 39 40 41 42 4344