EUR/RUB 67.89
USD/RUB 57.51
EUR/USD 1.18
Банк инноваций
2009, декабрь
2009, ноябрь
2009, октябрь
2009, сентябрь
2009, август
2009, июль
2009, июнь
2009, май
2009, апрель
2009, март
2009, февраль
2009, январь
2008, декабрь
2008, ноябрь
2008, октябрь
2008, сентябрь
 •  Статья 1
 •  Статья 2
 •  Статья 3
 •  Статья 4
2008, август
2008, Июль
2008, Июнь
2008, Май
2008, Апрель
2008, Март
2008, Февраль
Анонсы


Модульная установка для поточного производства декоративно-облицовочных плит из отходов стекла

БЮРО ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
 

 
100%
800
960
1024
1152
 О компании  Услуги  Журнал  Контакты 
Журнал  2008, сентябрь  Статья 4

 

НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ ПРОБИОТИЧЕСКОЙ МИКРОБИОЛОГИИ


СПбНИИ вакцин и сывороток включил медицинскую микроэкологию в орбиту своих интересов в сложный для страны период. В 1991 г. впервые на Северо-Западе РФ была создана сначала научная лаборатория пробиотической микробиологии, в 1993 г. был организован научно-производственный комплекс (НПК) «Пробиотические препараты», который занимался как научными исследованиями, так и производством препаратов. Распад СССР и известные последствия экономических реформ начала 90-х годов серьезно осложнили финансовое положение всех крупных государственных предприятий России. СПбНИИВС не был исключением, поэтому реализация намеченных планов шла по восходящей, но трудно.

Были разработаны и утверждены Регламенты производства «Бифидумбактерина сухого» (торговое наименование «Бифинорм» и «Лактобактерина сухого». Серийный выпуск был начат соответственно с 1993 и 1997 г.г. Разработаны биотехнологические процессы производства других фармаколейных форм пробиотиков - бификола и колибактерина, однако нехватка оборудования не позволила начать их масштабированный выпуск.

Кроме того, разработаны оригинальные закваски для молочнокислых продуктов - «Бифидозакваска сухая» и «Дилакт». Помимо этого велись работы по приготовлению лиофилизированных форм пробиотиков ветеринарного назначения - в форме порошка в пакетах и в больших флаконах. Наконец, в последние 10 лет большой спрос не только в Петербурге, но и в других городах, получили различные БАД к пище в виде жидких пробиотических бакконцентратов бифидумбактерина, лактобактерина, бификола, бифилакта и колибактерина.

Надо заметить, что налаживание высокотехнологичного процесса производства пробиотических препаратов, содержащих живые микроорганизмы, и в настоящее время представляется весьма затратным делом.

Со временем подтвердился неблагоприятный прогноз относительно актуализации проблемы дисбактериоза в России вследствие ухудшения экономического положения населения, снижения качества питания людей, возросшего влияния неблагоприятных факторов внешней среды на здоровье детей и взрослых. В России и странах СНГ участилась регистрация декомпенсированного дисбактериоза кишечника с последующим развитием инфекционных осложнений и гасгроэнтерологической патологии, особенно тяжело протекающих у новорожденных и детей раннего возраста. Наилучшим способом предупреждения дисбактериоза и его последствий является своевременное применение энтеральных эубиотиков. Однако набор этих препаратов все еще недостаточно специализирован.

Важной частью комплексных исследований было совершенствование методов стандартизации и контроля качества выпускаемых и разрабатываемых препаратов.

Определение концентрации жизнеспособных бифидобактерий является важнейшим тестом контроля качества бификола. Подобная задача нередко возникает при исследовании пробиотических лекарств, пищевых добавок или продуктов, где наряду с анаэробными бифидобактериями содержатся факультативные анаэробы. Обычно, в соответствии с официальной регламентацией, рекомендуется использовать азид натрия, весьма токсичный для человека. Цель исследования первоначально состояла в поиске вещества, обладающего сходной с азидом натрия ингибирующей активностью, но менее токсичного. Сотрудники НПК установили, что этим требованиям соответствует налидиксовая кислота, избирательно подавляющая факультативно аэробные микробы, но не ингибирующая бифидобактерии. Более того, выяснилось, что использование налидиксовой кислоты в концентрации 0.0075 г/л позволяет получать более объективные данные о содержании жизнеспособных клеток в бификоле, чем при добавке в среду азида натрия.

В связи с тенденцией специализации пробиотических препаратов очевидно, что тест-культуры патогенных микроорганизмов для определения антагонистической активности производственных штаммов должны быть адекватны микроэкологии конкретного биотопа. Проведено микробиологическое исследование несколько сотен женщин с инфекционной патологией гениталий. В итоге было доказано, что при разработке и оценке пробиотиков гинекологического назначения необходимо исключить официально регламентированное тестирование активности производственных штаммов против возбудителей кишечных инфекций (шигелл, патогенных эшерихий), т.к. это противоречит принципу микроэкологической адекватности пробиотика тому биотопу, куда предполагается имплантировать конкретный штамм.

Для сельскохозяйственных животных и птиц потребовалось отойти от традиционной технология приготовления лиофилизированных препаратов во флаконах и разработать порошкообразный бифидумбактерин, который расфасовывался в пакеты. Проведено испытание на 300 телятах и нескольких тысячах цыплят в хозяйствах Ленинградской и Мурманской областей. В результате энтерального применения препарата в период новорожденности (первые 2 недели) инфекционная заболеваемость телят снизилась в 3 раза, а летальность уменьшилась на 30%. Введение бифидумбактерина новорожденным цыплятам с водой в течение первых 12 дней обеспечило снижение летальности на 40% и увеличение массы тела на 20% по сравнению с контрольной группой.
Существенный научный и практический интерес имеет изучение стимулирующего влияния микробных аутометаболитов на размножение естественной кишечной микробиоты.

Из метаболитов бактерий, обитающих в кишечнике, получены препараты ауторегуляторов роста, изучены их состав и влияние на чистые и смешанные культуры микроорганизмов в питательных средах. Препараты ауторегуляторов роста из Е.сoli М-17 в наибольшей степени стимулировали культуру аутоштамма, несколько меньше - другие штаммы того же вида (Е.сoli К-12), в еще меньшей степени - представителей других родов семейства Enterobacteriaceae (Salmonella, Serracia). Полученные результаты подтвердили необходимость дальнейшей разработки препаратов аутостимуляторов как перспективных средств нормализации защитной аутомикрофлоры организма и стимуляции биотехнологических процессов при производстве эубиотиков.

Совместно с НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О. Отта РАМН проведен цикл работ по энтеральной пробиотической коррекции генитальной микрофлоры у женщин после родов. В первую неделю после родов, генитальный микробиоценоз исключительно чутко и динамично реагирует на внешние воздействия, он весьма зависим от общего состояния организма. Характер микробиоты вагинального биотопа, предопределяет в одних случаях либо благоприятное течение послеродового периода, либо развитие гнойно-воспалительных очагов, угрожающих здоровью женщины. К сожалению, последний вариант встречается теперь все чаще, чему способствуют нерациональное питание девочек-подростков и женщин репродуктивного возраста, воздействие неблагоприятных факторов среды и хронического стресса, неконтролируемое применение антибактериальных препаратов, широкое распространение курения и наркотиков.

Хорошо известно, что лактобациллы и бифидобактерии определяют функцию колонизационной резистентности слизистых родовых путей по отношению к возможным возбудителям послеродовых гнойно-воспалительных осложнений.



Рис.1. Бифидобактерии

Доказано, что местная аппликация лактобактерина или бифидумбактерина в виде свечей или при помощи тампонов способствует восстановлению нормального биоценоза гениталий. Вместе с тем известно, что существует определенная корреляция между состоянием кишечного и генитального микробиоценозов, но механизмы данного феномена изучены недостаточно. Мы придерживаемся концепции главенствующей физиологической роли естественной микрофлоры кишечника по сравнению с микрофлорой других биотопов макроорганизма. Исходя из этого, предположили, что нормализация микрофлоры кишечника более ощутимо повлияет на состояние всех микробиоценозов организма, в том числе и на генитальную микрофлору. Напротив, локальная коррекция микрофлоры влагалища в результате применения обычно небольших доз препаратов может дать лишь кратковременный эффект из-за системного негативного влияния дисбиоза кишечника на микробиоту в целом. Наконец, энтеральный способ применения пробиотических препаратов существенно проще и потому более предпочтителен, чем интравагинальный.



Рис.2. Лактобактерии

Целью данной работы явилось изучение эффективности использования жидких концентратов бифидобактерий и лактобактерий для восстановления микрофлоры гениталий у женщин после родов. Содержание жизнеспособных бактерий в 1 мл (дозе) жидких препаратов было в 3-6 раз выше, чем в аналогичных сухих препаратах. Наши исследования показали, что количественное содержание жизнеспособных бифидобактерий и лактобактерий, рН, антагонистическая активность и другие параметры качества препаратов не меняются при хранении завальцованных флаконов, содержащих по 50 или 100 мл препаратов, в бытовом холодильнике до 1 мес, а после вскрытия флаконов - до 10 дней.

Произведено микробиологическое исследование 126 проб лохий и отделяемого влагалища у 60 родильниц. Из этих женщин 16 составили контрольную группу, 18 принимали лактобактерин, 26 - бифидумбактерин.

Анализ полученных результатов показал, что препараты эубиотиков по-разному воздействуют на вагинальный микробиоценоз в послеродовом периоде. Лактобактерин более активен как антагонист сопутствующей микрофлоры. Уже со 2 суток после начала его применения после родов и до конца срока наблюдения, значительно реже определяли в клинических образцах бактерии кишечной группы, стрептококки, стафилококки и коринебактерии, чем в контрольной группе.

При использовании бифидумбактерина восстановление микробиоценоза влагалища начиналось рано, о чем говорит выделение у женщин этой группы на 2-5 сутки пуэрперия лактобацилл и бифидобактерий. Но одновременно с этим, на 4-5 сутки послеродового периода нередко появлялись дрожжеподобные грибы, что было нехарактерно для группы женщин, получавших лактобактерин.

Таким образом, энтеральный прием жидких бакконцентратов лактобактерий и бифидобактерий в раннем послеродовом периоде способствует более активному восстановлению нормальной микрофлоры влагалища. Частота выделения энтеробактерий, стрептококков, стафилококков снижается, эти виды замещаются лактобациллами и бифидобактериями.

Дальнейшие клинико-лабораторные исследования подтвердили, что пероральное применение комплексного препарата, содержащего лактобациллы и бифидобактерии, либо одновременное введение двух монопрепаратов, способствуют более быстрому восстановлению физиологического вагинального микробиоценоза у родильниц.

Однако, несмотря на очевидные преимущества выпуска жидких пробиотиков (исключается технически сложный и снижающий активность препаратов этап лиофилизации), у этого направления есть существенные ограничения. Во-первых, это высокий риск нежелательной контаминации посторонней сапрофитической микрофлорой воздуха в процессе розлива, транспортировки и хранения. Во-вторых, это ограниченные сроки хранения и необходимость хранения при низкой температуре. Поэтому недопустимо производить такого типа препараты предприятиями, не отвечающими строгим требованиям биотехнологического производства, без постоянного микробиологического контроля всех этапов производственного процесса. Транспортировка жидких бакконцентратов на дальние расстояния затруднена, так как требует больших затрат на обеспечение «холодовой цепи» от производителя до потребителя.

Опыт применения пробиотических препаратов СПб-НИИВС в больницах, клиниках и амбулаториях Санкт-Петербурга свидетельствует о высокой эффективности применения их в комплексном лечении детей при острых кишечных инфекциях (особенно в период реконвалесценции) и ОРВИ, дерматоаллергозах. Врачи отмечают четкий терапевтический эффект при использовании колибактерина, бификола, бифидумбактерина и лактобактерина при лечении взрослых после массивного применения антибиотиков, цитостатиков, после радикальных операциях на кишечнике, при лечении хирургической инфекции.

По нашему мнению, количество жизнеспособных бактерий в 1 дозе (мл) препарата является основным фактором, определяющим эффективность пробиотической бактериотерапии. Если их концентрация снижена даже на 0,5 логарифма, то лечебно-профилактическая ценность препарата практически исчезает. Отсюда неэффективность лечения и разочарование врачей. В этом же причина того, что ряд производителей при поддержке клиницистов рекомендует применять «ударные дозы» своих эубиотических препаратов, в 25-50 раз превышающие общепринятые дозировки.

Обычно хронологию истории коррекции микробиоты человека начинают с упоминания кисломолочных продуктов, описанных еще в Библии. Приоритет научных исследований в этой области принадлежит И.И. Мечникову. Однако первые осязаемые успехи в области освоения промышленного производства лекарственных пробиотиков, а затем и БАДов можно отнести, пожалуй, к 60-м годам XX века.

Вместе с тем, очевидно, что за этот сравнительно небольшой исторический отрезок новые идеи и практические разработки в области оптимизации микробиоты человека уже вышли из стен экспериментальных лабораторий и успешно внедряются в практику.

Из числа основополагающих открытий в теоретической и прикладной микроэкологии можно отметить некоторые:

  • установлены многообразные и важные системные и местные функции естественной микрофлоры тела, являющейся неким экстракорпоральным аналогом печени и иммунной системы (обеспечение антиинфекционной резистентносги организма-хозяина, участие в поддержании энергетического, метаболического и ионного гомеостаза);
  • доказано, что отношения между микробиотой и макроорганизмом базируются в норме на взаимовыгодном, но нестабильном симбиозе. При воздействии негативных факторов (антибиотики, цитостатики, радиация, психоэмоциональный стресс, инфекционные и соматические заболевания и др.), взаимная адаптация и баланс между партнерами нарушаются и тогда проявляются патогенные свойства некоторых компонентов микробиоты (состояние дисбиоза);
  • установлено, что преобладание анаэробов (бифидобактерий и бактероидов) в микрофлоре кишечника ребенка, начиная со 2-й недели жизни, является главным показателем его нормального микроэкологического статуса, а также, что вскармливание молоком матери наиболее оптимально влияет на формирование микроэкологического статуса здорового ребенка;
  • «правильная» микробиота стимулирует созревание иммунной системы детского организма и является важной в поддержании колонизационной резистентности детей и взрослых, «дисбиозная» микробиота, напротив, тормозит развитие и извращает функции иммунной системы, снижает уровень оральной толерантности к пищевым и микробным антигенам, ведет к хронической эндотоксинемии, являющейся ключевым фактором развития ожирения, резистентности к инсулину, полиорганной патологии;
  • выявлено более 100 типов неперевариваемых в желудке и тонкой кишке олигосахаридов, стимулирующих рост и развитие бифидофлоры в слепой и толстой кишке; показано, что олигосахара грудного молока - природные пребиотики, не подвергающиеся расщеплению в верхних отделах желудочно-кишечного тракта. На этой основе созданы детские питательные смеси, содержащие галакто- и фруктоолигосахариды;
  • кишечник - важнейший иммунный орган человека, в слизистой оболочке кишечника содержится около 80% иммунокомпетентных клеток организма, активно взаимодействующих с микробными антигенами пищеварительного тракта;
  • открыто влияние микрофлоры кишечника на состояние мукозального иммунитета и синтез цитокинов.

Успехи, достигнутые в области исследования микробиоты человека, данные по расшифровке полных геномов ряда симбиотических бактерий, информация о синтезе пробиотическими микроорганизмами различных факторов антагонистической активности и метаболитов-регуляторов, эффективное использование пробиотических препаратов сформировали новую дисциплину на стыке медицинской экологии и микробиологии - пробиотическую микробиологию.

Предметом ее изучения является всестороннее исследование состава и функции микробиоты как совокупности всех микробоценозов тела, изучение взаимодействия основных ее элементов с организмом хозяина. Цель - получение на этой основе новых средств и методов управления единым симбиотическим комплексом «макроорганизм и его микробиота» для профилактики заболеваний, укрепления популяционного здоровья и продления оптимального долголетия населения.

Можно различить два направления пробиотической микробиологии: экспериментально-теоретическое и прикладное. Задачами экспериментальной пробиотической микробиологии являются: а) изучение компонентов микробиоты в норме и при патологии; б) исследование состава и особенностей функционирования микробоценозов различных биотопов организма; в) определение характера и механизмов межмикробных взаимоотношений в микробоценозах; г) отбор и подготовка перспективных кандидатов для конструирования пробиотических средств.

Полученные при этом новые данные стимулируют прогресс прикладного сегмента, в задачи которого входят:
а) совершенствование методов и практическая диагностика дисбиотических сдвигов в микробоценозах (клинико-лабораторное направление);
б) разработка и производство средств коррекции микробиоты и отдельных микробоценозов (биотехнологическое направление);
в) применение пробиотических средств для лечения больных, патология которых обусловлена или поддерживается дисбиозом, оздоровления и предупреждения заболеваний (лечебно - профилактическое направление).

В последние годы особенно активно развивается сектор пробиотических продуктов функционального питания и БАД к пище с целью профилактики метаболических расстройств, диабета, ожирения, сердечно-сосудистых заболевания, оздоровления и продления жизни населения.

Установлено, что только в кишечнике обитает более 400 филогенетически обособленных групп численностью 1014 микроорганизмов. Из них 62% новые или малоизученные микроорганизмы, причем 80% из них не культивируются известными методами. Научная классификация этих микроорганизмов за последние 5 лет претерпела существенные изменения и продолжает уточняться при помощи современных методов геномики и протеомики.

Таким образом, число только резидентных бактерий на два порядка выше числа собственных эукариотических клеток макроорганизма. Мы не учитываем при этом паразитирующих вирусов, простейших и гельминтов. Общий генофонд эндобактерий (микробиом) в 10-12 раз больше генома человека, содержащего 35.000-40.000 генов. Состояние эубиоза (нормобиоз) есть, как показано выше, проявление гармоничного симбиоза макроорганизма и его естественной микрофлоры.

Известно, что в настоящее время выпускается достаточно широкий спектр пробиотических средств, которые включают по современной классификации собственно пробиотики (концентрат живых микроорганизмов), пребиотики (безмикробные стимуляторы роста собственной защитной микрофлоры кишечника) и синбиотики (искусственный комплекс живых микрорганизмов и неклеточных стимуляторов роста нормофлоры).

Какова перспектива разработки новых препаратов, и какому биотехнологическому направлению следует отдать предпочтение? Однозначного ответа на этот вопрос не может быть, т.к. до сих пор не определены механизмы их биомедицинского действия в макроорганизме. Представляется, что в ближайшем будущем принципы конструирования пробиотиков и рациональных способов их применения будут определяться в зависимости от прогресса в изучении тонких молекулярно-генетических механизмов действия пробиотиков in vivo. Молекулярные связи между микробиотой и хозяином еще мало изучены, однако доказано их филогенетически древнее происхождение и жизненная необходимость для всей экосистемы человека, где микробиота по сути выполняет роль «второго я». Важно учесть, что непосредственными эффекторами в процессе регуляции численности бактерий (и особенно в организме хозяина) являются неспециализированные метаболиты - карбоновые кислоты, аминокислоты и некоторые пептиды.

Таким образом, возможен иной подход к разработке лекарственных средств, основанный на прямом использовании многочисленных метаболических, регуляторных, иммунологических и других взаимоотношений в системе хозяин-микробиота и восстановлении этих связей, когда они оказались нарушенными. Такие лекарственные средства должны представлять собой не антибиотики, синтетические химиопрепараты или бакпрепараты, а метаболиты, которыми в норме обмениваются организм и микрофлора, либо сигнальные молекулы или иные объекты, обеспечивающие нормальные связи в системе хозяин-микрофлора. Этот подход до недавнего времени в медицинской фармакологии практически был развит довольно слабо. Между тем, по нашему мнению, он открывает очень большие возможности для создания новых средств терапии и профилактики болезней.

Учет этого положения должен привести к новой стратегии в разработке средств пробиотической коррекции, которая заключается в таких способах направленного воздействия на разные виды бактерий, чтобы они сами продуцировали метаболиты, витамины, антибиотики, регуляторы, необходимые при данной патологии. Иными словами, не отвергая совсем заместительную бактериотерапию живыми пробиотиками, параллельно перейти к химическому синтезу метаболитов, сигнальных молекул и регуляторов, которые были утрачены при конкретной патологии. Уже идентифицированы аутостимуляторы роста некоторых бактерий и неизвестные ранее аутоингибиторы, а также факторы, ускоряющие гибель микробных клеток. Представляется, что именно здесь генеральное направление разработки препаратов нового поколения для коррекции дисбиозов различной локализации. Селекционированы штаммы, ассимилирующие холестерин и синтезирующие вещества, снижающие кровяное давление. Ведутся работы по конструированию генетически модифицированных пробиотических бактерий, синтезирующих цитокины, минимизирующих риск развития аллергии и опухолевых новообразований. Начаты разработки фармабиотиков на основе «чувства кворума» у бактерий.

В заключение данной статьи можно выразить уверенносгь в неотвратимости глобального прогресса пробиотической микробиологии. Это чувство базируется на констатации тесной связи этой отрасли за последние 15-20 лет с успешным фармацевтическим и продовольственным бизнесом, гигиеной питания, диетологией, физиологией и классической микробиологией в развитых странах Западной Европы, в США и в Японии. К сожалению, в России пока нет государственного интереса к развитию этого сегмента науки и производства. Что касается большого отечественного бизнеса, то он тоже не готов осваивать такую наукоемкую отрасль, предпочитая вкладывать средства в сырьевые и другие отрасли экономики, сулящие быстрый финансовый успех. Без государственной поддержки отставание нашей науки и биотехнологического производства будет усугубляться.

И.В. Нынь, А.М. Королюк
Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)


 

©2007-2017 Бюро инновационных технологийcms4site™