Биологические науки / 6. Микробиология

Д.т.н Бабич О.О.

ФГБОУ ВПО «КемТИПП»

К.б.н. Дышлюк Л.С.

ФГБОУ ВПО «КемТИПП»

аспирант Шишин М.В.

ФГБОУ ВПО «КемТИПП»

к.т.н. Сухих С.А.

ФГБОУ ВПО «КемТИПП»

Изучение микроорганизмов микрофлоры кишечника человека

на биосовместимость

Одной из главных причин смертности на планете являются онкологические заболевания. Проблема борьбы с раком, несмотря на мобилизацию достижений современной биологической науки и медицинской техники, остается далекой от решения. Прогнозируется, что к 2020 году число раковых больных возрастет до 16 млн. человек. Смертность от рака непрерывно увеличивается и приближается к 10 млн. человек в год, что составляет 15% всех смертных случаев [1].

Многочисленные исследования, проводимые во многих странах, посвящены вопросам взаимосвязи канцерогенеза и особенностей питания, наблюдаемых у больных с различными онкологическими заболеваниями. У 40% мужчин и у 60% женщин, страдающих онкозаболеваниями, установлена связь между развитием патологического процесса и теми или иными погрешностями в питании. В ряде солидных исследований доказано, что пища с высоким содержанием жиров ассоциирована с раком груди, толстой кишки и простаты [1, 3].

С другой стороны, онкологический больной нуждается в специальной организации лечебного питания. Серьезной проблемой при развитии онкологических заболеваний является тот факт, что и сама болезнь, и используемые для ее лечения методы вызывают анорексию. Кроме того, и рак, и химиотерапия, и лучевая терапия нарушают усвоение ряда питательных веществ [2].

Принципы питания онкологических больных окончательно не сформированы. С одной стороны, необходимо оказать больному нутритивную поддержку, а с другой – питание способно стимулировать рост и метастазирование опухоли [4].

В течение последних десятилетий осуществляются попытки разработать систему питания, направленную на противодействие опухолевому росту и его замедление. Диетологи, предлагающие специальные диеты для онкологических больных, основываются на том факте, что опухоль использует для своего роста пищевые вещества, получаемые извне, и эндогенные метаболиты организма. Однако в настоящее время доказано, что системный дефицит питания более существенно сказывается на состоянии организма, чем самой опухоли, заимствующей недостающие элементы для собственного роста. Это обусловливает трудности в создании специальных противоопухолевых диет [1, 2].

Большинство онкологов придерживаются того мнения, что пища страдающего раком пациента должна быть сбалансирована по основным питательным веществам, витаминам, минералам и воде. Онкологические пациенты нуждаются в повышенном потреблении белковой пищи, особенно после оперативного лечения, химио- или лучевой терапии [5].

Работа направлена на изучение биосовместимости штаммов микроорганизмов, выделеных из желудочно-кишечного тракта с целью дальнейшего использования микроорганизмов в технологии функциональных продуктов питания для реабилитации онкологических больных.

Желудочно-кишечный тракт – это комплексная экосистема, которая представлена ассоциацией резидентной микробиоты и клетками различных фенотипических линий эпителиальной стенки.

Резидентная микрофлора пищеварительного тракта – это гетерогенная микробная экосистема, которая содержит до 1·10¹⁴ КОЕ бактерий. Микробиота на протяжении всего желудочно-кишечного тракта отличается по видовым и количественным характеристикам, заселяет различные биотопы человеческого организма, включающие в себя полости рта, носа, глотки, кожу, кишечный и вагинальный тракты.

Толстый кишечник – наиболее густо заселённая область желудочно-кишечного тракта, включающая в себя микрофлору в концентрации 10¹¹ КОЕ/г кишечного содержимого. Данная область обеспечивает лучший бактериальный рост с низким временем транзита, наличие готовых питательных веществ и благоприятную рН.

Микробный профиль пищеварительного тракта характеризуется отсутствием анаэробных микроорганизмов в желудке и подавляющим большинством их в дистальных отделах толстого кишечника. Различные микробные сообщества могут находиться в просвете кишечника, в слизи, покрывающей эпителий, в пространстве между криптами или в различных клетках, покрывающих эпителий, а некоторые виды прикрепляются в нетипичных местах.

Кишечная микробиота играет важную роль в нормальном функционировании кишечника и поддержании здоровья организма.

Состав микроорганизмов в определённых отделах кишечника зависит от многих факторов: образ жизни, питание, вирусные и бактериальные инфекции, а также медикаментозное лечение, особенно приём антибиотиков. Многие заболевания ЖКТ, включая воспалительные, также могут нарушать экосистему кишечника. Результатом этого дисбаланса являются часто встречающиеся пищеварительные проблемы: вздутие, диспепсия, запор или диарея и т.д.

Сложно переоценить важность микрофлоры для организма. Благодаря достижениям современной науки известно, что нормальная микрофлора кишечника принимает участие в расщеплении белков, жиров и углеводов, создает условия для оптимального протекания процессов пищеварения и всасывания в кишечнике, принимает участие в созревании клеток иммунной системы, что обеспечивает усиление защитных свойств организма и т.д. Двумя главнейшими функциями нормальной микрофлоры являются: барьерная от патогенных агентов и стимуляция ответной иммунной реакции.

Процесс прикрепления микроорганизмов к клеткам эпителия включает в себя сложные механизмы. Бактерии кишечной микрофлоры подавляют или уменьшают прилипание патогенных агентов путём конкурентного исключения .

В кишечнике человека сосредоточено более 70 % иммунных клеток.  Главной функцией иммунной системы кишечника является защита от проникновения бактерий в кровь. Вторая функция – устранение патогенов (болезнетворных бактерий). Это обеспечивают два механизма: врождённый (наследуется ребенком от матери, люди с рождения имеют в крови антитела) и приобретённый иммунитет (появляется после попадания в кровь чужеродных белков, например, после перенесения инфекционного заболевания).

При контакте с патогенами происходит стимуляция иммунной защиты организма. Микрофлора кишечника воздействуют на специфические скопления лимфоидной ткани. Благодаря этому происходит стимуляция клеточного и гуморального иммунного ответа. Клетки иммунной системы кишечника активно вырабатывают иммунолобулин А – белок, который участвует в обеспечении местного иммунитета и является важнейшим маркером иммунного ответа. Также, микрофлора кишечника вырабатывает множество антимикробных веществ, которые угнетают размножение и рост патогенных бактерий. При дисбиотических нарушениях в кишечнике наблюдается не только избыточный рост патогенных микробов, но и общее снижение иммунной защиты организма. Нормальная микрофлора кишечника играет особенно важную роль в жизни организма новорожденных и детей.

Основными микроорганизмами, активными в желудочной среде, являются кислотоустойчивые представители рода Lactobacillus, обладающие или не обладающие гистадгезивным отношением к муцину, некоторые виды почвенных бактерий и бифидобактерии. Лактобациллы, несмотря на короткое время пребывания в желудке, способны, кроме антибиотического действия в полости желудка, временно колонизировать пристеночный микробиотоп. В результате совместного действия защитных компонентов основная масса попавших в желудок микроорганизмов погибает. Однако при нарушении работы слизистого и иммунобиологического компонентов некоторые бактерии находят в желудке свой биотоп. Так, за счет факторов патогенности в желудочной полости закрепляется популяция Helicobacter pylori.

Снижение иммунологического статуса у   онкологических   больных вследствие основного заболевания и агрессивности специфического лечения (оперативного, лучевого и, особенно, химиотерапевтического) делает их весьма уязвимыми по отношению к инфекциям.  Наряду со снижением иммунологической защиты имеет место индукция опухолью метаболитов, поступающих в кровь. Эти метаболиты угнетают нормальную флору, при этом возрастает количество  патогенной микрофлоры.

Химиотерапия способствует снижению колонизационной резистентности, что нередко ведет к распространению на коже и слизистых опасных микроорганизмов: синегнойной палочки, протея, грибов Candida и др., которые в конечном счете могут обсеменять практически все органы путем эндогенного инфицирования и являться в значительном проценте случаев непосредственной  причиной гибели  онкологических больных.

Таблица 1 – Биосовместимость штаммов микроорганизмов, выделенных из желудочно-кишечного тракта человека

Наименование штамма	Наименование штамма
	Bifidobacterium bifidum	Bifidobacterium breve	Lactobacillus fermentum	Lactobacillus plantarum	Lactobacillus acidophilus	Lactobacillus salivarius	Micrococcus spp.	Streptococcus agalactiae
Bifidobacterium bifidum	-	БС	БС	БС	БС	СА	БНС	СА
Bifidobacterium breve	БС	-	БС	БС	БС	БС	БС	БС
Lactobacillus fermentum	БС	БС	-	БС	СА	БС	БС	БС
Lactobacillus plantarum	БС	БС	БС	-	БС	БС	БС	СА
Lactobacillus acidophilus	БС	БС	СА	БС	-	БС	БС	БС
Lactobacillus salivarius	СА	БС	БС	БС	БС	-	БНС	БС
Micrococcus spp.	БНС	БС	БС	БС	БС	БНС	-	БС
Streptococcus agalactiae	СА	БС	БС	СА	БС	БС	БС	-

Изучение межштаммовых взаимодействий выделенных микроорганизмов является важным аспектом для дальнейшей работы по созданию функциональных продуктов питания на их основе. При проявлении бионесовместимости или сильного антагонизма штаммов по отношению друг к другу возможно влияние на антимикробные свойства микроорганизмов, что исключает составление консорциума из данных штаммов.

При определении биосовместимости выделенные штаммы подразделяют на четыре категории: биосовместимые, бионесовместимые, штаммы со слабым антагонизмом и штаммы, проявляющие сильное антагонистическое действие. Результаты исследования представлены в таблице 1.

Биосовместимость со всеми штаммами характерна для Bifidobacterium breve. Бионесовместимость наблюдается для комбинаций: Bifidobacterium bifidum + Micrococcus spp.; Lactobacillus salivarius + Micrococcus spp. Слабый антагонизм проявляется в случае совместного культивирования консорциумов: Bifidobacterium bifidum + Lactobacillus salivarius; Bifidobacterium bifidum + Streptococcus agalactiae; Lactobacillus fermentum + Lactobacillus acidophilus; Lactobacillus plantarum + Streptococcus agalactiae.

Литература:

1. Механизмы реализации метаболической и специфической противоопухолевой активности нового противоопухолевого препарата деглутам / Л.И. Нефедов, И.О. Леднева, А.В. Каравай, А.А. Глазев и др. // Лабораторная диагностика Восточная Европа. - 2012. - № 1. - С. 66-71.

2. Пат. 2007134338 Российская Федерация, МПК C12N9/10. Полиэпитопный пептид иммунологической и противоопухолевой активностью, полученный из тимидилатсинтазы / П. Корреале, М. Кузи, Г. Франчини и др.; заявитель и патентообладатель Университа Дельи Студи Ди Сиена. - №2007134338/13; заявл. 15.02.2006; опубл. 27.03.2009.

3. Пат. 2008120665 Российская Федерация, МПК C07K14/47. Совместная химиотерапия и иммунотерапия / Д. Сэмпсон, Д. Бигнер, Э. Хаймбергер и др.; заявитель и патентообладатель Дьюк Юниверсити, Юниверсити Оф Техас М.Д.Андерсон Кэнсер Сентер. - №2008120665/13; заявл. 02.11.2006; опубл. 27.11.2009.

4. Пат. 2357973 Российская Федерация, МПК C07K5/062. Способ получения дипептидов лупанового ряда / У.М. Джемилев, Г.А. Толстиков, С.В. Сысолятин и др.; заявитель и патентообладатель Институт нефтехимии и катализа Российской академии наук. - №2007135691/04; заявл. 26.09.2007 ; опубл. 10.06.2009.

5. Пат. 2362579 Российская Федерация, МПК A61K38/06. Фармацевтическая композиция на основе пептида, обладающего противоопухолевым действием / В.Х. Хавинсон, Г.А. Рыжак, Л.В. Козлов ; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «СИА Пептайдс». - №2007143338/15 ; заявл. 26.11.2007 ; опубл. 27.07.2009.