Физиологические и биохимические свойства пробиотических культур

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра микробиологии, вирусологии, эпизоотологии

и ветеринарно-санитарной экспертизы

РЕФЕРАТ

Тема: «Физиологические и биохимические свойства пробиотических культур»

Введение

Мы живем в условиях очень загрязненной окружающей среды - это и Чернобыль (который коснулся экологии не только Украины), и предприятия, которые экономят на очистных сооружениях, и даже обычное хлорирование водопроводной воды. Кроме того, всевозможные стрессовые ситуации, неправильный рацион питания, вредные привычки - как собственные, так и окружающих.

Но наиболее серьезные удары наносят антибиотики. С одной стороны, антибиотики делают хорошее дело - вылечивают от тяжелых болезней. Но, убивая микроорганизмы, они не останавливаются только на патогенных, а разрушают и полезную микрофлору человека. Вот откуда идет необходимость в употреблении пробиотиков.

Пробиотики - это живые микроорганизмы: молочнокислые бактерии, чаще бифидо- или лактобактерии, иногда дрожжи, которые относятся к нормальным «обитателям» кишечного тракта здорового человека. Эти микроорганизмы улучшают пищеварение и общее состояние желудочно-кишечного тракта, но это не все. Они укрепляют иммунную защиту организма и вырабатывают много нутриентов, необходимых организму, в том числе фолиевую кислоту, биотин и витамин К.

Нормальная микрофлора человека играет важную роль в защите организма от патогенных микробов, от действия токсичных веществ. Нарушение количественного или качественного состава микробиоценоза кишечного тракта часто бывает причиной серьезных заболеваний людей различного возраста. В последние десятилетия человечество все больше сталкивается с таким заболеванием как дисбактериоз. Дисбактериозы приводят к ослаблению защитных функций организма, к повышению угрозы возникновения инфекционных осложнений. Современная медицинская практика позволяет с этим бороться, используя официально зарегистрированные биологические лекарственные препараты, созданные на основе ослабленных штаммов нормальной микрофлоры кишечника. Дисбактериоз кишечника следует рассматривать как вторичный синдром, но не как заболевание. В период внутриутробного развития желудочно-кишечный тракт плода стерильный. Во время родов бактерии попадают в желудочно-кишечный тракт младенца через рот, когда он проходит по родильным путям матери. Некоторые бактерии и стрептококки можно обнаружить в желудочно-кишечном тракте уже через несколько часов после рождения на всей продолжительности желудочно-кишечного тракта. Разные образцы бифидобактерий и бактероида появляются в желудочно-кишечном тракте через 10 дней после рождения. Дети, рожденные путем кесарева сечения, имеют значительно более низкое содержание лактобактерий, чем те, которые появились естественным образом. Только у детей, которые находятся на природном вскармливании (грудное молоко), в микрофлоре кишечника преобладают бифидобактерии, с этим связывают меньший риск развития желудочных инфекционных заболеваний. При искусственном вскармливании у ребенка не формируется преобладание какой-либо группы микроорганизмов. Рацион питания ребенка старше года, подростка, взрослого не имеет такого большого значения, как в период новорожденности и первый год жизни.

В настоящее время биологически активные вещества, употребляемые для улучшения функционирования пищеварительного тракта, регуляции микрофлоры желудочно-кишечного тракта, профилактики и лечения некоторых специфических инфекционных заболеваний подразделяют на диетические добавки, функциональное питание, пробиотики, пребиотики, синбиотики, бактериофаги и биотерапевтические агенты. Первые три группы объединяются в одну - пробиотики.

Пробиотики относятся к иммунобиологическим препаратам, содержащим культуру живых непатогенных бактерий - представителей нормальной микрофлоры кишечника человека и предназначенным для коррекции, т.е. нормализации, качественного и количественного состава микрофлоры человека в случае их нарушения, т. е. при дисбактериозах.

Применение пробиотиков приводит к увеличению в организме числа молочнокислых бактерий, естественных обитателей кишечника. Эти препараты, в первую очередь, должны назначаться детям грудного возраста, пожилым людям и тем, кто находится на стационарном лечении.

Препараты - пробиотики на основе микроорганизмов широко используются в качестве питательных добавок, а также в йогуртах и других молочных продуктах.

Микроорганизмы, которые входят в состав пробиотиков, не патогенные, не токсичные, содержатся в достаточном количестве, сохраняют жизнеспособность при прохождении через желудочно-кишечный тракт и при хранении. Пробиотики не считаются лекарственными препаратами и рассматриваются как средства, которые благоприятно влияют на состояние здоровья людей.

Пробиотики могут включаться в питание как диетические добавки в виде порошков, которые содержат бифидобактерии, лактобактерии и их комбинации. Они используются без назначения врача для восстановления микрофлоры кишечника и поддержки хорошего состояния здоровья.

Пробиотики - это живые микроорганизмы, применение которых в достаточном количестве оказывает положительный эффект на организм человека (определение ВОЗ).

К микроорганизмам-пробиотикам в настоящее время относят бактерии, свойственные нормальной микрофлоре желудочно-кишечного тракта (ЖКТ):

1. различные виды лактобактерий (Lactobacillus acidophilus [ацидофильная палочка], L. bulgaricus [болгарская палочка], L. casei, L. paracasei, L. reuteri);

2. бифидобактерий (Bifidobacterium bifidum, B. longum, B. animalis, B. breve, B. infantis и др.) ;

3. термофильный (молочнокислый) стрептококк.

К микроорганизмам-пробиотикам также относятся живые бактерии E. сoli М-17 (то есть, колисодержащие пробиотики), апатогенные аэробные спорообразующие представители рода Bacillus и лечебных дрожжей Saccharomyces Boulardii, известны различные подвиды лактококков и молочнокислых стрептоккоков.

Положительные свойства лактобактерий:

1. высокая антагонистическая активность в отношении патогенных микроорганизмов;

2. высокая протеолитическая активность;

3. иммуномодулирующее действие;

4. снижение активности кишечных ферментов, повышающих риск канцерогенеза.

Одним из важных свойств молочнокислых бактерий является формирование колонизационной резистентности, которая заключается в предотвращении адгезии патогенных агентов к кишечной стенке и их последующей колонизации, предотвращении проникновения в кровоток патогенных микроорганизмов. Экзогенные молочнокислые бактерии стимулируют колонизацию кишечника нормальной микрофлорой.

Положительные свойства бифидобактерий:

1. конечными продуктами метаболизма бифидобактерий являются сильные кислоты - молочная и уксусная, которые снижают рН кишечного содержимого и обладают в связи с этим антибактериальными свойствами;

2. продуцируют витамины, в основном группы В, и некоторые ферменты, такие как казеинфосфатаза и лизоцим;

3. способны восстанавливать нормальный баланс микрофлоры после проведения массивной антибиотикотерапии.

Рост бифидобактерий у пациентов сопровождается их активной адгезией на эпителиальные клетки, предотвращая фиксацию грамположительных бактерий.

Пробиотики подразделяют на монокомпонентные (монопробиотики); монокомпонентные сорбированные; поликомпонентные (полипробиотики); комбинированные (синбиотики), а также подразделяют на бифидосодержащие, лактосодержащие, колисодержащие и состоящие из споровых бактерий и сахаромицет (самоэлиминирующиеся антагонисты).

Выделяют 4 поколения пробиотков:

I поколение: монокомпонентные препараты, содержащие один штамм бактерий - это Колибактерин, Бифидумбактерин, Лактобактерин;

II поколение: препараты, основанные на неспецифических для человека микроорганизмах и являющиеся самоэлиминирующимися антагонистами - это Бактисубтил, Биоспорин и Споробактерин.

III поколение: поликомпонентные пробиотики (Ацилакт, Аципол), содержащие несколько симбиотических штаммов бактерий одного вида, или разных (Линекс, Бифиформ) видов, усиливающих действие друг друга.

IV поколение: препараты иммобилизованных на сорбенте бифидосодержащих пробиотиков - Бифидумбактерин форте, Пробифор (сорбированные бифидобактерии эффективно колонизируют слизистую оболочку кишечника, оказывая более выраженное протективное действие, чем несорбированные аналоги).

Лактобациллы и их свойства

лактобациллы бифидобактерии моноклональный антитела

Род Lactobacillus семейства Lactobacillaceae отдела Firmicutes состоит из палочковидных бактерий размером 1,0-10x0,5-1,2 мкм. Лактобациллы обнаруживают в молочных, зерновых и мясных продуктах, сточных водах, пиве, вине, фруктах и соках, солениях и маринадах.

Лактобациллы паразитируют в полости рта, кишечном тракте и влагалище многих теплокровных животных и человека, обычно не вызывая развития патологических процессов. Большинство видов неподвижны. При окраске по Граму или метиленовым синим у некоторых штаммов выявляют биполярные тельца, цитоплазматическую зернистость и исчерченность. Могут расти на воздухе, но некоторые при выделении оказываются строгими анаэробами; в аэробных условиях лучше растут при внесении в среду тиогликолята и цистеина. Расщепляют углеводы; при сбраживании глюкозы рН снижается на одну единицу и более; не менее половины конечных углеродных метаболитов составляет лактат. Нитраты не восстанавливают, желатину не разжижают, казеин не расщепляют, индол и H₂S не образуют.

Лактобациллы требовательны к составу питательных сред и нуждаются во внесении в них аминокислот, витаминов, жирных кислот, углеводов и производных нуклеиновых кислот (индивидуальные для каждого вида). На КА образуют сероватые S-колонии, окружённые зоной а-гемолиза. Температурный оптимум 30-40°С; оптимум рН 5,5-5,8. Видовую принадлежность определяют по биохимическим свойствам и способности расти при разных температурах.

Образование молочной кислоты лактобациллами. Все лактобациллы разделяют по количественному образованию молочной кислоты при ферментации углеводов: различают строго гомоферментатив-ныс (85% лактата), строго гетероферментативные (50% лактата) и факультативно-гетероферментативные (около 65-70% лактата) лактобациллы.

Образование газа лактобациллами. Лактобациллы также можно классифицировать по некоторым фенотипическим признакам. Например, по способности образовывать газ при ферментации глюкозы их разделяют на газонеобразующие и газообразующие.

Газонеобразующие лактобациллы чаще образуют плоские и узорчатые колонии на плотных средах (например, молочно-печёночный агар с дрожжевым экстрактом); в мазках преимущественно выявляют палочки и нитевидные формы. Газообразующие бактерии образуют мягкие вязкие беловатые колонии; в мазках доминируют короткие палочки (рис. 7, см. цветную вклейку).

Роль лактобацилл. Распространенность лактобацилл.

Лактобациллы используют в пищевой промышленности для получения различных молочнокислых продуктов, хлебобулочных изделий, алкогольных напитков (одновременно они бывают и причиной их порчи). В организме человека лактобациллы -- члены микробных сообществ и выделяются с первых месяцев жизни; лактобациллы непосредственно участвуют в поддержании гомеостаза слизистых оболочек и препятствуют колонизации полостей условно-патогенными микроорганизмами. Также они участвуют во многих ферментативных процессах организма человека, продуцируют молочную кислоту, аминокислоты, витамины, Н202, лизоцим и другие антибиотические субстанции.

Дети. У детей лактобациллам принадлежит важная роль в поддержании нормального пищеварения; в ЖКТ они сбраживают лактозу до молочной кислоты, оказывающей антисептическое действие и трансформирующей кальций, поступающий с пищей, в усвояемый лактат кальций. Также они стимулируют всасывание витаминов и аминокислот; усиливают активность лизоцима и прочих гидролаз (за счёт создания кислой среды).

Видовой состав лактобацилл в различных отделах ЖКТ и влагалище неодинаков.

* В полости рта обитают Lactobacillus casei, L. acidophilus (палочка Боаса-Опплера), L. fermentum, L. salivarius, L. plantarum, L. brevis и L. buchneri.

* В желудке и тонкой кишке лактобацилл нет или их очень мало (от 0 до 10-104 в 1 г фекалий).

* В толстой кишке содержание лактобацилл в 1 г фекалий достигает 106-1010 и более; основные виды-- Lactobacillus acidophilus, L. plantarum, L. casei, L. fermentum, L. salivarius, L. brevis. Изменения в рационе приводят к варьированию видового состава; растительная диета способствует колонизации лактобацилл, преобладание в рационе мяса подавляет её.

* Во влагалище лактобациллы идентифицируют как влагалищные палочки, или лактобациллы Дедерляйна; у 80% здоровых женщин их число достигает 105-107/мл; обычно выделяют 5-6 видов-- Lactobacillus casei, L. acidophilus, L. fermentum, L. brevis, L. cellobiosus.

Свойства лактобацилл используют для коррекции дисбактериозов ЖКТ и влагалища, применяя лактобактерин, ацидофилин, «наринэ», пропионовоацидофильное молоко.

Бифидобактерии и их свойства

Моноклональные антитела специфичны к определенному антигену. Их можно использовать для того, чтобы «найти» или идентифицировать этот антиген и, если нужно, разрушить его. Моноклональные антитела широко применяются в клинических лабораториях, и возможности их использования постоянно растут. Пока они применяются главным образом в целях диагностики.

Тест на беременность

Из 150 диагностических моноклонапьных антител, применяемых в настоящее время, примерно одна треть используется для выявления беременности. Как только эмбрион достигает матки (в пределах четырех дней после зачатия), он прикрепляется к ее стенке. Этот процесс называется имплантацией. Информация об этом поступает в яичники женщины, чтобы они могли отреагировать соответствующим образом. При поступлении такого сигнала яичники производят гормоны, поддерживающие внутренний слой матки. При этом у женщины прекращаются менструации, и эмбрион сохраняется. Сигналом для яичников служит гормон, продуцируемый ворсинками хориона -- органа, с помощью которого зародыш соединяется со стенкой матки. Название этого гормона -- хори-онический гонадотропин человека (сокращенно ХГЧ). Он циркулирует в крови матери, откуда и поступает в яичники. Ко времени, когда у женщины в норме должна начаться менструация (примерно через 14 дней после зачатия), уровень ХГЧ повышается настолько, что его можно обнаружить в моче. ХГЧ является гликопротеином, и к нему можно получить антитела с помощью описанного выше метода.

Современные тесты на беременность основаны на выявлении ХГЧ в пробе мочи женщины с помощью моно-клональных антител. Процедура описана на рисунке. Набор для тестирования в домашних условиях, с помощью которого результат получают в течение 5 мин, имеется в продаже. Можно установить беременность даже раньше, если для исследования использовать кровь.

Диагностика болезней

Одной из самых распространенных болезней, передаваемых половым путем, является хламидиоз. Возбудитель болезни -- небольшая грамотрицательная бактерия Chlamydia -- необычна тем, что является внутриклеточным паразитом. Симптомы заражения очень слабо выражены, поэтому иногда его трудно отличить от гонореи, другого распространенного заболевания, передающегося половым путем. Обе инфекции могут вызывать у женщин воспалительный процесс в области таза, если они распространяются через матку в фаллопиевы трубы. Болезнь выражается в болях и дискомфорте и может привести к бесплодию. Пока не было моноклональных антител, диагностировать хламидиоз было очень трудно. С использованием моноклональных антител диагностика обеих болезней стала более быстрой и надежной. Результаты можно получить в течение 15--20 мин, что существенно быстрее, чем лабораторный анализ в больницах, занимающий несколько дней.

Другой пример использования моноклональных антител -- набор для диагностики стрептококковых инфекций горла. С помошью такого набора участковые врачи могут быстро диагностировать заболевание и назначить лечение. Раньше результатов анализа в лабораториях приходилось ждать несколько дней.

В настоящее время получены моноклональные антитела, способные отличать вирус герпеса 1-го типа, который вызывает простудные поражения кожи на губах, от близкородственного вируса герпеса 2-го типа, вызывающего гени-тальные инфекции. Около 10--12% генитальных инфекций вызываются тем не менее вирусом герпеса 1-го типа. Поскольку способы лечения инфекций, вызываемых разными типами вирусов, существенно различаются, важно уметь отличать один вирус от другого. В этом случае тестирование также занимает около 15--20 мин.

Один из волнующих аспектов диагностики с помощью моноклональных антител -- это исследования, проводимые с целью выявления злокачественных заболеваний на более ранних стадиях. Лейкозы и лимфомы обусловлены злокачественным поражением лимфоцитов, и часто их трудно отличить друг от друга. В настоящее время появилась возможность ранней и точной диагностики обоих заболеваний, позволяюшая распознавать разные антигены этих клеток. Лечение рака на ранних стадиях существенно повышает шансы больного на выживание.

Проводится также работа по ранней диагностике наиболее распространенных раковых заболеваний, таких как рак легких, молочной железы, толстой кишки и прямой кишки. В настоящее время чаще всего исследуют жидкое содержимое, например образцы крови или жидкости, окружающей легкие. Разрабатываются также методы идентификации опухолей непосредственно в теле больного. Один из таких методов основан на добавлении радиоактивного изотопа, например иода-131, к моноклональному антителу, которое специфично к антигену, связанному с раковой клеткой. Антитела «разыскивают» антигены по всему телу и накапливаются в клетках, содержащих антигены. Определить локализацию таких клеток можно с помощью специального оборудования, чувствительного к радиоактивному излучению изотопа. Со временем этот метод будет использован и для лечения рака, тем более, что радиоактивное излучение можно использовать для уничтожения раковых клеток.

Лечение болезней - волшебные пули

Есть надежда, что со временем моноклональные антитела можно будет использовать для лечения болезней, а не только для их диагностики. Благодаря способности моноклональных антител находить специфичные мишени и связываться с ними, например с раковыми клетками, эти антитела стали называть «волшебными пулями». Если присоединить к антителу радиоактивный изотоп или токсичное химическое вещество, можно надеяться, что они разрушат клетку. Одна из проблем состоит в том, что антигены, наиболее характерные для раковых клеток, обнаружены также и в некоторых нормальных клетках, которые тоже должны будут погибнуть. Другая проблема состоит в том, что антитело связывается с поверхностью раковой клетки, а не проникает внутрь ее, чтобы доставить токсин по назначению. Тем не менее, в этом направлении есть уже некоторый прогресс.

Предотвращение отторжения пересаженных органов

Главная проблема трансплантации органов состоит в том, что иммунная система организма распознает новый орган как чужеродный и атакует его. Один из путей решения этой проблемы -- попытаться подавить иммунную систему пациента. Созданы антитела, которые очень эффективно предотвращают отторжение пересаженных почек. Такое антитело взаимодействует с антигеном, обнаруженным во всех Т-клетках. Т-клетки -- это разновидность лимфоцитов, которые в норме атакуют инфицированные вирусом или злокачественные клетки. Эти же клетки участвуют в отторжении пересаженных органов (гл. 14). Монокло-нальные антитела более эффективны, чем обычные лекарства, используемые для подавления иммунной системы. Они подавляют только Т-клетки, а не всю иммунную систему, как это делают медикаменты и, таким образом, у больного сохраняется способность противостоять болезни.

Анализ тканей для трансплантации

Чтобы уменьшить риск отторжения, перед пересадкой органа нужно найти максимально совместимого донора. Это означает, что антигены донора должны, насколько это, возможно, соответствовать антигенам реципиента. Чем больше различаются антигены, тем выше риск отторжения. Для более точного выявления типов антигенов, присутствующих у донора, используют моноклональные антитела.

Размещено на Allbest.ru