Кишечная палочка синтезирует аминокислоты

Обновлено: 28.03.2024

Кафедра сердечно-сосудистой хирургии и инвазивной кардиологии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова (зав. — д.м.н. Р.Н. Комаров), Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского (дир. — акад. РАН Ю.В. Белов), Москва, Россия

Отделение колопроктологии с хирургией тазового дна

Возможности использования препаратов суспензии культуры бактерий E.coli в лечении геморроя в свете современных концепций

Журнал: Хирургия. Журнал им. Н.И. Пирогова. 2020;(5): 102‑108

Кафедра сердечно-сосудистой хирургии и инвазивной кардиологии Первого МГМУ им. И.М. Сеченова (зав. — д.м.н. Р.Н. Комаров), Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского (дир. — акад. РАН Ю.В. Белов), Москва, Россия

Отделение колопроктологии с хирургией тазового дна

Введение

Геморроидальная болезнь (ГБ) является наиболее часто встречающимся проктологическим заболеванием с распространенностью около 4,4%, пик заболеваемости приходится на возраст от 45 до 65 лет [1]. Кроме того, специалисты-проктологи отмечают, что 50% населения старше 50 лет хотя бы раз в жизни сталкивались с проявлениями ГБ.

Симптомы ГБ могут совпадать с симптомами других заболеваний аноректальной области, таких как абсцессы, трещины, полипы, воспалительные заболевания кишечника и новообразования аноректальной области. Наиболее распространенным проявлением ГБ является кровотечение из прямой кишки, которое возникает во время или сразу после дефекации. Обычно это незначительная или умеренная примесь крови к калу или следы крови на туалетной бумаге [2—5]. Рецидивирующие обильные кровотечения могут приводить к развитию вторичной железодефицитной анемии. Иногда кровотечение при ГБ может быть столь массивным, что требует срочной госпитализации и переливания крови [6, 7]. Другими симптомами ГБ являются периодически возникающий отек геморроидальных узлов и их выпадение при и после дефекации. Кроме того, пациентов с ГБ беспокоят загрязнение и раздражение кожи перианальной области, зуд и дискомфорт.

При развитии тромбоза наружных геморроидальных узлов возникает острая боль вне зависимости от дефекации. К сожалению, до настоящего момента не разработана единая шкала для оценки выраженности симптомов ГБ [8—10], тем не менее, согласно исследованию HubBLe [11, 12], все больше авторов стараются стандартизировать систему оценки ГБ.

Несмотря на высокую распространенность заболевания, лишь одному из 7 пациентов требуется оперативное лечение, большая часть из них могут справляться с проявлениями ГБ при помощи консервативной терапии. Кроме того, все существующие методы оперативного лечения ГБ имеют хотя и минимальный, но все же риск возможных послеоперационных осложнений, что в совокупности с желанием пациента избежать операции делает консервативное лечение методом выбора.

Одной из основных целей консервативного лечения является изменение образа жизни, в частности сбалансированное питание с достаточным количеством клетчатки и жидкости, что позволяет улучшить консистенцию стула и нивелировать проявления большей части симптомов ГБ. Кроме того, местная терапия ГБ с применением обезболивающих, сосудосуживающих, способствующих регенерации тканей препаратов позволяет в течение длительного времени купировать симптомы ГБ.

Патогенез заболевания

Геморрой представляет собой изолированное или комбинированное патологическое увеличение наружных и внутренних геморроидальных узлов [13, 14].

Причиной патологического увеличения геморроидальных узлов является острое или хроническое нарушение кровообращения в кавернозных образованиях. Наряду с этим значительную роль играют дистрофические изменения в связочном аппарате геморроидальных узлов [15, 16], а также в общей продольной мышце подслизистого слоя прямой кишки и связке Паркса, удерживающих кавернозные тельца в анальном канале, которые приводят к постепенным, но необратимым смещениям геморроидальных узлов в дистальном направлении и последующему их выпадению из анального канала [16].

Нарушение кровообращения влечет за собой полнокровие геморроидальных сплетений с частыми кровотечениями и тромбозом, что, в свою очередь, обусловливает развитие воспалительных реакций с участием различных типов тканевых клеток [16]. Внутренний геморрой формируется из внутреннего геморроидального сплетения, находящегося в подслизистом слое транзиторного эпителия, который состоит из типичного ректального столбчатого эпителия, неороговевающего многослойного кожного эпителия [16, 17] с повышенным содержанием маркеров повреждения клеток (интерлейкин (ИЛ) 33) и пролиферации [18], а также противовоспалительных регуляторных Т-клеток (Трег).

Следовательно, патогенетически обосновано применение препаратов, способных купировать развивающееся воспаление и стимулировать регенерацию, предполагающую как общее восстановление целостности ткани, так и ее перестройку [19].

Патогенетические механизмы действия бактериальной культуральной суспензии Escherichia coli

Хорошо известно, что препараты, содержащие компоненты микробного происхождения, обладают рядом положительных свойств, которые могут способствовать купированию воспалительной реакции при внутреннем (и наружном) геморрое, опосредованной клетками врожденного и приобретенного иммунитета.

Эффекты бактериальной культуральной суспензии (БКС) E.coli как лечебного агента (уменьшение экссудации при воспалении, реализация эффекта ранозаживления, активация регенерации тканей, стимуляция иммунитета) реализуются через различные рецепторы клеток человека, взаимодействующих с микробными компонентами: NOD-лиганды, метаболиты, ферменты, белки теплового шока и нуклеиновые кислоты, что приводит к продукции провоспалительных цитокинов как колоноцитами, клетками анодермы, врожденного и приобретенного иммунитета, нейронами подслизистого сплетения в области транзиторного эпителия, так и эндотелием геморроидального сплетения.

Недифференцированные клетки — undifferentiated cells, энтероэндокринная клетка — enteroendocrine cell, бокаловидная клетка — goblet cell, незрелые колоноциты — immature colonocytes, колоноциты — colonocytes, дендритная клетка (ДК) — dendritic cell (DC), плазмоцитоидная ДК (пДК) — Plasmacytoid DC (pDC), клетка Лангерганса — Langerhans cell, макрофаг (Мф) — Macrophage (Mf), врожденная лимфоидная клетка группы 3 — group 3 innate lymphoid cell (ILC3), регуляторный Т-лимфоцит (Трег) — regulatory T cell (Treg), эффекторный CD4+ Т-лимфоцит (Тэфф) — effector CD4+ T cell (Teff), CD8+ Т-лимфоцит — CD8+ T cell, ректальный эпителий — rectal epithelium, неороговевающий многослойный эпителий — stratified non-squamous epithelium, нормальные ректальные вены — normal rectal veins.

В процесс репарации транзиторного эпителия также могут вовлекаться и мукозальные инвариантные Т-клетки (МИТ) [41], распознающие низкомолекулярные продукты синтеза витамина В2 из E.coli в комплексе с клеточным МНС-I-подобным белком MR1 и синтезирующие ИЛ-17, который обусловливает последующую продукцию ими как провоспалительных цитокинов, так и белков для репарации и перестройки тканей, указывая тем самым, что процесс заживления реализуется в виде контролируемой реакции.

Пациент Р. обратился в Клинику колопроктологии и малоинвазивной хирургии Сеченовского университета с жалобами на примесь крови к калу практически при каждой дефекации. Считал себя больным в течение 10 лет, когда впервые появились и стали прогрессировать указанные жалобы. Пациент неоднократно обращался за медицинской помощь, получал консервативное лечение с временным эффектом. При пальцевом осмотре определялись умеренно увеличенные геморроидальные узлы на 3, 5 и 11 часах условного циферблата мягкоэластичной консистенции, безболезненные при пальпации (рис. 3а), которые при натуживании не пролабировали и оставляли на перчатке следы крови.


Рис. 3. Пациент Р.
а — вид до операции, б — вид после проведения оперативного лечения, в — вид через 6 нед после операции.

По данным аноскопии: слизистая геморроидальных узлов эрозирована, инъецирована, контактно кровоточива.


Рис. 4. Пациент Д.
а — вид до операции, б — вид через 1 нед после операции, в — вид через 4 нед после операции.

Заключение

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Д.В. Исаков, Т.Н. Гарманова, П.В. Царьков, Г.Ю. Кнорринг

Сбор и обработка материала — Д.В. Исаков, Т.Н. Гарманова

Написание текста — Д.В. Исаков, Т.Н. Гарманова, Д.Р. Маркарьян, Г.Ю. Кнорринг

микробный синтез аминокислот

Аминокислоты — органические биологически важные соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные (-СООН) и аминные группы (-NH2) , и имеющие боковую цепь, специфичную для каждой аминокислоты. Ключевые элементы аминокислот – углерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N). Прочие элементы находятся в боковой цепи определенных аминокислот.

Как известно, пробиотические микроорганизмы (бактерии) синтезируют различные биологически активные вещества: ранее проведенными исследованиями было установлено, что в микробной биомассе пробиотических культур (бифидобактерий и пропионовокислых бактерий), а также в отработанной культуральной жидкости содержатся антимутагенные вещества , ферменты, витамины группы В , короткоцепочечные жирные кислоты и аминокислоты. Отмечено, например, что пропионовокислые бактерии характеризуются очень хорошо развитой биосинтетической способностью и как представители прокариот способны синтезировать все аминокислоты, входящие в состав клеточных белков.

Одной из важнейших функций аминокислот является их участие в синтезе белков, выполняющих каталитические, регуляторные, запасные, структурные, транспортные, защитные и другие функции. Иными словами, пробиотические микроорганизмы играют огромную роль в процессах белкового синтеза и потому являются весьма ценными источиками аминокислот, ферментов и т.п. К слову, природные аминокислоты являются, как правило, оптически активными L - и D ­формами, которые трудно разделить, вот почему микробный синтез является ныне основным и экономически выгодным в промышленности.

ПОЛУЧЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ . Существует четыре промышленных метода получения аминокислот: 1) экстракция из гидролизата белка; 2) химический синтез; 3) биотрансформация соединений-предшественников в ферментере или клеточном реакторе; 4) микробная ферментация.

Успех промышленного получения аминокислот объясняется тем, что химический синтез соединений-предшественников относительно дешев. Кроме того, для производства практически всех протеиногенных аминокислот разработаны методы ферментации, и имеются штаммы, позволяющие получать большие количества продукта. Во многих случаях такой подход экономически оправдан. Широко используются штаммы, усовершенствованные методами генетической инженерии. К настоящему времени закончено секвенирование генома Corynebacterium glutamicum. Полученная генетическая информация поможет ускорить создание новых высокопродуктивных штаммов. Во многих случаях уже клонированы целые опероны, ответственные за биосинтез аминокислот. Изучаются возможности управления обменом веществ клетки методами так называемой метаболической инженерии.

Для более детального рассмотрения темы промышленного интеза аминокислот следует перейти по кнопке-ссылке:

Стоит особенно отметить, что пропионовокислые бактерии могут синтезировать все аминокислоты за счет ассимиляции азота (NH4)2SO4. Б ифидобактерии , также отличаются образованием данных органических соедиинений. В частности, бифидобактерии выделяются синтезом триптофана, который является биологическим прекурсором серотонина (из которого затем может синтезироваться мелатонин) и ниацина (витамина PP или B3) — водорастворимого витамина, участвующего во многих окислительно-восстановительных реакциях, образовании ферментов, обмене липидов и углеводов в живых клетках.

Одним из примеров практического использования способности пробиотических бактерий к аминокислотному (белковому) синтезу , является использование их заквасок в пищевой промышленности, что позволяет получать продукты сбалансированные по аминокислотному составу. Например, при использовании бифидо- и пропионовокислых бактерий в производстве сырокопченых колбас , происходит значительное накопление в продуктах свободных аминокислот, а сумма незаменимых аминокислот становится выше на 29%. Преимущественное накопление глицина, глютаминовой кислоты, валина, фенилаланина, тирозина, лейцина, изолейцина отражает специфическое совместное воздействие на белки и пептиды тканевых эндопептидаз и экзопептидаз, а также биосинтез белков пропионовокислыми бактериями.

Нашли свое применение пробиоти ки и в сельском хозяйстве. Использование бактерий в качестве продуцента белкового корма является более эффективным, так как бактерии образуют до 75% белка по массе, в то время как дрожжи - не более 60%. Например, использование штаммов Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii, для приготовления белкового корма не требует расхода воздуха и энергозатрат на его подачу, так как данные штаммы пропионовокислых бактерий являются анаэробами. Штаммы обладают широким спектром антимикробного действия, что исключает развитие посторонней микрофлоры в процессе биосинтеза и поэтому не требуется наличие специального оборудования для соблюдения условий стерильности. Возможность утилизации разнообразных отходов отраслей промышленности, использующих природное сырье, при наращивании биомассы штаммов ПКБ с целью приготовления белкового корма решает также экологические проблемы предприятий.

АМИНОКИСЛОТЫ, СИНТЕЗИРУЕМЫЕ БИФИДОБАКТЕРИЯМИ И ПРОПИОНОВОКИСЛЫМИ БАКТИЕРИЯМИ

Первичная структура — последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи.

БИФИДОБАКТЕРИИ

также образуют из неорганических азотистых соединений незаменимые аминокислоты, в частности - аланин , валин , аспарагин , синтезируют триптофан .

ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ АМИНОКИСЛОТ

Все эти биосинтезирующие функции бактерий открывают огромные возможности в сфере создания продуктов функционального питания. В современных условиях неблагоприятной экологии и снижения качества питания, с пособность бактерий к синтезу практически важных веществ (аминокислот, различных белковых соединений, витаминов, короткоцепочечных жирных кислот, полисахаридов и т.п.), является одним из перспективных инструментов в решени вопросов профилактики и лечения алиментарных заболеваний.

Известно более 200 природных аминокислот, из них только 20 входят в состав белков. Эти аминокислоты называют протеиногенными — строящими белки. В организме человека наряду с протеиногенными аминокислотами можно найти и другие, которые играют иную роль, например, орнитин, β-аланин, таурин и др. Но в данном разделе мы рассмотрим лишь свойства 20-ти стандартных (протеиногенных заменимых и незаменимых аминокислот), участвующих в биосинтезе белка , а также некоторых других, синтезируемых указанными выше пробиотическими микроорганизмами. Как известно, в виде белков аминокислоты являются вторым (после воды) компонентом мышц, клеток и других тканей человеческого организма. Аминокислоты играют решающую роль в таких процессах, как транспорт нейротрансмиттеров и биосинтезе.

Для тех кто хочет получить общее представление или освежить память об основных понятиях, касающихся аминокислот и синтезе белка из аминокислот, а также о роли аминокислот в питании человека, предлагаем перейти по ссылкам:

КЛАССИФИКАЦИЯ АМИНОКИСЛОТ ПО ЗАМЕНИМЫМ И НЕЗАМЕНИМЫМ

Заменимые аминокислоты – это аминокислоты, поступающие в организм человека с белковой пищей, либо образующиеся в организме из иных аминокислот.

Незаменимые аминокислоты – это аминокислоты, которые не могут быть получены в организме человека с помощью биосинтеза, поэтому должны постоянно поступать в виде пищевых белков. Их отсутствие в организме приводит к явлениям, угрожающим жизни.

Незаменимыми аминокислотами для взрослого здорового человека являются аминокислоты фенилаланин , триптофан , треонин , метионин , лизин , лейцин , изолейцин и валин ; Для детей, дополнительно, гистидин и аргинин .

Классификация аминокислот на заменимые и незаменимые содержит ряд исключений:

  • Заменимый гистидин, синтезирующийся в организме человека, должен поступать с белковой пищей, так как его производство недостаточно для нормального поддержания здоровья;
  • Заменимый аргинин вследствие ряда особенностей его метаболизма, при некоторых физиологических состояниях организма может быть приравнен к незаменимым;
  • Тирозин можно считать заменимой аминокислотой лишь при условии достаточного поступления фенилаланина. У больных фенилкетонурией тирозин становится незаменимой аминокислотой.

Потребность в аминокислотах и белке

потребность в белковой пище

Потребность в незаменимых аминокислотах

Существуют стандарты сбалансированности незаменимых аминокислот (НАК), разработанные с учетом возрастных данных. Для взрослого человека (г/сутки): триптофана – 1, лейцина 4—6, изолейцина 3—4, валина 3—4, треонина 2—3, лизина 3—5, метионина 2—4, фенилаланина 2—4, гистидина 1,5—2.

Таблица 1. Международные рекомендации по суточной потребности детей в аминокислотах*

Кишечная палочка, синтезирующая аминокислоту аргинин, помогают иммунитету бороться со злокачественными опухолями.

При этом до сих пор непонятно, как снабдить Т-клетки нужным L-аргинином. Если давать его в виде таблеток или порошка, то больной должен ежедневно поглощать огромные количества препарата, и не факт, что такие дозы L-аргинина не спровоцируют разные неприятные побочные эффекты. Вводить L-аргинин прямо в опухоль можно лишь тогда, когда она находится не слишком глубоко, и к тому же большая часть аминокислоты довольно быстро просочится из опухоли в другие ткани, и эффект окажется смазанным.

Сотрудники Университета Лугано предлагают оригинальный способ снабжения противораковых Т-клеток L-аргинином. Особенности обмена веществ раковых клеток таковы, что они производят много аммиака (который в растворе существует в виде иона аммония NH4 + ). Этот аммиак можно на месте превратить в L-аргинин. Его синтез можно поручить модифицированным бактериям кишечной палочки, у которой есть необходимые гены. Но у кишечной палочки есть также ген, который подавляет синтез L-аргинина. Его нужно отключить, а вот ген, который помогает синтезировать L-аргинин, нужно модифицировать так, чтобы он работал как можно активнее и не отключался даже тогда, когда L-аргинина станет очень много.

Но почему, собственно, бактерии? Дело в том, что бактерии любят злокачественные опухоли. Недавно мы писали, что бактерии живут во всех злокачественных опухолях, более того — они вредят опухолям, привлекая к ним внимание иммунной системы. И поскольку бактерии любят скапливаться там, где есть раковые клетки, у исследователей давно возникла мысль, что их можно использовать для борьбы с раком. Бактерии, синтезирующие L-аргинин — один новых экспериментальных способов противораковой терапии.

В статье в Nature говорится, что аргининовые бактерии стимулировали у мышей иммунную атаку на опухоль: в ней становилось больше тех Т-лимфоцитов, которые убивают раковые клетки, и меньше тех Т-лимфоцитов, которые подавляют иммунный ответ (такие клетки тоже нужны, но в опухоли они оказываются некстати). Противораковую активность иммунитета можно подстегнуть с помощью специальной иммунотерапии. В одном из экспериментов исследователи совместили аргининовых бактерий с такой иммунотерапией и эффект оказался сильнее, чем когда бактерий и иммунотерапию использовали по отдельности. Бактерии действовали независимо от того, давали ли бактериальный препарат мышам через рот или же вводили инъекцией прямо в опухоль. Они действовали как у мышей с раком толстого кишечника, так и у мышей с одной из разновидностей меланомы. Каких-то отравлений, связанных с бактериями, у мышей не было, однако животные после бактериотерапии стабильно теряли в весе.

Насколько эффективным и безопасным такой способ лечения рака будет для людей, покажут дальнейшие исследования. Возможно, для клинических целей в таких бактерий стоит встроить какой-нибудь механизм самоуничтожения, чтобы, поработав на благо пациента, они сами тихо сходили со сцены.

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Иванова Елена Иннокентьевна, Попкова София Марковна, Джиоев Юрий Павлович, Ракова Елена Борисовна

Шига токсины (stxs) факторы патогенности энтерогеморрагических E.coli. Шига-токсин продуцирующие кишечные палочки признаны в качестве главного пищевого патогена, который вызывает тяжелые заболевания, такие как гемолитико-уремический синдром (ГУС). В статье представлены сведения о видовом составе основных условно-патогенных микроорганизмов, населяющих кишечный биотоп. С помощью ПЦР исследовали 96 штаммов разных типов E. coli, выделенных у обследованных детей с функциональными нарушениями желудочно-кишечного тракта, на наличие генов, кодирующих способность к токсинообразованию. Оба гена патогенности чаще присутствовали в геноме E. coli с нормальной ферментативной активностью (stx1 24,2 %, stx2 9,1 %). Присутствие генов stx1 и stx2 в разных биохимических вариантах E. coli позволяет констатировать факт наличия резервуара потенциальной патогенности в непатогенных формах E. coli. Кишечная микрофлора неотъемлемая часть каждого индивидуума. Необходимо дальнейшее изучение ее функций, состояний, приводящих к нарушению качественного и количественного состава микроорганизмов, заселяющих желудочно-кишечный тракт человека, а также исследование их патогенного потенциала.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Иванова Елена Иннокентьевна, Попкова София Марковна, Джиоев Юрий Павлович, Ракова Елена Борисовна

Выявление шигатоксинпродуцирующих штаммов Escherichia coli в популяциях нормальной кишечной микрофлоры у детей с функциональными нарушениями желудочно-кишечного тракта

Структура микробиоты кишечника и частота выявления генов патогенности (stx1, stx2, bfp) у высокоактивных изолятов Escherichia coli, выделенных от детей первого года жизни

Этиологическая значимость условно патогенных энтеробактерий при острых кишечных заболеваниях и дисбиотических состояниях кишечника

Патогенный потенциал и взаимовлияние микрофлоры слизистых оболочек открытых полостей различных биотопов у женщин как важные факторы их репродуктивного здоровья

DETECTION OF PATHOGENICITY GENES ENCODING ABILITY TO TOXIGENESIS IN ESCHERICHIA COLI ISOLATED FROM THE CHILDREN INTESTINAL BIOTOPE

Shiga toxins (stxs) are the virulence factor of enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC). Shiga toxin-producing Escherichia coli has been recognized as an important food-borne pathogen that causes severe diseases such as a hemolytic uremic syndrome (HUS). Provides information about the species composition of the major opportunistic organisms that inhabit this biotope. Using polymerase chain reaction (PCR) 96 strains of E. coli were examined for the presence of genes stx1 and stx2 coding the ability to toxigenesis. They were isolated from the children with functional disorders of the gastro-intestinal tract. Both pathogenicity genes present in the genome of E. coli with normal enzyme activity more often (stx1 in 24,2 % of genomes, stx2 in 9,1 %). The presence of stx1 and stx2 genes in different biochemical variants of E. coli allows to ascertain the fact of presence of a potentially pathogenicity reservoir in non-pathogenic forms of E. coli. Intestinal microflora is integral part of each individual. Further studying of its functions, the states interfering qualitative and quantitative composition of microorganisms, colonizing human gastrointestinal tract, as well as the pathogenic potential.

УДК 579.842.11, 616.093

Е.И. Иванова, С.М. Попкова, Ю.П. Джиоев, Е.Б. Ракова

ВЫЯВЛЕНИЕ ГЕНОВ ПАТОГЕННОСТИ, КОДИРУЮЩИХ СПОСОБНОСТЬ К ТОКСИНООБРАЗОВАНИЮ, У ШТАММОВ ESCHERICHIA COLI, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ КИШЕЧНОГО БИОТОПА ДЕТЕЙ

Шига токсины (stxs) - факторы патогенности энтерогеморрагических E.coli. Шига-токсин продуцирующие кишечные палочки признаны в качестве главного пищевого патогена, который вызывает тяжелые заболевания, такие какгемолитико-уремический синдром (ГУС). В статье представлены сведения о видовом составе основных условно-патогенных микроорганизмов, населяющих кишечный биотоп. С помощью ПЦР исследовали 96 штаммов разных типов E. coli, выделенных у обследованных детей с функциональными нарушениями желудочно-кишечного тракта, на наличие генов, кодирующих способность к токсинообразованию. Оба гена патогенности чаще присутствовали в геноме E. coli с нормальной ферментативной активностью (stxl - 24,2 %, stx2 - 9,1 %). Присутствие генов stxl и stx2 в разных биохимических вариантах E. coli позволяет констатировать факт наличия резервуара потенциальной патогенности в непатогенных формах E. coli. Кишечная микрофлора - неотъемлемая часть каждого индивидуума. Необходимо дальнейшее изучение ее функций, состояний, приводящих к нарушению качественного и количественного состава микроорганизмов, заселяющих желудочно-кишечный тракт человека, а также исследование их патогенного потенциала. Ключевые слова: микробиоценоз, шига-подобный токсин, Escherichia coli, гены патогенности

DETECTION OF PATHOGENICITY GENES ENCODING ABILITY TO TOXIGENESIS IN ESCHERICHIA COLI ISOLATED FROM THE CHILDREN INTESTINAL BIOTOPE

E.I. Ivanova, S.M. Popkova, Yu.P. Dzhioyev, E.B. Rakova

Scientific Centre of Family Health and Human Reproduction Problems SB RAMS, Irkutsk

Shiga toxins (stxs) are the virulence factor of enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC). Shiga toxin-producing Escherichia coli has been recognized as an important food-borne pathogen that causes severe diseases such as a hemolytic uremic syndrome (HUS). Provides information about the species composition of the major opportunistic organisms that inhabit this biotope. Using polymerase chain reaction (PCR) 96 strains of E. coli were examined for the presence of genes stxl and stx2 coding the ability to toxigenesis. They were isolated from the children with functional disorders of the gastro-intestinal tract. Both pathogenicity genes present in the genome of E. coli with normal enzyme activity more often (stxl in 24,2 % of genomes, stx2 in 9,1 %). The presence of stxl and stx2 genes in different biochemical variants of E. coli allows to ascertain the fact of presence of a potentially pathogenicity reservoir in non-pathogenic forms of E. coli. Intestinal microflora is integral part of each individual. Further studying of its functions, the states interfering qualitative and quantitative composition of microorganisms, colonizing human gastrointestinal tract, as well as the pathogenic potential.

Key words: microbiocenosis, shiga-like toxin, Escherichia coli, pathogenicity genes

Escherichia coli, являясь постоянным обитателем кишечника человека, входит в состав его микробиоценоза. В норме кишечная палочка выполняет ряд полезных для хозяина функций: синтезирует витамины и аминокислоты, поддерживает колонизационную резистентность кишечника, обеспечивает антигенную стимуляцию местного иммунитета [1, 5]. Между тем, при нарушениях микроэкологического характера E. coli способна резко наращивать не только свое количественное присутствие, но и проявлять патогенные свойства, что играет важную роль в патогенезе развития дисбиоза кишечника. Постоянный антигенный дрейф, наличие или приобретение раз-

личных факторов патогенности (токсины, гемолизины, некротизирующий и гемолитический факторы, сидерофоры) затрудняют проведение эффективной специфической профилактики эшерихиоза, что побуждает не только постоянно осуществлять мониторинг данной инфекции, но изучать и контролировать биологические свойства возбудителя (прежде всего его антибиотикорезистентность и наличие различных маркеров патогенности) [6, 11].

Для эшерихий патогенность не является видовым признаком и не связана с конкретной серогруппой. Они способны реализовать свой патогенный потенциал и вызывать нарушения в организме человека, ограниченные только теми генетическими детерминантами патогенности, которыми обладает конкретный штамм Е. соП [7]. Так, известно, что ключевым поражающим фактором энтерогемморагических эшерихий являются шигатоксины - б1х1 и б1х2 [13].

В связи с этим, цель исследования - выявление генов, кодирующих способность к шигатоксиноо-бразованию у Е. соП с нормальной ферментативной активностью и атипичных ее форм, как резервуара

потенциальной патогенности в составе индигенной микробиоты кишечника.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

На дисбиоз кишечника было обследовано 72 ребенка (от рождения до 13 лет) с функциональными нарушениями желудочно-кишечного тракта (абдоминальный синдром, расстройства дефекации, расстройства билиарного тракта в течение более двух недель). При микробиологическом анализе копрологических проб использовали общепринятый метод [8]. Для исследования были выделены разные типы E. coli: с нормальной ферментативной активностью (66 аутоштаммов), со слабой ферментативной активностью (18 аутоштаммов) и с гемолитической активностью (12 аутоштаммов). По культурально-ферментативным свойствам и антигенным характеристикам исследуемые штаммы E. coli являлись типичными представителями индигенной микрофлоры рода Escherichia. Всего исследовано 96 культур E. coli.

Бактериальную ДНК выделяли из суточной культуры, выращенной при 37 °С на среде Мюллера

stx1 и stx2 (отвечающих за продукцию шига-подоб-ных токсинов), иначе называемых веро-токсинами ^го-икт I и II, VT1 и VT2). Характеристика и структура праймеров взята из литературных источников (табл. 1) [15].

Характеристика праймеров, используемых в работе [15]

Ген Олигонуклеотидные последовательности (5'-3') Размер ампликона (п.н) £ *1-еат (° Тро

stxl F CGCTGAAT GT CATT CGCT CT GC 302 SS

R CGT GGT AT AGCT ACT GT CACC

stx2 F CTT CGGT AT CCT ATT CCCGG S1B SS

R CTGCTGT GACAGT GACAAAACGC

Термическая программа цикла амплификации проводилась на амплификаторе (Applied Biosystems 2720 Thermal Cycles) и осуществлялась методом определения оптимальных программ после отработки условий, при которых результат был наиболее четким. Ниже приведен обобщенный протокол амплификации: 1) первоначальная денатурация 94 °С 2 мин; 2) 35 циклов: 94 °С 1 мин, 55 °С 1 мин, 72 °С 1 мин; 3) финальная элонгация 72 °С 3 мин; 4) охлаждение до 4 °С.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Спектр кишечной микробиоты обследованных детей был представлен различными видами микроорганизмов с показателем постоянства (с): для Enterococcus spp. - 62,5 %, Klebsiella spp. - 47,2 %, Staphylococcus spp. - 27,8 %, E. coli со слабой ферментативной активностью - 26,4 %, Candida spp. - 19,4 %, E. coli с гемолитической активностью - 16,7 %, Clostridium spp. - 15,3 %, Enterobacter spp. - 7,0 %, Proteus spp. - 4,2 %, Citrobacter spp. - 2,8 % и Pseudomonas spp.

- 1,4 %. Таким образом, для детей с функциональными нарушениями желудочно-кишечного тракта

отмечается наиболее значимая роль энтерококков в составе микробиоценоза (с = 62,5 %) по сравнению с другими условно-патогенными микроорганизмами, которые в большинстве случаев попадают в категорию случайных видов (с = 19,4-1,4 %), за исключением Klebsiella spp., Staphylococcus spp. и E. coli со слабой ферментативной активностью, попадающих в группу добавочных видов. В группе обследованных детей оказалась довольно значимой доля лиц (48,6 %) с дефицитом бифидобактерий (титр < 107-6 КОЕ/мл). Каждый десятый ребенок (9,7 %) имел дефицит E. coli с нормальной ферментативной активностью, а дефицит лактобактерий был отмечен только в 2,8 % случаев.

Из 96 образцов культур E. coli, исследованных в ПЦР только 19 (19,8 %) проб оказались положительными на наличие гена stx1 и 8 (8,З %) - на наличие гена stx2.

Оба гена патогенности чаще присутствовали в геноме E. coli с нормальной ферментативной активностью (stx1 - 24,2 %, stx2 - 9,1 %) по сравнению с атипичными ее формами (для вариантов со слабой ферментативной активностью stx1 определялся в 11,1 %, stx2 в 5,5 %; для форм с гемолитической активностью stx1 - 8,З %, stx2 - 8,З %) (рис. 1).

Одновременное присутствие данных генов патогенности у одного типа микроорганизма не наблюдалось. Но у одного ребенка в кишечнике определялись одновременно веротоксин 1 у E. coli с нормальной ферментативной активностью и у E. coli со слабой ферментативной активностью; у другого - веротоксин 1 у E. coli с нормальной ферментативной активностью и у E. coli с гемолитической активностью.

Чаще всего (84,2 % случаев) веротоксин 1 в образцах E. coli выявлялся на фоне повышенной плотности представителей условно-патогенной микрофлоры в биотопе, в 10,5 % - при микроэкологической норме и в 5,З % - при отсутствии условно-патогенной микрофлоры, но на фоне дефицита индигенной флоры. Веротоксин 2 чаще встречался в кишечнике при отсутствии условно-патогенной микрофлоры (62,5 %), чем при ее индикации (25,0 %) и еще реже при эубиозе (12,5 %)

Наличие гена веротоксина 1 у Е. соИ, выделенной от детей первого года жизни, регистрировалось в 31 % случаев, что почти в 2 раза чаще, чем у детей старшей возрастной группы. При этом частота встречаемости веротоксина 2 у Е. соИ, изолированных от детей старше года была выше в 4 раза (14 %) по сравнению с детьми до года (табл. 2).

Частота встречаемости веротоксина в зависимости от возраста детей

Выборка детей Гены патогенности

Дети до года (29 чел.) 31 % 3,5 %

Дети после года (43 чел.) 19 % 14 %

Острые кишечные инфекции, обусловленные вегетацией шигатоксин-продуцирующих кишечных палочек различных серогрупп, включая Е. соїі О157:Н7, регистрируются практически повсеместно [14]. Однако кроме Е. соїіО157:Н7 группа шигатоксин-продуцирующих штаммов Е. соїі включает большое количество шигатоксин-продуцирующих кишечных палочек других серотипов, частота встречаемости и генетическая характеристика которых на территории РФ практически не изучена [12]. Данные, полученные в ходе нашей работы по изучению вышеперечисленных факторов вирулентности в исследованной нами региональной выборке аутоштаммов, свидетельствуют о циркуляции шигатоксин-продуцирующих штаммов Е. соїі, при этом не относящихся к серогруппе О157, а являющихся представителями индигенной микрофлоры, но при этом обладающих набором изученных генов патогенности.

Наличие одного гена (веротоксин 1) в разных типах Е. соїі, выделенных из одного биотопа, свидетельствует о возможной горизонтальной передаче хромосомного генетического материала в кишечном микробиотопе.

Escherichia coli с нормальной ферментативной активностью

Escherichia coli со слабой Escherichia coli с гемолитической

ферментативной активностью активностью

Рис. 1. Выявление генов шигаподобного токсина в разных типах Escherichia coli, выделенных из кишечного биотопа детей.

Штаммы с наличием исследуемых генов, выявленные при эубиозе кишечной биоты, по всей видимости, способны к персистенции в кишечнике человека без развития патологического процесса, но могут быть потенциальными возбудителями, например, урологических заболеваний.

Таким образом, присутствие генов stx1 и stx2 в разных биохимических вариантах E. coli, как по отдельности, так и в сочетаниях, позволяет констатировать факт наличия резервуара патогенности у непатогенных эшерихий, о и чем свидетельствует обнаружение у них, данных генетических маркеров.

Выявляемость исследуемых генов у детей в зависимости от возраста требует дальнейшего изучения.

Накопленные данные свидетельствуют о необходимости расширения спектра исследований для максимально полного выявления патогенного потенциала микроорганизмов при исследовании на дисбиоз у лиц с любой патологией.

2011. - Т. 4, № 1. - С. 14-24.

2. Ассоциативный симбиоз / О.В. Бухарин [и др.].

- Екатеринбург: УрО РАН, 2007. - 260 с.

3. Аклан Набила Ш.М. Распространенность и биологические свойства клебсиелл в условиях техногенной нагрузки крупного промышленного города: автореф. дис. . канд. биол. наук. - Волгоград, 2006. - 23 с.

4. Захарова Е.А., Азизов И.С. Микроэкологическая характеристика кишечного микробиоценоза часто болеющих детей // Журн. микробиол. - 2012. - № 2. -С. 63-68.

5. Караев Я.М. Протективные и иммуногенные свойства эшерихиозного анатоксина: автореф. дис. . канд. ветерин. наук. - Краснодар, 2008. - 25 с.

6. Мамбетова Э.Ф. Сравнительная характеристика некоторых биологических свойств монокультур и сокультивируемых вариаций бактерий рода Serratia и Staphylococcus aureus: автореф. дис. .канд. мед. наук. - Челябинск, 2007. - 21 с.

7. Молекулярно-генетическая характеристика факторов патогенности E. coli, выделенных из операционных ран различных классов / Е.Ф. Лайман [и др.] // Междунар. журн.эксперимент. образования. -

2012. - № 5. - С. 84-85.

9. Постникова Е.А. Изучение качественного и количественного состава микрофлоры кишечника у клинически здоровых детей в раннем возрасте // Журн. микробиол. - 2004. - № 1. - С. 62-67.

10. Проворов Н.А. Генетико-эволюционные основы учения о симбиозе // Журн. общ. биол., 2001. - Т. 62, № 6. - С. 472-495.

12. Шабанова Н.А., Бондаренко В.М. Различия по набору генов патогенности у штаммов Escherichia coli, продуцирующих шига-подобные токсины // Журн. микробиол. - 2009. - № 5. - С. 4-8.

13. A Case of a shiga toxin producing Escherichia coli / Seung-Hak Cho [et al.] // Yonsei Med. J., 2011. - Vol. 52 (6). - Р. 1039-1043.

14. Gyles C.L. Shiga toxin-producing Escherichia coli: an overview // J. Anim. Sci. - 2007. - Vol. 85. -Р. 45-62.

15. Serotypes, virulence genes, and intimin types of shiga toxin (verotoxin)-producing Escherichia coli isolates from healthy sheep in Spain / M. Blanco [et al.] // J. of clinical microbiology. - 2003. - Vol. 41, N 4. -P. 1351-1356.

Сведения об авторах

Ю.О. Шульпекова
Кафедра пропедевтики внутренних болезней лечебного факультета ММА им. И.М. Сеченова, Москва Рассматриваются особенности состава и роль кишечных бактерий-симбионтов в поддержании состояния здоровья. Обсуждается корректность применения термина “дисбактериоз” в клинической практике; указаны заболевания и состояния, которые нередко ошибочно трактуют как дисбактериоз. Приведен краткий обзор заболеваний, при которых эффективность некоторых пробиотиков подтверждена результатами сравнительных исследований. Представлены показания к применению современного комбинированного пробиотического препарата Линекс, его преимущества и режимы дозирования.

История изучения роли кишечной микрофлоры в поддержании здоровья человека берет свое начало в конце XIX века, когда получили развитие представления о болезни как следствии кишечной “аутоинтоксикации”.

Но и сегодня приходится признать, что мы еще мало знаем о взаимодействии нашего организма и населяющих его бактерий, и очень трудно оценить состав микрофлоры, населяющей желудочно-кишечный тракт (ЖКТ), с позиций “нормы” и “патологии”.

Состав и физиологическое значение микрофлоры кишечника

В ЖКТ человека обитают микроорганизмы более 400 видов. Содержание колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 мл внутрипросветного содержимого по мере продвижения от желудка к толстой кишке увеличивается с 10 2–3 до 10 11–12 . Одновременно возрастает доля анаэробных микроорганизмов и снижается их окислительный потенциал.

Кишечные бактерии представлены основной (доминирующей, или резидентной), сопутствующей и остаточной популяциями.

Доминирующая популяция состоит главным образом из бактерий семейств Lactobacillus, Bifidobacteria и бактероидов.

Сопутствующая популяция представлена кишечной палочкой, эубактериями, фузобактериями, энтерококками и пептококками.

В остаточную популяцию входят дрожжеподобные грибы, бациллы, клостридии, протей и др. Часть указанных микроорганизмов обладает более или менее выраженными патогенными свойствами. Принято считать, что у здорового человека характеристики патогенных или условнопатогенных имеют не более 15% кишечных микробов.

В верхних отделах ЖКТ состав микрофлоры сходен с таковым ротоглотки; заметная доля ее представлена стрептококками. В дистальном направлении постепенно возрастает содержание лактобацилл, а в толстой кишке преобладают бифидобактерии.

По современным представлениям, основную роль в поддержании нормального физиологического состояния микрофлоры ЖКТ играют бактерии семейств Lactobacillus и Bifidobacteria, которые представляют собой грамположительные неспорообразующие анаэробы, не обладающие патогенными свойствами. Важной характеристикой этих микроорганизмов служит сахаролитический тип метаболизма. В процессе сбраживания углеводов под действием ферментов лактобацилл и бифидобактерий образуются короткоцепочечные жирные кислоты – молочная, уксусная, масляная, пропионовая. В присутствии этих кислот тормозится развитие условно-патогенных штаммов, которые в большинстве своем обладают протеолитическим типом метаболизма. Подавление протеолитических штаммов сопровождается угнетением гнилостных процессов и подавлением образования аммиака, ароматических аминов, сульфидов, эндогенных канцерогенов. Благодаря выработке жирных кислот происходит регуляция рН внутрикишечного содержимого.

Короткоцепочечные жирные кислоты играют важную роль в регуляции метаболизма. Поступая в системный кровоток, они обеспечивают до 20% ежедневной энергетической потребности организма, а также служат главным поставщиком энергии для эпителия кишечной стенки.

Масляная и пропионовая кислоты повышают митотическую активность и регулируют дифференцировку эпителия. Молочная и пропионовая кислоты регулируют всасывание кальция. Большой интерес вызывает их роль в регуляции обмена холестерина и метаболизма глюкозы в печени.

Лактобациллы и бифидобактерии синтезируют аминокислоты, белки, витамины В1, В2, В6, В12, К, никотиновую и фолиевую кислоты, вещества с антиоксидантной активностью.

Бактерии основной популяции играют важную роль в переваривании компонентов молока. Лактобациллы и энтерококк способны расщеплять лактозу и молочные белки. Выделяемая бифидобактериями фосфопротеинфосфатаза участвует в метаболизме казеина. Все эти процессы протекают в тонкой кишке.

Виды лактобацилл, населяющих кишечник, включают: L. acidophilus, L. casei, L. bulgaricus, L. plantarum, L. salivarius, L. rhamnosus, L. reuteri. Среди бифидобактерий выделяют B. bifidum, B. longum, B. infantis.

Из аэробных микроорганизмов, относящихся к сопутствующей популяции, серьезная роль в микробном биоценозе кишечника принадлежит негемолитической кишечной палочке – Escherichia coli, которая вырабатывает витамины (В1, В2, В6, B12, К, никотиновую, фолиевую, пантотеновую кислоты), участвует в обмене холестерина, билирубина, холина, желчных и жирных кислот, опосредованно влияет на всасывание железа и кальция.

По мере расширения знаний об особенностях жизнедеятельности кишечной микрофлоры становится все более отчетливым представление о ее важной роли в поддержании напряженности местного и системного иммунитета.

В кишечнике существуют защитные механизмы, препятствующие избыточному размножению и внедрению микрофлоры. К их числу относят целостность эпителия и щеточную каемку (расстояние между микроворсинками которой меньше размеров бактерии), продукцию иммуноглобулина А, присутствие желчи, наличие пейеровых бляшек и пр.

Благодаря выработке веществ с антибактериальной активностью (бактериоцинов, короткоцепочечных жирных кислот, лактоферрина, лизоцима) нормальная микрофлора обеспечивает местную защиту от избыточного размножения условно-патогенных и внедрения патогенных микроорганизмов. Присутствие постоянного микробного раздражителя и контакт с макрофагами и лимфоцитами в области пейеровых бляшек обеспечивают достаточную напряженность местного иммунитета, выработку иммуноглобулина А и высокую фагоцитарную активность. В то же время постоянный контакт с иммунными клетками лежит в основе иммунологической толерантности.

Компоненты кишечных бактерий проникают в системный кровоток, поддерживая таким образом необходимую степень напряженности системного иммунитета и обеспечивая его “знакомство” с микрофлорой окружающей среды.

Однако даже те кишечные бактерии, которые рассматриваются как непатогенные, не обладающие отчетливой способностью к адгезии, инвазии и продукции токсинов, при несостоятельности местных механизмов защиты теоретически способны вызывать повреждение стенки кишечника, а, возможно, также системную инфекцию. Поэтому назначение лекарственных препаратов на основе кишечных бактерий (пробиотиков) всегда должно быть обоснованным.

Причины нарушений состава кишечной микрофлоры

Состав микробной популяции кишечника даже у здорового человека подвержен изменчивости и, по-видимому, отражает способность приспособления организма к особенностям питания и образа жизни, климатическим факторам.

Следует признать, что общее понятие “дисбактериоз”, до недавнего времени широко применявшееся для обозначения нарушений состава кишечной микрофлоры, не отражает в полной мере сути подобных изменений, не позволяет отчетливо сформулировать диагноз и определить тактику лечения.

Так, можно выделить отдельные заболевания и синдромы, которые нередко ошибочно трактуются как дисбактериоз:

  • синдром избыточного бактериального роста;
  • антибиотико-ассоциированная диарея;
  • инфекция Clostridium difficile (псевдомембранозный колит);
  • синдром раздраженного кишечника;
  • “диарея путешественников”;
  • дисахаридазная недостаточность;
  • кандидоз кишечника на фоне иммунодефицитных состояний;
  • стафилококковый энтерит и пр.

Каждое из этих заболеваний имеет свою причину, определенные факторы риска, клиническую картину, диагностические критерии и тактику лечения. Безусловно на фоне этих заболеваний могут развиваться вторичные нарушения микробного состава кишечника.

Пожалуй, наиболее часто в клинической практике встречается синдром избыточного бактериального роста, характеризующийся уменьшением количества анаэробов (особенно бифидобактерий), увеличением общего числа функционально неполноценных форм E. coli (“лактозо-”, “маннит-”, “индолоотрицательных”), содержания гемолитических форм E. coli и созданием условий для размножения Candida spp.

Синдром избыточного бактериального роста развивается на фоне нарушений просветного или пристеночного пищеварения (врожденный дефицит ферментов, панкреатит, глютеновая энтеропатия, энтериты), пассажа кишечного содержимого (межкишечные свищи, “слепые петли” кишечника, дивертикулы, нарушения перистальтики, кишечнаянепроходимость); снижения защитных свойств слизистой оболочки (анацидные состояния, иммунодефициты); ятрогенных воздействий на микрофлору кишечника (применение кортикостероидов, цитостатиков, особенно у ослабленных и пожилых пациентов).

Избыточное размножение бактерий наблюдается главным образом в тонкой кишке, поскольку здесь создается наиболее благоприятная питательная среда. Проявления синдрома избыточного бактериального роста, такие как метеоризм, урчание, переливание в животе, жидкий стул, гиповитаминоз, похудание, нередко выходят на первый план в клинической картине основных заболеваний, перечисленных выше.

Тесты, подтверждающие наличие патологических нарушений состава микрофлоры

Как и в диагностике других заболеваний, для оценки изменений кишечной микрофлоры необходимо применять адекватные методы.

Посев кала на дисбактериоз, распространенный в России, нельзя признать информативным тестом, тем более что патологические изменения микрофлоры в основном затрагивают тонкую кишку. Этот метод представляет ценность с точки зрения исключения кишечных инфекций, а также инфекции C. difficile.

Весьма высокой точностью обладает микробиологическое исследование посева аспирата содержимого тонкой кишки.

Дыхательный тест с 14С-ксилозой, водородные тесты с лактулозой и глюкозой позволяют выявлять наличие избыточного бактериального роста в кишечнике, однако не дают представлений о составе микрофлоры.

Определение спектра жирных кислот в кале методом газожидкостного хроматографического анализа дает возможность приблизительно оценить количественное соотношение различных типов кишечных бактерий.

Применение пробиотиков

В начале XX столетия великий русский ученый Мечников И.И. выдвинул гипотезу о том, что высокое содержание лактобацилл в кишечном биоценозе является необходимым условием здоровья и долголетия человека. Мечников И.И. проводил опыты по использованию в лечебных целях живой культуры бифидобактерий.

В последующие годы продолжались разработки лекарственных препаратов на основе микроорганизмов, обладающих полезными свойствами, – так называемых пробиотиков.

В качестве потенциального лечебного средства лактобациллы первоначально привлекали к себе наибольшее внимание как бактерии с наиболее хорошо изученными полезными свойствами. С 1920-х гг. культура L. acidophilus стала использоваться в форме ацидофильного молока для лечения заболеваний ЖКТ, сопровождающихся запорами. С 1950-х гг. накапливается опыт использования L. acidophilus и других культур для предупреждения антибиотико-ассоциированной диареи.

По мере развития микробиологии были получены новые сведения о позитивных свойствах бифидобактерий, кишечной палочки, нетоксигенного молочнокислого стрептококка – Streptococcus (или Enterococcus) faecium. Определенные штаммы этих микроорганизмов и их комбинации стали включать в состав препаратов пробиотиков.

При изучении способности микробов к адгезии к эпителиоцитам тонкой кишки показано, что применение микроорганизмов в сочетании повышает их способность фиксироваться в зоне щеточной каемки.

Механизмы лечебного действия пробиотиков включают: подавление роста патогенных микроорганизмов, восстановление целостности эпителия, стимуляцию секреции иммуноглобулина А, подавление выработки провоспалительных цитокинов, нормализацию метаболических процессов.

Современный подход к разработке подобных препаратов подразумевает, во-первых, применение микроорганизмов в сочетаниях и, во-вторых, выпуск их в капсулированной форме, допускающей длительное хранение при обычной температуре. Клиникоэкспериментальные исследования показали, что под действием желудочного сока и желчи пробиотики теряют до 90% своей активности до момента попадания в кишечник. Разрабатываются способы повышения выживаемости бактерий – за счет их иммобилизации на пористых микроносителях, включения в состав препарата компонентов питательной среды.

Несмотря на “теоретически” грамотную разработку пробиотических препаратов, далеко не все из них оказываются эффективными на практике. К настоящему времени накоплены данные множества открытых и слепых контролируемых исследований, по результатам которых сделаны некоторые выводы о перспективах применения тех или иных видов микроорганизмов при различных заболеваниях кишечника.

Показано, что наибольшим эффектом в лечении инфекционного гастроэнтерита у детей обладают L. rhamnosus штамма GG, у взрослых – E. faecium SF68.

По некоторым данным, в период восстановления после вирусного гастроэнтерита целесообразно назначение препаратов, содержащих лактобактерии или их комбинации с бифидобактериями и энтерококком; скорейшему разрешению после бактериальных кишечных инфекций способствуют подвиды бифидобактерий.

Способность к снижению частоты развития антибиотико-ассоциированной диареи установлена для следующих бактерий в составе пробиотиков:

  • L. rhamnosus штамма GG;
  • комбинация L. acidophilus и L. bulgaricus;
  • E. faecium SF68;
  • B. longum;
  • комбинация Lactobacillus и B. longum;
  • лечебные дрожжи Saccharomyces boulardii.

Для снижения частоты побочных эффектов антихеликобактерной терапии рекомендуется одновременный прием пробиотиков, содержащих L. rhamnosus и S. Boulardii, или комбинацию L. acidophilus с Bifidobacterium lactis.

В профилактике развития диареи путешественников эффективной оказалась комбинация L. acidophilus, L. Bulgaricus и Streptococcus thermophilus.

По данным мета-анализа, в лечении рецидивирующей инфекции C. Difficile (псевдомембранозного колита) наиболее эффективным является пробиотик, содержащий S. boulardii.

Следует понимать, что назначение пробиотиков редко бывает эффективным в отсутствие этиотропного и патогенетического лечения основного заболевания. В зависимости от конкретной ситуации может потребоваться хирургическое лечение (например, при синдроме приводящей петли, межкишечных свищах), назначение противовоспалительных и антибактериальных препаратов, регуляторов моторики ЖКТ (например, при синдроме раздраженного кишечника).

Характеристика и применение Линекса

В последние годы в практике российских гастроэнтерологов заслуженным признанием пользуется Линекс, комбинированный препарат, содержащий бактерии – представители естественной микрофлоры кишечника: Bifidobacterium infantis v. liberorum, Lactobacillus acidophilus и нетоксигенный молочнокиcлый стрептококк группы D – Streptococcus (Enterococcus) faecium. Как было отмечено выше, эти виды бактерий продемонстрировали клиническую эффективность в лечении ряда заболеваний кишечника и входят в число микроорганизмов, с которыми связываются особые “надежды” на включение в будущем в схемы терапии хронических воспалительных заболеваний кишечника. Культуры микроорганизмов, входящие в состав Линекса, получены выращиванием на средах с добавлением антибиотиков, поэтому обладают устойчивостью к большинству антибактериальных средств и способны размножаться даже в условиях антибактериальной терапии. Устойчивость полученных штаммов к антибиотикам настолько высока, что сохраняется при повторных инокуляциях 30 поколений, а также in vivo. При этом не отмечено переноса генов антибактериальной резистентности к другим видам микроорганизмов. Это очень важно с точки зрения последствий применения Линекса: как на фоне приема, так и после отмены препарата нет опасности выработки резистентности к антибиотикам со стороны патогенных бактерий и собственной микрофлоры.

Лечебное действие Линекса заключается во временном замещении функций собственной кишечной микрофлоры пациента в условиях ее подавления, в частности на фоне применения антибиотиков. Включение в состав Линекса лактобацилл, S. Faecium и бифидобактерий обеспечивает поступление “лечебной” микрофлоры в разные отделы кишечника в количественно и качественно сбалансированных соотношениях.

В плацебо-контролируемом исследовании с участием 60 взрослых пациентов, страдающих антибиотико-ассоциированной диареей или диареей неустановленной этиологии, прием Линекса уже в течение 3–5 дней сопровождался нормализацией стула. У детей продемонстрирована высокая эффективность Линекса в предотвращении и лечении уже развившейся антибиотико-ассоциированной диареи.

Применение Линекса на фоне эрадикационной антихеликобактерной терапии улучшает переносимость антибиотиков: снижает частоту развития метеоризма, диареи.

В кишечнике микробные компоненты Линекса оказывают не только эубиотическое действие, но и выполняют все функции нормальной кишечной микрофлоры: участвуют в синтезе витаминов В1, В2, В3, В6, В12, Н (биотина), РР, К, Е, фолиевой и аскорбиновой кислот. Снижая рН кишечного содержимого, они создают благоприятные условия для всасывания железа, кальция, витамина D.

Лактобактерии и молочнокиcлый стрептококк осуществляют ферментативное расщепление белков, жиров и сложных углеводов, в т. ч. оказывают заместительный эффект при лактазной недостаточности, которая в большинстве случаев сопутствует заболеваниям кишечника.

Линекс выпускается в капсулах, содержащих не менее 1,2×10 7 живых лиофилизированных бактерий.

Фармакокинетика препарата мало изучена в связи с тем, что в настоящее время отсутствуют фармакокинетические модели для исследования у человека сложных биологических веществ, состоящих из компонентов с различной молекулярной массой.

Грудным детям и детям до 2 лет Линекс назначают по 1 капсуле 3 раза в сутки, детям 2–12 лет – по 1–2 капсулы 3 раза в сутки, детям старше 12 лет и взрослым – по 2 капсулы 3 раза в сутки. Препарат принимают после еды, запивая небольшим количеством жидкости. Нельзя запивать горячими напитками во избежание гибели живой микрофлоры.

Заключение

Таким образом, пробиотики, особенно их комбинированные препараты, постепенно занимают все более прочное место в гастроэнтерологии.

По мере накопления доказательной базы, они, возможно, предоставят врачам способ лечить больного, искусно влияя на его симбиоз с миром бактерий и минимальным риском для организма человека.

Читайте также: