Мультик про кишечную палочку
Обновлено: 24.04.2024
Лебедев Василий Васильевич- проректор по лечебной работе и последипломному обучению Кубанской государственной медицинской академии, заведующий кафедрой инфекционных болезней и эпидемиологии ФПК и ППС Кубанской государственной медицинской академии, профессор, доктор медицинских наук;
Голенская Лариса Игоревна – заведующая лабораторией ЗАО ПК “Кубаньтехносервис”, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, гастроэнтеролог.
Макроорганизм, его микрофлора и окружающая среда являются единой экологической системой, которая находится в состоянии динамического равновесия, характеризуется единством, целостностью и способностью к саморегуляции. Гармония всех ее компонентов связывается со здоровьем макроорганизма и обозначается как эубиотическое состояние.
Различные неблагоприятные воздействия на макроорганизм: экологическое неблагополучие, возрастание стрессовых воздействий, повышенный радиационный фон, бесконтрольное применение антибиотиков, неполноценность питания приводят к сдвигу в микробной экологии человека, возникает дисбиоз, нарушения обмена веществ, иммуносупрессивные и аллергические состояния, инфекционные и онкологические заболевания. Проблема дисбиозов имеет общебиологическую значимость, и борьба с ними в настоящее время является одной из актуальных задач здравоохранения.
Очень часто дисбиоз является важным патогенетическим механизмом в развитии синдрома разждраженной кишки ( СРК).
Синдром раздраженной кишки (СРК) – комплекс функциональных ( то есть не связанных с органическим поражением кишечника) расстройств, длящихся свыше 3 месяцев, клинически проявляющихся болями в животе (обычно исчезающими после дефекации), сопровождающимися нарушениями функции кишечника ( запор, понос или их чередование), а также метеоризмом, урчанием, чувством неполного опорожнения кишечника или же императивными позывами на дефекацию.
Распространенность СРК, по данным различных авторов, колеблется от 14-22 до 30-48%, причем у женщин регистрируется в 2-4 раза чаще, чем у мужчин, а пик возрастной заболеваемости приходится на период от 30 до 40 лет.
По наблюдениям авторов П.Я Григорьева и Э.П.Яковенко (2000г.) у большинства больных СРК в 68,8% случаев имелась избыточная микробная контаминация тонкой кишки и в 98,4% случаев – дисбактериоз толстой кишки. При этом обнаруживались гемолизирующая флора, кишечные палочки со слабовыраженными ферментативными свойствами, энтеропатогенные кишечные палочки и другие изменения микрофлоры толстой кишки с преобладанием условно-патогенных микроорганизмов или их ассоциаций (стафилококки, протей, дрожжеподобные грибы, лактозонегативные или гемолитические ишерихии, синегнойная палочка, клебсиеллы и др.), то есть те или иные дисбиотические изменения микрофлоры толстой кишки в сочетании с избыточным бактериальным ростом в тонкой кишке. Изменения микробного биоценоза, выявленные у обследованных больных СРК, несомненно являются важнейшими патогенетическими механизмами в развитии этого синдрома. Так, в результате жизнедеятельности избыточного количества бактерий в тонкой кишке могут образовываться и накапливаться свободные (деконьюгированные) желчные кислоты, гидроксиды жирных кислот, бактериальные токсины, протеазы и различные метаболиты ( фенолы, биогенные амины и др.). Следствием этих процессов могут стать нарушения двигательной, секреторной, пищеварительной и других функций тонкой кишки, нарушения гидролиза дисахаридов (например, лактозная недостаточность), жиров, белков, всасывания витаминов, макро- и микроэлементов, аллергические проявления. Таким образом, в толстую кишку поступает химус, обладающий агрессивными свойствами, к тому же и в самой толстой кишке, особенно в ее начальных отделах, в силу дисбиотических изменений микрофлоры (отсутствие или дефицит основных бактериальных симбионтов – бифидобактерий, уменьшение количества молочно-кислых палочек) также редуцируются процессы пищеварения ( в основном нарушается гидролиз клетчатки) и всасывания, а оставшаяся “субстанция” в силу агрессивности приводит к расстройству моторно-секреторной функции ободочной и прямой кишки.
При дисбактериозе не только изменяется общее количество микроорганизмов за счет уменьшения или увеличения количества основных групп микроорганизмов, но и изменяются их свойства (усиливаются их инвазивность и агрессивность по отношению к слизистой оболочке), что в дальнейшем может привести к развитию воспалительного процесса.
Лечение больных СРК включает в себя нормализацию режима питания, проведение разъяснительных психотерапевтических бесед, назначение различных лекарственных препаратов с целью:
А) Устранения микробной контаминации тонкой кишки и восстановления нормальной кишечной микрофлоры в толстой кишке;
Для восстановления нарушенного микробиоценоза используются биопрепараты нескольких поколений:
1. классические ( бифидумбактерин, лактобактерин, колибактерин);
2. самоэлеминирующиеся антагонисты ( бактисубтил, бактиспорин, биобактон, энтерол, биоспорин, споробактерин);
- живые – бифилакт, бификол, биофлор
- лиофилизированные – бифиформ, бифилонг, аципол, ацилакт, линекс
4. иммобилизованные на сорбенте бактерии, представители нормальной микрофлоры (бифидумбактерин форте, пробифор);
5. комбинированные с лизоцимом ( бифилиз);
6. препараты, представляющие собой продукты метаболизма микрофлоры, в частности молочной кислоты ( хилак-форте);
7. препараты из антагонистических представителей рода Bacillus ( споробактерин живой, бактиспорин сухой);
8. рекомбинантные ( субамин).
Известно, что нормальная кишечная микрофлора способствует формированию защитно-адаптационных систем организма, она способствует реакции лимфатических узлов на антигенное раздражение (образование иммуноглобулинов, плазмоцитарная реакция, трансплантационный иммунитет, фагоцитоз). Физиологический уровень некоторых врожденных факторов – гликопротеидов и лизоцима – достигается стимуляцией организма нормальной микрофлорой. Отсутствие нормальной микрофлоры ведет к лимфопении, гиперкортицизму и угнетению образования лимфоидной ткани, что ведет к ослаблению защитно-приспособительной системы. Большой интерес представляет общая защитная реакция организма – канцеролитическая или цитолитическая ( лизис “чужих” клеток), свойственная нормальной микрофлоре.
Особого внимания заслуживают живые препараты бифидумбактерий и лактобактерий, т.е. функциогенные продукты питания, ферментированные этими представителями нормофлоры кишечника. Таким продуктом диетического лечебно-профилактического питания является БИФИЛАКТ, выпускаемый в Краснодарском крае. Функциогенные продукты питания, в том числе БИФИЛАКТ, должны соответствовать следующим требованиям:
- эти продукты должны содержать представителей нормальной микрофлоры кишечника ( бифи-думбактерии и лактобактерии), в активном колониеобразующем состоянии, в лечебных концентрациях, стабильно сохраняющихся в процессе хранения;
- очень важно соблюсти совместное культивирование в молоке бифидум- и лактобактерий, т.к. они яляются симбионтами и синергистами( они производят продукты жизнедеятельности друг для друга и значительно более эффективно приживаются в кишечнике совместно), что очень важно для их эффективной коллонизации в кишечнике. Кроме этого очень важно сочетание аэробной микрофлоры ( лактобактерий), которая нормализует процессы в тонком кишечнике и анаэробной микрофлоры ( бифидумбактерии), которые нормализуют процессы в толстом кишечнике;
- такие продукты должны содержать минимальное количество посторонней микрофлоры, которая может конкурировать за пищевую нишу и угнетать развитие бифидум- или лактобактерий, или вырабатывать продукты жизнедеятельности, нежелательные для лечебного продукта ;
- особое внимание в этих продуктах должно обращаться на дрожжевую микрофлору, которая при некоторых болезненных состояних организма может усугублять дискомфортные состояния желудочно-кишечного тракта ( гниение, брожение), вызывать аллергизацию;
- белок молока (казеин) в таких продуктах должен трансформироваться в легкоусваиваемые формы гидролизата казеина;
- у продукта должна быть высокая биологическая ценность, что определяет его диетические качества, т.к чем выше биологическая ценность белкового пищевого продукта, тем меньше в рацион можно вводить иных белоксодержащих компонентов с целью улучшения питательности рациона. В случае низкой биологической ценности продукта требуется излишнее введение бел- ковых веществ в рацион, что ведет к перенапряжению физиологических механизмов жизнедеятельности, снижает утилизацию белков организмом человека, а это может привести к накоплению и задержке в кишечнике шлаков, а вследствие этого к излишней аллергизации;
- в таких продуктах желательно незначительное содержание сахаров, т.к. они могут нарушать процессы пищеварения, приводить к аллергизации и раздражению рецепторов кишечника в связи с избыточным бактериальным ростом ;
- в таких продуктах желательна незначительная жирность, что увеличивает их диетические свойства и создает правильные условия для развития бифидумбактерий и лактобактерий;
- в таких продуктах желательно максимально снизить процент содержания токсических элементов.
В Краснодарском крае два производителя продукта Бифилакт ЗАО ПК “Кубаньтехносервис” г.Краснодар и ОАО “Белмолоко” г. Белореченск с различными технологиями его производства.
Бифилакт ЗАО ПК “Кубаньтехносервис” и Бифилакт ОАО “Белмолоко” были обследованы на соответствие вышеперечисленным требованиям и проведено их сравнение с целью выявления преимуществ для использования в качестве лечебно-профилактического средства.
Согласно экпертного заключения Краснодарского регионального института агробизнеса и Краевого Центра Госсанэпиднадзора в Краснодарском крае от 25.04.03 № 01/138 всем вышеперечисленным требованиям к продукту функциогенного назначения соответствует только Бифилакт , выпускаемый ЗАО ПК “Кубаньтехносервис”, что следует учитывать при назначении лечебного питания в лечебных и реабилитационных учреждениях, детских оздоровительных учреждениях и в качестве сопутствующего средства при лечении различных патологий, а также использования Бифилакта в учреждениях санаторного типа в качестве иммуностимулирующего и адаптогенного средства.
Антибактериальные препараты применяются в случае обильного роста условно-патогенной микрофлоры в посевах кишечного содержимого, а также избыточном бактериальном росте в тонкой кишке и наличии воспалительных изменений в слизистой оболочке . Иногда требуется 2-3 семидневных курса антибактериальной терапии. Применяются ципрофлоксацин, фуразолидон, эрсефурил, интетрикс и другие препараты.
Б) Нормализация процессов пищеварения и всасывания, а также устранения гипо- и авитаминоза и дефицита микро- и макроэлементов;
При назначении ферментотерапии следует опираться на результаты соответствующих лабораторных исследований. Для того чтобы произошло полное переваривание белков, жиров и углеводов необходимы ферменты с определенным временем воздействия. Например, для белков необходимы кислые ферменты ( с длительностью воздействия 1,5-2 часа), для переваривания и расщепления углеводов необходимы щелочные ферменты, амилаза, лизоцим (с длительностью воздействия 20 минут)- мезим-форте, креон, панцинтрат, панзинорм, панкреатин.
При наличиии выраженной сенсибилизации организма, изменений в иммунном статусе и сниженной детоксикационной способности организма показан короткий курс энтеросорбции (энтеросгель, энтерокар, ФАС, полифепам, полифам, смекта, пектин, лактулоза) на фоне витаминотерапии.
Для повышения защитных свойств организма при дисбиозе кишечника могут применяться : продигиозан, пентоксил, лизоцим, метилурацил, ретаболил, иммуноглобулин человеческий, тамерит, галавит, имунофан, ликопид, полиоксидоний, ронколейкин.
В) Обеспечения нормализации моторно-эвакуаторной функции толстой кишки и акта дефекации.
У группы больных с СРК с вариантом абдоминальной боли – пинавериум бромид ( дицетел) 0,3 г – 3 дня, далее 0,15 – 25 дней, тианептин ( коаксил) 0,025 – 28 дней; или мебеверин гидрохлорид ( дюспаталин) 0,4 – 28 дней, тианептин ( коаксил) 0,025 -28 дней.
У группы больных с СРК с вариантом запора – дицетел 0,3 г – 3 дня, далее 0,15 – 25 дней, коаксил 0.025 -28 дней, формлакс по 2 пак./сут.-10 дней; или дюспаталин 0,4 – 28 дней, коаксил 0,025 – 28 дней, лактулоза ( дюфалак) 45 мл/ сут. – 10 дней.
У группы болных с СРК с вариантом диареи – дицетел 0,3 г – 3 дня, далее 0,15 – 25 дней, коаксил 0,025 – 28 дней, смекта по 2 пак./ сут.- 10 дней; или дюспаталин 0,4 – 28 дней, коаксил 0,025 – 28 дней, смекта по 2 пак./ сут – 10 дней.
У больных с СРК с комбинацией абдоминальной боли и метеоризма- дицетел 0.3 г – 3 дня, далее 0.15 -25 дней, коаксил 0,025 – 28 дней; или дюспаталин 0,4 – 28 дней, коаксил 0,025 – 28 дней, эспумизан 0,12 – 10 дней.
Выводы:
По данным А.А. Яковлева (2002 г.), в группах больных, получавших схемы “оптимального выбора” к завершению 4-х недельного курса лечения улучшение было отмечено в 76,6 -93,3% случаев.
Согласно результатам исследования, четыре производителя добавляют в икру незаявленные красители. В Роскачестве отмечают, что красители должны быть отмечены в маркировке продукта с предупреждением, что подобные химикаты могут снижать внимание детей. В семи образцах содержание сока лопнувших икринок превышает допустимые 1%.
Минтруд разъяснил, нужно ли отражать премии в трудовых книжках
Вам необходимо снизить фонд оплаты труда. Как сделать это законно
Как разработка хирургических инструментов сделала иммигранта миллиардером
Meta* в опале: что это значит для бизнеса и поможет ли VPN
В кризис так нельзя: пять способов пустить продажи под откос
Эти семь привычек руководителю надо взять под контроль
Переждать не получится: как за два-три года изменится российский бизнес
Предыдущее исследование Роскачество провело в 2018 году: нарушения выявили в 31% образцов. Микробиологические показатели оказались неудовлетворительными в 10 из 29. Уротопин нашли в икре одной марки. Допустимая доля лопнувших икринок была превышена в 14 образцах. Красители и посторонние примеси не были обнаружены.
Обзор
Герой февраля: кишечная палочка Escherichia coli
Автор
Редакторы
Скромная бактерия за полстолетия с момента ее открытия в конце XIX в. стала настоящей волшебной палочкой для молекулярной биологии. Сейчас результаты опытов с ее использованием занимают главы и тома профессиональных и популярных изданий. Конечно, в нашем путеводителе по модельным организмам E. coli должна была занять свое почетное место.
Двенадцать модельных организмов
Escherichia и Eschrichtius — Болезнь путешественников — Главная модельная бактерия — Учебник молекулярной генетики — Невезение с CRISPR/Cas
Рисунок 1а. Escherichia длиной 2 мкм
Рисунок 1б. Теодор Эшерих (1857–1911)
Рисунок 1в. Eschrichtius длиной 14 метров
Рисунок 1г. Даниэль Фредрик Эшрихт (1798–1863)
Клетки с относительно тонкой клеточной стенкой, не окрашивающиеся красителем генцианом фиолетовым (окраской бактерий по методу датского микробиолога Кристиана Грама).
Зачем же такую опасную бактерию сделали модельной? Дело в том, что в условиях культивирования кишечная палочка часто теряет патогенность, становится неспособной жить в естественных для себя условиях (то есть одомашнивается). И этим свойством в 1940-е годы воспользовались микробиологи, проведя с лабораторными штаммами E. coli (например, со знаменитым штаммом К12) много прорывных для науки экспериментов.
Так, манипулируя мутированными штаммами кишечной палочки, которые уже научились получать при помощи облучения, Джошуа Ледерберг и Эдуард Лаури Тейтем в 1947 году обнаружили способность разных штаммов обмениваться генетическим материалом и спасать друг друга от образовавшихся дефектов, проявлявшихся в неспособности расти на минимальной питательной среде. Так был открыт процесс конъюгации бактерий, который затем послужил важным инструментом для картирования бактериального генома . Ведь тогда это можно было делать только косвенными, микробиологическими методами — сама природа генетического кода была неизвестна.
Кстати, Джошуа Ледерберг был некоторое время мужем Эстер Ледерберг, первооткрывательницы бактериофага лямбда [3].
С начала 1950-х годов исследования по молекулярной генетике с использованием кишечной палочки и ее вирусов в качестве основного инструмента росли как снежный ком. Не будет преувеличением сказать, что к 70-м годам E. coli написала учебник молекулярной генетики! Вспомним открытие генетического кода, в котором участвовало несколько коллективов физиков и молекулярных биологов, в том числе Френсис Крик, Георгий Гамов и другие выдающиеся люди того времени [6]. Основные эксперименты по расшифровке кода велись на бесклеточных лизатах кишечной палочки.
Позднее обнаружилось, что E. coli хорошо подходит для зародившейся в 1960–1970-е годы биотехнологии [7]. Бактерия хорошо переносит введение в свою клетку гетерологичных (то есть чужеродных) генов и во многих случаях способна синтезировать их продукты без вреда для себя. Белки, полученные таким способом, стали называть рекомбинантными, и теперь они широко используются в медицине и других практических задачах.
Кишечная палочка — возможно, самый исследованный организм с точки зрения молекулярной биологии. Тем не менее у элементов ее генома до сих пор обнаруживают новые свойства. Это одновременно плохо (как же мало мы знаем!) и хорошо (будет чем заняться!). Совсем недавно на защите диссертации я услышал о том, как у одной из генных кассет эшерихии, участвующей в каскаде переработки сульфолипидов, также обнаружена и лактазная активность [8]. До этого такая активность была известна только у знаменитого лактозного оперона Жакоба и Моно, описанного в 1961 году!
Кажется, что E. coli — модельный организм без недостатков. Тем не менее биотехнологам не повезло, что у этой бактерии от природы нет системы бактериального иммунитета CRISPR/Cas [9], о которой я уже упоминал в эссе о бактериофаге лямбда [3]. Именно поэтому эту систему, ныне незаменимую в генной инженерии, открыли относительно поздно.
Кишечная палочка-выручалочка — это здорово (рис. 2). Но теперь пора переместиться в мир ядерных организмов. Удобным инструментом для молекулярной биологии и генетики эукариот оказались одноклеточные грибы — дрожжи — и гаплоидный плесневый гриб — нейроспора. Как они дошли до такой одноклеточной и гаплоидной жизни и что было открыто с их помощью — читайте в следующем материале нашего путеводителя по модельным организмам через месяц.
Благодарность
Обзор
Автор
Редактор
Обратите внимание!
Спонсоры конкурса: Лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и Студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.
Также известны микроорганизмы, способные сбраживать мёд. Главными врагами всех сладкоежек и пасечников являются сахаростойкие (да и вообще осмотолерантные и ксерофильные) дрожжи вида Zygosaccharomyces rouxii (Z. richteri). Оптимальные условия для их жизнедеятельности — температура 14–20 °С и содержание воды в мёде более 20%. По мере процесса брожения моносахара мёда разлагаются на спирт и диоксид углерода, объем мёда увеличивается, на поверхности появляется пена. Далее спирт с помощью уксуснокислых бактерий преобразуется в уксусную кислоту, при этом выделяется вода, и мёд разжижается. В нём становится меньше сахаров, но взамен появляются сивушные масла, уксусный ангидрид, нелетучие кислоты и другие соединения, ухудшающие вкусовые качества продукта и делающие его непригодным для употребления [3].
Старейшим методом консервации является высокое содержание соли — оно обеспечивает неблагоприятные условия для развития бактерий. Однако это не препятствие для ряда плесневых грибов (Penicillium, Aspergillus, Cladosporium) [1]. Они могут развиваться и при относительной влажности окружающей среды 10–15%, рН 1,5–11, температуре до −1 °С, высоком осмотическом давлении, а отдельные их виды — и при ограниченном доступе кислорода. Плесневые грибы вызывают глубокий распад белковых веществ, разлагают жиры до жирных кислот, альдегидов и кетонов. Их развитие приводит к плесневению рыбы, сопровождающемуся химическими превращениями, которые ответственны за появление неприятного запаха [2].
Обратная сторона медали
Спорить о пользе и вреде микроорганизмов не имеет смысла — исключить фактор микробиологической порчи полностью невозможно. Единственное, что мы можем сделать, — это соблюдать условия хранения и правила приготовления пищи.
Спустя несколько лет испанец Франсиско Мохика из Университета Аликанте, секвенируя для докторской геном архей-галофилов, обратил внимание, что и у них в ДНК есть множество коротких повторяющихся последовательностей, которые перемежаются неповторяющимися (правда, эти последовательности отличались от тех, что японцы нашли у эшерихий) и предположил, что они каким-то образом регулируют экспрессию генов.
В лихие девяностые, с развитием технологий секвенирования, ученые по всему миру начали играть с геномами и — сюрприз! — прокариоты, от гемофильной палочки до чумной, раз за разом выдавали в геноме одну и ту же структуру: короткие палиндромные повторы, перемежающиеся вставками (спейсерами), которые каждая научная группа называла как душе угодно: кто — SRSRs (short regularly spaced repeats), кто — SPIDRs (spacers interspersed direct repeats), а кто-то даже LCTRs (large cluster of tandem repeats). Наконец, мировое научное сообщество сошлось на CRISPR.
Группа голландских ученых, к 2002 году насеквенировав массу геномов прокариот, обратила внимание, что к CRISPR всегда прилегает однотипная группа генов. Глубокий биологический смысл опять ускользал, поэтому гены окрестили просто: Cas — CRISPR-associated.
База данных с последовательностями ДНК расширялась. В 2005 году все тот же Франсиско Мохика обнаружил совпадение одного из спейсеров кишечной палочки и фрагмента ДНК бактериофага P1, и практически одновременно две группы французских ученых обнаружили совпадение фрагментов ДНК других фагов и спейсеров чумной палочки и нескольких стрептококковых штаммов. Родилась гипотеза: система CRISPR-cas связана с приобретенным иммунитетом прокариот. Проверить ее было нетрудно: культуры микроорганизмов заражали фагами, а затем искали в геноме новые спейсеры. Гипотеза подтвердилась. Началась эра CRISPR.
Кроме того, в настоящее время при помощи технологии CRISPR совершенствуется CAR-T терапия — метод лечения онкозаболеваний аутологичными Т-клетками с химерными антигенными рецепторами: нокаутируя определенные гены в Т-лимфоцитах, можно добиться их большей устойчивости и избирательности.
А если мы хотим лечить непременно in vivo? Что же, у одного из лучших друзей биологов и их самой элегантной модели, червячка C. elegans, в организме около 1000 клеток. А у человека — триллионы. Редактировать и редактировать. А если вы сейчас подумали про эмбрионы, то забудьте: эмбрион вам информированного согласия на исследования не подпишет. Ведь никто и не обещал, что будет легко.
Но не расстраивайтесь, еще не все потеряно. На взрослых животных моделях за последние несколько лет все же удалось сделать немало: повысить экспрессию дистрофина у мышей, свиней и собак с миодистрофией Дюшенна, снизить уровень фенилаланина в крови у мышей с фенилкетонурией, замедлить на мышиных моделях развитие болезни Альцгеймера и бокового амиотрофического склероза. Да, мы не можем щелкнуть CRISPR-ножницами один раз на стадии зиготы, чтобы убрать смущающую нас мутацию во всех будущих клетках человеческого организма, поэтому при генной терапии in vivo на взрослом организме мы можем ожидать не полного излечения, но снижения прогрессирования заболеваний, смягчения симптомов, улучшения прогноза.
Весной 2020 года в США впервые начались клинические испытания CRISPR-терапии in vivo. Пациенту с амаврозом Лебера 10 типа была проведена внутриглазная инъекция препарата для редактирования точечной мутации в гене СЕР290, вызывающей нарушение функционирования палочек и колбочек. О результатах говорить пока рано, однако исследователи настроены весьма оптимистично. Пожелаем им успехов!
Читайте также: