МІКРОБІОЛОГІЯ - М.Г. Сергійчук - 2008

Розділ 11. АНТИБІОТИКИ. ПРОБІОТИКИ

Пробіотики

Життєдіяльність людини неможлива без нормального функціонування єдиного екологічного комплексу макро- і мікроорганізму. За останні 20-30 років зросла кількість різних патологічних станів, в основі яких є порушення нормального мікробіоценозу організму людини і тварин - дисбактеріоз.

Дисбактеріоз як самостійне захворювання або у випадках, коли він ускладнює перебіг інших патологічних процесів, потребує для лікування специфічних препаратів, дія яких базується на підвищенні резистентності макроорганізму і створенні сприятливих умов для відновлення кількісного та якісного складу нормальної мікрофлори, елімінації, або різкому зниженні кількості умовно-патогенних мікроорганізмів. Як основний компонент таких препаратів використовуються мікроорганізми - представники облігатної або транзиторної мікрофлори кишечнику.

Однією з особливостей взаємовідносин нормальної мікрофлори і макроорганізму є наявність в організмі людини імунологічної толерантності до її представників, яка формується внутрішньоутробно. В організмі дитини ще до народження відбувається накопичення пре-Т- супресорів з рецепторами до представників нормальної мікрофлори.

Бактеріотерапія, основана на принципі використання живих мікроорганізмів, почала інтенсивно розвиватися з кінця 50-х років, коли було відпрацьовано методи і засоби виділення, ідентифікації та культивування анаеробних мікроорганізмів, які становлять приблизно 90 % всієї мікрофлори кишечнику. Трохи більш ніж півстоліття тому С. Ваксман із сумом зазначав: "Серед мікробіологів не так вже й багато вчених, які, проявляючи інтерес до того, що роблять корисні мікроби, контролювали б та направляли б їх діяльність на користь людини". Останніми роками виробляється велика кількість комерційних препаратів для корекції мікробіоценозу шлунково-кишкового тракту типу ацинекс, біоспорин, біфідумбактерин, колібактерин, лактобацилін, ліобіфідус, мутафлор, лінекс та багато ін.

При суттєвих відхиленнях складу нормофлори кишок необхідним є введення мікробних культур у певних дозах. Живі ліофілізовані культури мікроорганізмів - представників нормофлори шлунково-кишкового тракту людини - називаються пробіотиками або еубіотиками

Композиційний склад пробіотиків досить різноманітний: це пробіотики, основою яких є лише один штам мікроорганізму, і препарати, що містять певну кількість бактерій із взаємодоповнювальними функціями.

Мікробні культури, що використовують для конструювання пробіотиків, мають відповідати таким вимогам:

- мати широкий спектр антагоністичної активності до патогенних мікроорганізмів, при цьому не пригнічувати розвиток нормальної мікрофлори;

- повна безпечність для довкілля.

Крім того, доцільним є використання таких штамів, які мають стійкість до антибіотиків загального використання та підсилюють захисні

реакції макроорганізму (наприклад, фагоцитарну активність лейкоцитів крові, індукцію ендогенного інтерферону та ін.).

Необхідною умовою при створенні пробіотиків є також здатність культур, що входять до їх складу, зберігати свою біологічну активність щонайменше 12 місяців.

Найпоширенішими є пробіотики з біфідо-, лактобактерій та кишкової палички або їх композицій.

Біфідофлора є одним із природних захисних факторів організму. Нормальна мікрофлора, яка на 85-98 % складається з біфідобактерій, стимулює в новонароджених захисно-адаптаційні механізми і є надійним бар'єром, який запобігає розвитку умовно-патогенних мікроорганізмів. При порушеннях мікрофлори створюється стан перед- хвороби, який може реалізуватися в захворювання при різних обтяжуючих моментах (імунодефіцитах, ферментопатіях, спадкових захворюваннях обміну речовин, променевих ураженнях, стресових станах та ін.). Захворювання, пов'язані з кишковим дисбактеріозом, можуть набувати хронічного перебігу з рецидивами. Усе це зумовлює необхідність підтримки оптимального рівня біфідобактерій у кишечнику як у дітей з першого дня життя, так і в дорослих. Промисловий випуск вітчизняного препарату на основі біфідобактерій (біфідумбактерину) було розпочато в 1971 р. Застосовується він переважно при порушенні кишкової анаеробної флори і може призначатися з перших днів життя дитини. Так, використання препарату в немовлят з першого дня життя, особливо тих, які перебувають на штучному вигодовуванні, і "групи ризику», приводить до нормалізації динаміки формування біфідофлори, зниження проявів діатезу, суттєвого поліпшення стану здоров'я.

Механізм дії біфідумбактерину складний і ще остаточно не вивчений. При створенні біопрепаратів з аналогів облігатної мікрофлори шлунково-кишкового тракту (біфідо- та лактофлори) в першу чергу звертають увагу на здатність цих бактерій до адгезії на поверхні епітелію кишок. Відомо, що одним із наслідків дисбактеріозу є оголення епітелію кишок і можливість проникнення ентеропатогенних бактерій крізь незахищені ділянки в кров та органи. При введенні пробіотиків на основі бактерій з високою адгезивною активністю штучно створюється конкуренція за місце прикріплення.

Іншою важливою ланкою в забезпеченні максимального позитивного ефекту є антагоністична активність, яка в біфідобактерій зумовлена сильним кислотоутворенням, продукцією лізоциму та продукуванням вітамінів групи В.

Найчастіше до складу пробіотиків з біфідофлори входять: Bifidobacterium adolescentis, B. animalis, B. bifidum, B. infantis, B. longum, B. thermoflum.

Іншою відомою групою мікроорганізмів, на основі яких створено велику кількість пробіотиків, - є лактобацили. До пробіотиків з лактобацил належать: Lactobacillus plantarum, L. casei, L. amylovorus, L. lactis, L. acidophilus, L. delbueckii subsp. bulgancus, L brevis та ін.

Механізм дії пробіотиків з лактобацил аналогічний до пробіотиків з біфідобактерій. У лактобацил інгібуючий ефект також пов'язують із сильним кислотоутворенням. Їх антагоністична дія зумовлена продукцією таких антибіотичних речовин, як лізоцим, молочна кислота та перок- сид водню. Пероксид водню, що виділяється, стає частиною бактерицидної SCH-лактопероксидазної системи, яка функціонує на слизових оболонках порожнин організму, з'єднаних із зовнішнім середовищем. Ця система містить лактопероксидазу, іони SCH та ендогенний перок- сид водню, який продукується індигенною молочнокислою флорою й посилює дію IgA. Ефективність дії лактопероксидазної системи посилюється при введенні лактобактерій. Індигенні лактобацили стимулюють загальний імунітет та неспецифічну резистентність макроорганізму. Лактобацили підвищують функціональну активність поліморфоядерних лейкоцитів, стимулюють міграцію моноцитів та активність перитонеальних макрофагів. Пробіотики з лактобацил підсилюють клітинну та гуморальну відповідь, що дає можливість використовувати їх як пероральні ад'юванти. Пробіотики з L. acidophilus здатні пригнічувати дію ферментів, які каталізують перетворення проканцерогенів у канцерогени. З метаболічною активністю пробіотиків з лакто- та біфідобактерій пов'язують зниження рівня холестерину в крові людини.

У 50-х роках Л. Перетц провів роботи зі створення колібактерину з живої культури кишкової палички з антагоністичною активністю. Механізм захисної дії колібактерину багатогранний: конкуренція за джерело живлення, інтенсивне розмноження, продукція кислот, накопичення та виведення токсичних метаболітів, ферментативна активність, здатність стимулювати імунітет і колонізувати слизову кишкового тракту.

Кишкова паличка стала основою для створення інших препаратів: нормофлорину, коліфлорину, севаколу, мутафлору, нормофлору тощо.

Намагаючись підвищити терапевтичну ефективність пробіотиків, дослідники включають до їх складу такі речовини, які активують поділ клітин культур основи пробіотиків. Такі препарати називають синбіотиками або конбіотиками.

До речовин, які стимулюють ріст нормальної мікрофлори (пребіотики), належать:

- моносахариди і спирти (ксилоза, ксилобіоза, рафіноза, сорбіт та ін.);

- олігосахариди (лактулоза, фруктоолігосахарид, галактоолігосахарид, ксилоолігосахарид та ін.);

- полісахариди (пектини, декстрин, інулін та ін.);

- ферменти (β-галактозидаза мікробного походження, протеази са- хароміцетів та ін.);

- пептиди (соєві, молочні та ін.);

- антиоксиданти (вітаміни С, Е та ін.);

> ненасичені жирні кислоти (ейкозопенаєнова кислота та ін.);

> органічні кислоти (пропіонова, оцтова та ін.);

> рослинні екстракти (морквяні, картопляні, кукурудзяні, рисові, гарбузові, часникові та ін.).

Головним критерієм ефективності більшості біопрепаратів, створених на основі ендогенної мікрофлори (лактобактерин, біфідумбактерин та ін.), є висока конкурентоспроможність до колонізації епітелію кишок. Широке застосування у створенні пробіотиків знайшов також феномен мікробного антагонізму. Особливо вираженими антагоністичними властивостями характеризуються аеробні спороутворювальні бактерії роду Bacillus.

Перші повідомлення про використання живих мікроорганізмів роду Bacillus у медицині та ветеринарії з'явились у Франції в 50-х роках, коли було встановлено, що при проростанні спор B. subtilis продукується ряд ферментів, які здатні лізувати клітини стафілококів, протеїв та деяких інших умовно-патогенних та патогенних бактерій.

Югославське об'єднання "Galenika" в 70-х роках розпочало випуск комерційного препарату бактисубтилу, який було рекомендовано використовувати особам з дисбактеріозами, що виникли внаслідок антибіотикотерапії інфекційних захворювань різної етіології.

Основу різних біопрепаратів з бацил становлять B. subtilis, B. cereus, B. polymyxa, B. coagulans, B. brevis, B. megaterium, B. pumilus, B. laterosporus та B. licheniformis.

Для всіх пробіотиків з бактерій роду Bacillus початком їх дії вважають час їх перорального введення. Після короткочасного та часткового контакту із слизовою ротоглотки та стравоходу пробіотики, які є ліофілізованою біомасою бактерій, починають активну дію вже в шлунку. Відразу ж після потрапляння в організм, незалежно від фізико-хімічних показників шлункового вмісту, починається проростання спор, що супроводжується інтенсивним продукуванням деяких фізіологічно активних речовин.

Вважається, що позитивний вплив пробіотиків із бацил пов'язаний насамперед із продукуванням антибіотичних речовин. Відомо близько 200 антибіотиків, які продукуються різними видами бацил. Найбільш продуктивним видом серед бацил є B. subtilis. Бацили здатні продукувати антибіотики як в аеробних, так і в анаеробних умовах. Антибіотики з бацил різноманітні за своєю структурою та механізмом дії.

Антимікробна дія продуктів метаболізму бацил може бути зумовлена також синтезом літичних ферментів, які здатні лізувати як грамнегативні, так і грампозитивні бактерії.

Перелічені прояви біологічної активності пробіотиків у шлунково- кишковому тракті мають локальний характер, але в той же час вони можуть здійснювати більш загальний вплив. Так, у крові тварин, які одержували перорально біопрепарат із бацил, паралельно з процесами транслокації відмічали підвищення фагоцитарної активності клітин.

Ще однією ланкою позитивного впливу мікроорганізмів з пробіотиків на макроорганізм є стимуляція його імунної відповіді, яку пов'язують з явищем органно-тканинної транслокації цих бактерій.

Зважаючи на високу терапевтичну активність пробіотиків і відсутність небажаних наслідків при їх використанні, вони все частіше стають альтернативою хіміотерапевтичних препаратів або унікальним додатком до медикаментозної терапії.