Пробиотики на основе лактобактерий

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

«Пермский национальный исследовательский

политехнический университет»

 

 

Химико-технологический факультет

Направление подготовки бакалавров

240700.62 «биотехнология»

Кафедра химии и биотехнологии

 

 

Реферат на тему:

 «Пробиотики на основе лактобактерий»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент 3 курса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление:

 

  
Введение

В последние годы организм человека подвергается воздействию целого комплекса неблагоприятных факторов, влияющих на нормальное функционирование основных систем жизнедеятельности. С одной стороны, влияние ухудшающейся экологической обстановки, увеличение количества стрессовых ситуаций, а с другой - последствия применения химиотерапевтических препаратов, в том числе антибиотиков. В связи с этим возникли вопросы о способах конструирования и восстановления оптимальной микрофлоры. Пробиотики могут оказать серьезную помощь в этих вопросах. Именно поэтому в последние десятилетия наблюдается повышенный интерес ученых к этой области.

Пробиотики – это живые микроорганизмы и вещества микробного происхождения, оказывающие при естественном способе введения позитивные эффекты на физиологические, биохимические и иммунные реакции организма хозяина через стабилизацию и оптимизацию функции его нормальной микрофлоры.

В качестве основы к пробиотическим препаратам могут быть использованы бактерии родов Lactobacillus, Bifidobacterium, Lactococcus, Escherichia, Streptococcus, Propionibacterium, Bacillus и некоторые другие виды.

В зависимости от состава препарата, все пробиотики подразделяют на следующие группы:

• Монокомпонентные – содержат только один штамм бактерий
• Поликомпонентные – содержат несколько разновидностей бактерий.
• Комбинированные (синбиотики) – содержат бактерии нормальной микрофлоры и какие-либо вещества, создающие оптимальные условия для данных микроорганизмов
• Сорбционные – содержат бактерии нормальной микрофлоры в сочетании с энтеросорбентами
• Рекомбинантные – содержат генно-модифицированные бактерии, которым вживлен ген с определенными характеристиками.

 

 

 

Характеристика Лактобактерий

Лактобактерии (Lactobacillus) – это род молочнокислых бактерий, который в настоящее время насчитывает 130 различных видов. Бактерии семейства Lactobacillus – непатогенные грамположительные облигатные или факультативные анаэробы с высокой ферментативной активностью.

Среда их существования — разные отделы желудочно-кишечного тракта, начиная с ротовой полости и заканчивая толстым кишечником. Количество лактобактерий в разных отделах ЖКТ неодинаково и может быть представлено разными штаммами. Меньше всего бактерий в организме человека, по результатам исследований, находится в желудке - от 10 до 100 КОЕ/мл. В клетках тонкой кишки в пристеночном слое находится от 1000-10000 КОЕ на мл. В толстой кишке находится Lactobacillus от 106 -  КОЕ на мл, где они представлены видами Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus rhamnosus и другими.

Хотя лактобактерии составляют меньшую часть флоры кишечника, но их метаболические функции делают особенно значимой эту популяцию.

Лактобактерии обычно имеют правильную форму длинной «палочки», иногда кокковидные, располагаются в коротких цепочках или по одиночке. В процессе своего нормального метаболизма лактобактерии способны образовывать молочную кислоту, перекись водорода, продуцировать лизоцим и вещества с антибиотической активностью: реутерин, плантарицин, лактоцидин, лактолин. Гетероферментативные виды лактобацилл в качестве конечных продуктов, кроме того, могут продуцировать уксусную кислоту и углекислый газ.

Лактобациллы представляют собой меньшую часть микрофлоры кишечника, однако они выполняют не менее важные метаболические функции, чем основной представитель микрофлоры толстого кишечника – бифидобактерии. Более подробно эти функции рассмотрены в следующей главе.

 

 

 

Функции и роль лактобактерий

Защитная функция. В клинических и экспериментальных исследованиях установлено, что лактобактерии подавляют размножение патогенной и условно-патогенной микрофлоры – K. pneumoniae, P. vulgaris, P. aeruginosa, S. typhosa, S. schottmuelleri, Sarcina lutea, S.  dysenteriae, S. paradysenteriae, S. marcescens, S. aureus, S. faecalis, S. lactis, V. comma и др.

Это происходит за счет продуцирования лактобактериями таких веществ как углекислый газ, диацетил, пероксид водорода, молочная кислота и различного вида бактериоцины. В таблице 1 представлены способы антагонистического воздействия каждого из них.

 

Таблица 1. Антагонистические вещества лактобактерий

Метаболический продукт	Способ антагонистического воздействия
Углекислый газ	Блокирует декарбоксилизацию. Уменьшает пропускную способность мембран.
Диацетил	Взаимодействует с протеинами, связанными с аргинином
Пероксид водорода/лактопероксидаза	Окисляет основные протеины
Молочная кислота	Уменьшает внутриклеточный pH, принимает участие в таких метаболических процессах как окислительная фосфориляция и т.д
Бактериоцины	Влияют на мембраны, ДНК-синтез и синтез протеина

 

 

Каждый вид лактобактерий продуцируют индивидуальный бактериоцин.

Таблица 2. Бактериоцины вырабатываемые лактобактериями

Бактериоцины	Вид лактобактерий
Низин	Lactococcus lactis
Диплоцин	Lactococcus lactis (cremoris)
Лактострепцин	Lactococcus spp.
Гельветицин	L.helveticus
Лактобревин	L.brevis
Булгарицин	L.bulgaricus
Лактоцины B, F, G, M	L.acidophilius
Плантарицин	L.plantarum
Рутерин	L. reuteri
казеицин	L.casei

 

 

Иммунная функция. Лактобактерии стимулируют фагоцитарную активность нейтрофилов, макрофагов, синтез иммуноглобулинов и образование интерферонов, интерлейкина-1. Это позволяет активировать клеточный иммунитет и подавлять продукцию иммуноглобулина (Ig)E. Иммуномодулирующее действие лактобактерий связывают с присутствием в их клеточной стенке пептидогликанов и тейхоевых кислот, которые являются поликлональными индукторами и иммуномодуляторами.

Нейтрализация фенольных ферментов. Лактобактерии нейтрализуют действие фенольных ферментов, поддерживающих разрастание раковых клеток в кишечнике, препятствуя тем самым развитию рака молочной железы и толстого кишечника.

Усваивание микроэлементов и витаминов. Продуцируя молочную кислоту, лактобактерий создают в кишечнике кислую среду, подавляя гнилостную флору и способствуя всасыванию кальция, витамина D и железа.

Детоксикации ксенобиотиков. Детоксикация ксенобиотиков - важная физиологическая функция микрофлоры кишечника. В результате биохимической активности происходит биотрансформация ксенобиотиков с образованием нетоксических продуктов и последующим ускоренным их выведением из организма.

Ферментативная.

Лактобактерии продуцируют ряд гидролитических ферментов, в частности, лактазу, расщепляющую лактозу (молочный сахар) и препятствующую развитию лактазной недостаточности. 

Особенно важной является выработка так называемых хемицеллюлаз – ферментов, переваривающих клетчатку, так как в желудочно-кишечном тракте человека они не вырабатываются. Перевариваемая клетчатка сбраживается нормальной микрофлорой в слепой кишке (300-400 г в сутки съеденной клетчатки расщепляется полностью) с образованием глюкозы, газов и органических кислот, также стимулирующих моторику кишечника и вызывающих стул.

Лактобактерии активно участвуют в процессах протеолиза. При этом протеин превращается в легкоусвояемые компоненты.

 Полипептид

Не менее важной функцией является участие в липолизе. При этом комплексные жиры превращаются в легкоусвояемые компоненты.

 

По результатам доклинических и клинических исследований установлено, что молочнокислые бактерии могут расщеплять холестерин в липидах сыворотки. Они также способствуют снижению холестеринемии за счет блокировки гидроксиметил-глутарат-СоА-редуктазы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наиболее часто используемые виды лактобактерий

Род лактобактерии, наряду с родом бифидобактерии, содержит большее число видов и отельных штаммов пробиотиков

 Разные штаммы могут  быть по-разному полезными для  различных органов. Например, штамм Shirota вида Lactobacillus casei поддерживают иммунную систему и помогает продвижению пище через кишечник, штамм Bulgaricus вида Lactobacillus delbrueckii полезен для пациентов, не способных переваривать содержащуюся в натуральном молоке и большинстве молочных  продуктах лактозу 

Далеко не все виды и штаммы лактобактерий являются пробиотиками. Конкретные пробиотические виды лактобактерий, включаемые в различные лекарства, БАДы и продукты, перечислены ниже.

Наиболее часто используемые виды лактобактерий в качестве пробиотиков представлены в таблице 3.

 

Таблица 3. Применение лактобактерий в качестве пробиотиков

Вид	Применение в препаратах
L. acidophilus	«Нормоспектрум», Ультрабиотик, Ацидобак, «Ацилакт», «Витафлор», «Аципол», «ЛИВЕО», «Линекс», «Биобактон», «Лактобактерин», «Нормобакт», «Экофемин».
L. rhamnosus	«Линекс Иммуно», «Verum», Вагилак
L. plantarum	Ацидобак, Ацидофилус, «Витабаланс 3000» «Multi-Strain Probiotic Complex», «Максилак», «Трилакт», «GoodBelly», «ProVita», «Forever Active Probiotic»
L. reuteri	«Рела лайф», «biogaia»
L. fermentum	«Лактобактерин»
L. lactis	«Бифиформ»
L. casei	«Гефилак», «Бактолак», «Нормоспектрум», «Ультрабиотик», «Ацидобак»
L. rhamnosus	«Preema», «Fluvir», «Culturelle»

 

 

 

 

Производство лактосодержащих пробиотиков

Производство лактосодержащих пробиотиков основано на культивировании производственного штамма или штаммов бактерий рода Lactobacillus на оптимальной питательной среде в адекватных условиях методом глубинного культивирования с последующей лиофилизацией биомассы в защитной среде.

При производстве лактосодержащих пробиотиков проводят валидацию технологического процесса и методов контроля, которые в соответствии с требованиями правил организации производства и контроля качества лекарственных средств доказывают, что конкретная методика, процесс, оборудование, исходное сырье, деятельность персонала или система действительно приводят к ожидаемым результатам и гарантируют, что лекарственное средство получено в соответствии со своим составом, не содержит контаминантов, маркировано надлежащим образом, упаковано и сохраняет свои свойства в течение всего срока годности.

При производстве лактосодержащих пробиотиков особое значение имеет постоянное выполнение на всех этапах производства внутрипроизводственного анализа основных показателей качества для оценки их воспроизводимости и анализа качества готовой продукции при выпуске и в течение всего срока хранения.

Лактосодержащие пробиотики для медицинского применения выпускают в следующих лекарственных формах: лиофилизаты (флаконы), порошки, таблетки, капсулы (пероральные, вагинальные, капсула в капсуле), суппозитории и мази. Показатели качества лекарственного средства оценивают в соответствии с лекарственной формой.

 

 

 

 

 

 

 

 

Преимущества препаратов на основе лактобактерий

Преимущества лактосодержащих пробиотиков по сравнению с бифидосодержащими обусловлены тем, что лактобактерии устойчивы к разрушающему действию желудочного сока, желчных кислот и панкреатических ферментов. Наиболее резистентными видами являются L. acidophilus, L. plantarum и L. casei. Они сохраняют жизнеспособность в кислой среде желудка в течение 3 часов, в то время как L. bulgaricus, присутствующие в йогурте, очень чувствительны к кислотности желудочного сока и к желчи, погибая при инкубации в желудочном соке уже через час.

В отличие от бифидобактерий, лактобактерии обладают большей резистентностью к антибиотикам и могут применяться на фоне антибиотикотерапии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Таким образом пробиотики на основе лактобактерий обладают широком спектром действия и могут быть применены для:

• улучшения пищеварения;

• предотвращения или уменьшения расстройств желудочно-кишечного тракта;

• снижения количества способствующих раку ферментов и конечных продуктов разложения в кишечнике;

• устранения побочные эффекты терапии антибиотиками;