Влияние экзометаболитов лакто- и бифидобактерий на организм человека

Тюменский ГМУ, г. Тюмень

Научный руководитель: д.б.н., доц. Т.Х. Тимохина

Нормальное функционирование человеческого организма зависит от многих биологических, генетически детерминированных факторов, а также тесно связано с влиянием внешних психологических, социально-экономических и экологических факторов. Важным звеном между макроорганизмом и внешней средой являются микробиологические объекты, составляющие экзо- и эндогенную микробиоту. Таким образом, микро- биота – это эволюционно сложившаяся совокупность микроорганизмов, населяющих организм человека, со множеством установившихся взаимосвязей [12, 13, 26]. Основными представителями микробиоты человека являются лакто- и бифидобактерии [15].

Лактобактерии (Lactobacillus) – это род молочнокислых грамположительных бактерий, непатогенные микроаэрофилы, обладающие высокой ферментативной активностью [11]. На данный момент род Lactobacillus насчитывает более 130 видов [11]. Lactobacillus выделяют ряд биологически активных веществ (БАВ): лизоцим, молочная кислота, а также бактериоцины такие как лактобревин, лактоцины B, F, J, M, плантари-цин и другие. За свет выделения БАВ происходит угнетение роста гнилостной микробиоты и условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) [4, 6, 10]. Лактобактерии обладают способностью активировать клеточный иммунитет и подавлять продукцию иммуноглобулина Е (Ig Е) [18]. А также опосредованно стимулирует выработку IgA [9, 16]. Например, Lactobacillus casei является активным индуктором продукции интерлейкина-6 (ИЛ-6), ИЛ-12, фактора некроза опухоли альфа (ФНО-α), помимо этого выделяют онкомаркеры [16]. Lactobacillus reuteri слабо активируют продукцию ИЛ-12, вызывают снижение секреции цитокинов и онко-маркеров. В свою очередь, ингибирование бактерий Lactobacillus rhamnosus с лимфоцитами периферической крови приводит к снижению выброса провоспалительных цитокинов (ФНО-α, ИЛ-2 и др.) и повышению уровня регулирующих цитокинов (трансформирующего фактора роста бета и ИЛ-10) [23].

Бифидобактерии (Bifidumbacterium) – род грамположительных анаэробных бактерий, являются непатогенными и также как лактобактерии обладают высокой ферментативной активностью. Бифидобактерии в процессе жизнедеятельности вырабатывают ряд органических кислот: уксусная, молочная, муравьиная и янтарная. Бифидобактерии синтезируют аминокислоты, белки, витамины (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, фолиевая кислота, цианокобаламин), никотиновую кислоту. Бифидобактерии (как и лактобактерии), контактируя с энтероцитами, стимулируют механизмы защиты организма человека, в том числе увеличение скорости регенерации слизистой оболочки, активируют клеточный иммунитет, а также синтез лизоцима, интерферонов и цитокинов E

• [9 ]. В ходе научных исследований было выявлено существование видоспецифичных экзометаболитов. Помимо молочной кислоты Bifidobacteria и Lactobacilli продуцируют in vitro фенилмолочную и п-гидроксифенил-молочную кислоты. Данные результаты были получены путем анализа методом газовой хроматографии и масс - спектрометрии [21, 22]. Также обнаружено, что низкомолекулярные экзометаболиты бактерий участвуют в регуляции межвидовых взаимоотношений: стимулируют рост симбиотических бактерий, способствуют вытеснению штаммов, являющихся чужими для определенного микробиоценоза. А значит, оказывают положительное влияние на хозяина и способствует сохранению собственной экологической ниши [29]. Недавно группой японских ученых были обнаружены рецепторы в клетках эпителия кишечника человека, которые проявляли высокую специфичность к различным низкомолекулярным кислотам, в том числе являющихся продуцентами анаэробных микроорганизмов [28]. К ним относятся SCFA-рецепторы, при этом около 60% из них являются рецепторами к молочной кислоте. Ведутся исследования об определении значения данных рецепторов в регуляции энергетического баланса организма путем подачи сигналов голода и сытости [28]. В настоящее время проводятся исследования о влияния низкомолекулярных кислот на продукцию активных форм кислорода митохондриями и нейтрофилами. В ряде работ была описана способность молочнокислых бактерий подавлять процессы перекисного окисления липидов микросом и липопротеидов низкой плотности, захватывать свободные радикалы, усиливать экспрессию генов ферментов антиоксидантной защиты в различных тканях и повышать антиоксидантную емкость последних [15, 20, 24, 25, 29]. В результате чего снижается разрушение окружающих тканей при воспалительных процессах [21].

На основе ферментативной активности лакто – и бифидобактерий в конце ХХ века были получены пробиотики. Пробиотики – это живые микроорганизмы (молочнокислые бактерии, чаще бифидо – или лактобактерии, иногда дрожжи), относятся к нормальным обитателям кишечника здорового человека. Большое внимание к пробиотическим препаратам вызвано тем, что стойкое развитие антибиотикорезистентности у гнилостной микробиоты и УПМ, делает антибиотикоте-рапию малоэффективной, а также влечет за сбой нарушение нормальной микробиоты организма человека [9, 14]. Механизм действия пробиотиков заключается в том, что пробиотические микроорганизмы создают неблагоприятную кислотность среды для размножения гнилостной микробиоты и УПМ [9]. Микроорганизмы, входящие в состав пробиотиков, не патогенны, не токсичны, содержатся в достаточном количестве, сохраняют жизнеспособность при прохождении через ЖКТ и при хранении [7, 8, 17]. Однако в настоящее время наиболее перспективными являются метаболитные пробиотики или метабиотики – биологически активные бактериальные метаболиты. Метаболиты, продуцируемые разными видами микроорганизмов, оказывают стимулирующее действие на бактерии нормофлоры, проявляют про-тивомикробное, иммуномодулирующее и ряд других действий [5, 23]. Так, например, при экспериментальном иммунодефиците, индуцированном циклофосфамидом, метабиотик, полученных из низкомолекулярных экзометаболитов бактерий, оказывает общее иммуностимулирующее действие на костный мозг и селезенку, повышает фагоцитарную активность клеток моноцитарно – макрофагальной системы и гуморального звена иммунитета [17]. Следовательно, препараты, изготовленные из молочнокислых бактерий, являются безопасными, но имеются данные о редких случаях возникновения инфекционного процесса, как правило, у лиц с вторичным иммунодефицитом [1-3, 18, 19].

Таким образом, подводя итог вышесказанному, можно сделать вывод, что в XXI веке на смену антибиотиков приходят пробиотики. Живые препараты, полученные из резидентной микробиоты человека и их экзометаболитов. В литературе влияние экзометаболитов лакто – и бифидобактерий на организм человека изучается в условиях in vitro на биологических моделях и практически не изучено in vivo, что представляет большой научный интерес.