1.7 Пробиотики на основе аллохтонных микроорганизмов

Многочисленные исследования показали, что пробиотический эффект, а именно «полезное действие на хозяина путем улучшения его кишечного микробного баланса», способны оказывать не только автохтонные микроорганизмы, типичные для экосистемы кишечника и постоянно присутствующие в ней, но и некоторые группы аллохтонных (транзиторных, не колонизирующих пищеварительный канал) микроорганизмов, которые не являются нормофлорой желудочно-кишечного тракта. Такие свойства обнаруживаются у культуры дрожжей Saccharomyces boulardii, бактерий рода Bacillus, Brevibacillus, Clostridium, Sporolactobacillus [109, 440, 603,678].

Представители микрофлоры желудочно-кишечного тракта очень чувствительны к действию неблагоприятных факторов. Поэтому для профилактики нарушений в медицине и ветеринарии традиционно используются их культуры на сквашенном молоке. Для этих же целей в ветеринарии предложено много препаратов, замещающих молочнокислые культуры, но пока еще не получивших однозначной оценки: большинство из них не стандартизированы, легко инактивируются, имеют короткий срок годности. На кафедре фармакологии МВА ведутся исследования по сравнительной оценке имеющихся средств и созданию более совершенных препаратов [334].

Дольше всех в истории человечества из пробиотических аллохтонных микроорганизмов известны спорообразующие бактерии рода Bacillus (а именно Bacillus subtillis). Их используют для приготовления японских соевых бобов натто, корейской соевой пасты мейзу, западноафриканских приправ огири и сумбала, обладающих высокой вкусовой и питательной ценностью в рамках национальных вкусовых привычек [453]. Благотворное влияние этих продуктов на организм человека было известно задолго до обнаружения И.И. Мечниковым в начале XX века полезных свойств молочнокислых продуктов с живыми лактобактериями. Позднее обнаружили, что некоторые штаммы Bacillus subtilis угнетают рост плесневых грибов, инактивируют микотоксины, чем обеспечивают длительное хранение зернобобового сырья, снижают риск пищевых отравлений и токсикоинфекций, улучшают пищеварение и влияют на защитные силы организма.

Эти наблюдения способствовали росту популярности спорообразующих бактерий в качестве пробиотических микроорганизмов. Однако сдерживающим фактором их широкого использования является близкое родство с патогенными и токсигенными видами (Bacillus anthracis, Clostridium bo-tulinum и Cl. perfringers) [406].

Использование методов генной инженерии позволяет осуществить новый подход к получению лечебно-профилактических препаратов для конструирования пробиотиков из сапрофитных трансформированных штаммов бацилл. Выбор сапрофитных бацилл в качестве бактериального вектора оправдан, так как бациллы не проявляют токсичности даже в дозах, в 1000 раз превышающих рекомендуемые [42; 199].

1.7.1 Распространение аэробных спорообразующих бактерий

Спорообразующие бактерии широко распространены в природе в связи с тем, что они являются типичными космополитами, способны образовывать споры и имеют высокие адаптивные свойства. Бациллы прекрасно себя чувствуют в самых различных условиях и активно участвуют в биологических процессах [84].

В большом количестве они находятся в почве. Бациллы, содержащиеся в почве, отличаются меньшими размерами клеток, чем в лабораторной культуре. Наряду с обычными палочковидными клетками встречаются клетки в виде кокков, которые жизнеспособны и при определенных условиях приобретают форму палочки, свойственную данному виду [231]. Экология и содержание бацилл в почвах зависят от состава почвы, ее адсорбционных свойств, температуры, уровня почвенных вод, растительного покрова и др.

В почвах на юге страны, где активно идут процессы нитрификации, преобладают Bac. subtilis, Bac. mesentericus, Bac. megaterium, Bac. idosus и другие виды, легко усваивающие минеральные источники азота [275, 272, 281].

Эти бациллы в большом количестве содержатся в черноземе (Mishustin, 1968). В бурых и сероземных почвах сухих степей их количество не превышает 10 %. В дерново-подзолистых почвах и в тайге бациллы встречаются редко и их количество не превышает 1%. Bac. subtilis активно размножаются в почвах с глубоким уровнем почвенных вод, а в почвах с низким уровнем (35–84 см) преобладает Bac. ctreus [183].

По данным Э.К. Африкян (1954), с увеличением содержания в почве Bac. subtilis количество Bac. mуcoides уменьшается. По мнению автора, это связано с антагонистическими взаимоотношениями между этими бациллами. Спорообразующие бактерии могут находиться в почве, как в состоянии спор, так и в виде вегетативных клеток. При уменьшении в почве органических веществ образуются споры. При увеличении в почве органических соединений споры могут трансформироваться в вегетативные клетки. Понижение температуры почвы до 0°С также сопровождается образованием спор [281]. Поэтому максимальное количество спор наблюдается в почве в осенне-зимний период.

В кислых почвах Bac. subtilis преимущественно (до 70%) находится в виде вегетативных клеток, а в щелочных их количество составляет всего 10–30%. В присутствии почвенных грибов активизируется размножение клеток бацилл и прорастание спор [589].

Аэробные спорообразующие бактерии входят в состав эпифитной микрофлоры многих растений [159]. Распространение этих бактерий зависит от видового состава растений. В ризосфере риса, ячменя, кукурузы активно развивается Bac. subtilis.

Бациллы довольно часто встречаются в воде озер, морей и океанов. Согласно исследованиям Denis (1971), от общего количества штаммов бактерий, выделенных в водах Атлантического океана, Северного и Средиземного морей бацилл содержится до 8%. Спектор выделенных бацилл включает 17% морских экотипов Bac. Subtilis и 42% Bac. cereus, Bac. pumilus, Bac. polymyxa, Bac. macerans.

По результатам исследований Коцур и Мартинеу (1961), Е.Н. Мишустина (1974), Bac. cereus, Bac. subtilis и Bac. megoterium в большом количестве содержатся в воде рыбоводных прудов. Из воды открытых водоемов в 80% случаев выделяется Bac. cereus [330]. Аэробные бациллы в значительных количествах содержатся и в микрофлоре воздуха. В воздухе имеются бациллы, способные вызывать гемолиз эритроцитов человека и лабораторных животных.

Таким образом, аэробные спорообразующие бактерии широко распространены в природе благодаря тому, что обладают высокими адаптивными свойствами и могут существовать в экстремальных условиях.

Изучению спорообразующих бактерий, находящихся в пищевых продуктах, посвящено много работ. По данным В.А. Мерзаева (1959), Bac. subtilis и Bac. mesentericus содержатся в молочных, зерновых и других продуктах.

Из общего количества бацилл, обнаруженных в мясных полуконсервах, 26% составляют Bac. subtilis [326].

Согласно исследованиям Afifi и Muller (1975), Bac. subtilis выделялись из колбас, кондитерских изделий, рыбных продуктов. Термическая обработка продуктов даже при температуре 120°С в течение 1 ч не убивает споры.

По данным Jonescu (1966), Bac. subtilis в молоке содержались в количестве 10³ микробных клеток в 1 мл. Отдельные штаммы Bac. subtilis, выделенные из молока, обладали устойчивостью к антибиотикам. Bac. subtilis, выдерживающие пастеризацию, при охлаждении молока активно размножаются и отрицательно влияют на его качество [708].

Бациллы выделяли и из вареных колбас [664]. После термической обработки в вареной колбасе преобладала Bac. subtilis [662].

Согласно исследованиям [162], в фарше бактерий содержалось от 10⁶ до 10¹⁰ клеток/г, а при хранении в течение 48 ч при температуре 4°С их количество увеличивалось в 2–8 раз.

Rogers (1988) выделил 95 штаммов бацилл из теста, пшеничной муки и зерен пшеницы.

Bac. subtilis. и Bac. mesentericus выделяли из алкогольных напитков, кондитерских изделий, консервов, пищевых дрожжей, сахара, хлебобулочных изделий [202, 263, 617, 655, 1963].

На основе Bac. coagulans производятся пробиотические йогурты торговой марки enLiven (Enliven), а также безмолочный кефир серии KeVita (США) (Kevita).

Таким образом, бактерии рода Bacillus имеют широкое распространение не только в природе, но и в пищевых продуктах. Анализ данных литературных источников указывает на то, что в продуктах питания из бацилл преобладает Bac. subtilis.

Аэробные спорообразующие бактерии – перспективная для современной биотехнологии группа микроорганизмов, среди которых обнаруживаются все новые и новые продуценты самых разнообразных биологически активных веществ. Особый интерес для создания новых пробиотических препаратов представляет Bac. subtilis. С использованием этой бациллы созданы десятки новых пробиотических препаратов. В связи с этим возникает необходимость в дальнейшем изучении влияния Bac. subtilis на обменные процессы, иммунный статус человека и животных, микробиоценозы органов пищеварения, в выяснении природы токсинов этих бактерий и их генной регуляции, возможности обмена генетической информацией с другими видами бактерий.