ЭУБИОТИКИ
Лекции профессора ИСАЕВА В.А. по дисциплине «технология функциональных продуктов и продуктов специального назначения»
Эубиотики – это большая группа бактерий с жёсткими клеточными стенками, обычно имеющих жгутики для передвижения. Эта группа включает в себя так называемые настоящие бактерии, за исключением тех, которые имеют гибкие клеточные стенки. Чаще всего, когда речь идёт о человеке и его нормобиофлоре, упоминаются бифидобактерии лактобациллы. Но в этой лекции эта группа микроорганизмов рассматривается с позиции возможности их использования в качестве компонентов функционального питания для поддержания и коррекции нарушенного гомеостаза организма, в том числе дисбактериоза, или острого кишечника и сочетанных с этим диагнозом других нарушений организма.
Известно, что важнейшую роль в жизнедеятельности организма человека играет микробиоценоз кишечника - симбионтные микроорганизмы, активно участвующие в формировании иммунобиологической реактивности организма, в обмене веществ, в синтезе витаминов, необходимых аминокислот и целого ряда биологически активных соединений. Нормальная микрофлора, проявляя антагонистическую активность по отношению к патогенным, условнопатогенным и гнилостным микроорганизмам, является важнейшим фактором, препятствующим развитию инфекций.
Микробиоценоз кишечника в настоящее время рассматривается как своеобразная система макроорганизма, выполняющая или регулирующая многочисленные его функции. Нарушение нормального количественного и качественного состава микрофлоры кишечника, возникающие под влиянием различных причин, трактуются как дисбактериоз кишечника. На состав микрофлоры кишечника оказывают влияние: состояние окружающей среды - экологическая обстановка, отклонения в нормальном питании, различные заболевания как инфекционной, так и органической природы, вплоть до субфибрилитета, стрессовые ситуации, возникающие даже в связи с хирургическим вмешательством или сексуальными переживаниями, а также антибактериальная, гормональная и лучевая терапия и др.
Нарушения в микробиоценозе кишечника наступают задолго до клинических проявлений и служат предвестником отклонений в клинико-физиологическом статусе организма. При дисбактериозе кишечника происходит угнетение иммунобиологических сил организма и повышается восприимчивость к инфекционным заболеваниям, снижается активность лизоцима, что способствует повышению содержания гистамина в органах и тканях - возникает сенсибилизация организма и различные аллергические заболевания (эксудативный диатез, пищевая аллергия и др.).
Для понимания роли микробиоценоза необходимо остановиться на его сущности, которая стала проявляться по мере изучения причин ряда заболеваний и тяжелых инфекций.
В природе исторически сосуществуют два типа организации жизни – микро- и макроорганизмы. Человек, как макроорганизм, используется микроорганизмами как нишей, благоприятной для их жизни и размножения. В свою очередь, микроорганизмы выполняют и определенные функции, необходимые для жизни человека.
На сегодняшний день установлено, что количество бактерий в организме человека настолько велико, что на одну клетку приходится от 100 до 300 микробных клеток, а микрофлора человека состоит не только из бактерий. Некоторые вирусы, простейшие и другие виды микроорганизмов еще мало изучены или неизвестны.
Оказывается, не только кожа, но и все открытые и полуоткрытые полости человеческого организма заселены микробами. Микробные клетки, живя на коже и слизистых, образуют специальную биологическую оболочку (муциловый слой), которая предохраняет кожу от влияния внешней среды и находится в определенной связи (регантно-микробной ассоциации) с клетками организма.
Микроорганизмы выделяют продукты жизнедеятельности, которые, с одной стороны, позволяют им сосуществовать, так как продукты метаболизма одних микробов являются необходимыми для жизнедеятельности других, а с другой стороны - являются отличной защитой для нашего организма.
Существуют так называемые "обязательные" микроорганизмы, которые находятся у всех людей, и необязательные. Интересно, что даже идентичные микроорганизмы не приживаются в чужом организме. Это доказывает, что каждому человеку присуща индивидуальная микрофлора, характерная только для него.
Самым микробонаселенным органом является толстый кишечник (112-114 микроорганизмов). В тонком их меньше (15). Находясь в ассоциативной взаимосвязи с эпителиальными клетками слизистой, микроорганизмы живут, размножаются и выполняют свои функции, поэтому толстый кишечник называется "биологическим реактором".
Микроорганизмы подразделяются на патогенные, условно-патогенные, непатогенные и синергисты.
Отличительной чертой патогенных микроорганизмов является их способность скрываться от действия факторов противомикробной защиты организма человека, что позволяет им колонизировать хозяина, нарушать гомеостаз здоровой системы, результатом чего является развитие болезненного состояния вплоть до летального исхода.
Условно-патогенные микроорганизмы отличаются от патогенных лишь меньшей агрессивностью, их способностью развиваться и наносить ущерб здоровью лишь в ослабленном организме.
Симбионтные микроорганизмы – непатогенные микроорганизмы, часть которых питается за счет своего хозяина, но не приносит ему никакой пользы. Другая часть патогенных микроорганизмов, так называемые синергисты, являются полезными для человека, т.к. способствуют повышению резистентности организма к действию патогенных микроорганизмов, участвуют в усилении иммунной защиты.
Микробы-синергисты принимают непосредственное участие в поддержании гомеостаза, выполняют ряд физиологических функций и процессов. Эта группа симбионтных микроорганизмов является самой многочисленной.
Совокупность различных микроорганизмов в нормальных пропорциях является нормобиоценозом, характерным для здорового человека.
Основной средой обитания микроорганизмов в теле человека является желудочно-кишечный тракт. Пищевод и желудок малонаселены микробами, т.к. не приспособлены для нормального их развития. А вот кишечник здоровых людей плотно заселен микроорганизмами, общая масса которых достигает 5% его веса = 1014 бактериальных клеток. Причем чем ближе к дистальному (конечному) отделу кишечника, тем заселенность микроорганизмами становится все больше, достигая наивысшей концентрации в толстом кишечнике – 1012 КОЕ/г фекалий.
Нормальная, так называемая индигенная, микрофлора на 99% состоит из анаэробных и факультативно анаэробных микробов, главенствующими среди которых являются бифидо- и лактобактерии.
Заселяющая слизистую кишечника нормальная микрофлора выполняет исключительно важные функции, в т.ч. пищеварение, обмен веществ, детоксикацию отравляющих веществ, иммунные реакции и др. Большинство функций осуществляется за счет синтезируемых микроорганизмами ферментов, необходимых для расщепления составных частей пищи – белков, жиров, углеводов, витаминов (В1, В2, В3, В6, В12, фолиевую кислоту), аминокислоты.
Детоксикационная способность микроорганизмов реализуется за счет биотрансформации ряда токсикантов с образованием нетоксичных продуктов, а также обеспечивается путем биосорбции, абсорбции и инактивации мутагенов, радионуклидов, тяжелых металлов и других токсинов.
Индигенная микрофлора продуцирует органические молочную и уксусную кислоты и, тем самым, формирует кислую среду, неблагоприятную для жизни и развития патогенной и условнопатогенной микрофлоры, т.е. способствует поддержанию нормобиоценоза.
Отмечая положительные свойства нормальной микрофлоры, следует отметить и некоторые их отрицательные качества, такие как способность быть источником инфекции при воспалительных заболеваниях, провоцировать развитие аллергических реакций, проявлять мутагенную активность. Но для проявления этих качеств необходимы определенные условия, на чем мы остановимся позже.
Составляющие нормобиоценоза
1.Бифидобактерии. Эти микроорганизмы являются главными представителями нормофлоры кишечника здорового человека на всем протяжении его жизни, начиная со второй-третьей недели после рождения, когда бифидобактерии начинают занимать доминирующее положение среди всех микроорганизмов детей, находящихся на естественном грудном вскармливании. Большая часть бифидобактерий располагается в толстой кишке и является основной формой пристеночной и полостной микрофлоры. На долю бифидобактерий приходится от 90 до 98% всех микроорганизмов кишечника (1011-1012 КОЕ/г фекалий).
Бифидобактерии – строго анаэробные микроорганизмы, представляющие собой крупные граммположительные неспорообразующие палочки ровной или слегка загнутой формы. Среди различных видов бифидобактерий важнейшим и преобладающим является Bifidobacterium bifidum.
Бифидобактерии прежде всего синтезируют все витамины группы В. Если в организме нарушена бифидофлора, то прием витаминов группы В становится совершенно бессмысленным, они просто не будут усваиваться. Бифидобактерии вырабатывают большое количество органических кислот, которые подготавливают все пищевые продукты к всасыванию. Нарушение же бифидофлоры грозит развитием синдрома мальабсорбции, т.е. невозможности усвоения организмом питательных веществ.
Наравне с другими представителями нормофлоры кишечника, бифидобактерий принимают активное участие в пищеварении и всасывании. Они способствуют процессам ферментативного переваривания пищевых ингридиентов - усиливают гидролиз белков, сбраживают углеводы, омыляют жиры, растворяют клетчатку, стимулируют перистальтику кишечника, способствуя нормальной эвакуации кишечного содержимого. В процессе жизнедеятельности они образуют органические кислоты, что приводит к снижению рН среды кишечника до 3,8-4,0. Создавая кислую среду, они препятствуют размножению патогенной, гнилостной и газообразующей микрофлоры кишечника, разрушают токсические продукты обмена веществ, способствуют выведению из организма нитратов и радионуклидов.
Бифидобактерии несут витаминообразующую функцию - участвуют в синтезе и всасывании витаминов В1, B2, B6, В12, В15, С, Д, Е, К. Они способствуют синтезу незаменимых аминокислот, лучшему усвоению солей кальция, витамина Д, препятствуют микробному декарбоксилированию пищевого гистидина и повышению количества гистамина, т.е. обладают антианемическим, антирахитическим и антиаллергическим действием.
Бифидобактерии вырабатывают БАВ, регулирующие многие функции организма - работу желудочно-кишечного тракта, обменные процессы, работу печени, сердечнососудистой системы, кроветворения и т.д.
Не только количественно, но и функционально бифидобактериям принадлежит ведущая роль в становлении и поддержании микробиоценоза. Особо важной функцией бифидобактерий является их участие в формировании иммунологической реактивности организма. Они стимулируют лимфоидный аппарат, синтез иммуноглобулинов, повышают уровень пропердина и комплемента, увеличивают активность лизоцима и уменьшают проницаемость сосудистых тканевых барьеров для токсических продуктов, препятствуя тем самым развитию бактериемии и сепсиса.
2. Лактобактерии. Это палочки, располагающиеся цепочками или поодиночке, относящиеся к грамположительным споронеобразующим бактериям. Средой обитания лактобактерий является весь пищевой тракт, начиная от ротовой полости и кончая толстой кишкой. Концентрация лактобактерий в ротовой полости составляет 100-1000 клеток на 1 мл желудочного сока, в тонкой кишке – на один-два порядка больше, в толстой – 1-100 миллионов КОЕ/г фекалий.
Лактобактерии - одни из важнейших микроорганизмов, основная функция которых в выработке молочной кислоты. Они необходимы для стимуляции иммунитета, благодаря их деятельности не развивается аллергия.
Лактобактерии способны синтезировать и выделять молочную кислоту, продуцировать лизоцим и другие вещества с антибиотической активностью и, тем самым, подавлять гнилостные и гноеродные условнопатогенные микроорганизмы, включая возбудителей острых кишечных инфекций. Лактобактерии обладают иммунномодулирующими свойствами, стимулируют фагоцитарную активность макрофагов, нейтрофилов, синтез иммуноглобулинов и интерферонов. Особая роль лактобактерий определяется их способностью формирования колонизационной резистентности организма.
Вместе с тем, при определенных условиях лактобактерии при низкой иммунореактивности организма способны участвовать в развитии патологических процессов, особенно в ротовой полости и в отдельных органах.
3. Пропионобактерии – анаэробные бактерии, составляющие вместе с бифидо- и лактобактериями группу бактерий, вырабатывающих органические кислоты. Пропионбактерии вырабатывают пропионовую кислоту. Повышая кислотность окружающей среды эти нормальные бактерии проявляют антогонизм в отношении патогенной и условно-патогенной микрофлоры.
4. Кишечные палочки (эшерихии- Escherichia). Это достаточно распространенные микроорганизмы, численность которых уже в первые дни после рождения и на протяжении всей жизни находится в пределах от 1 до 100 миллионов КОЕ/г фекалий.
Основной функцией кишечных палочек в организме является: участие в гидролизе лактозы; в синтезе витаминов группы В и К; продукция антибиотикоподобных веществ – колицинов, сдерживающих распространение энтеропатогенных кишечных палочек; активация антителообразования и иммуномодуляции; поддержание системного гуморального и местного иммунитета.
Упоминаемые выше энтеропатогенные бактерии достаточно опасны для организма, т.к. синтезируют токсины, вызывающие заболевания, подобные холероподобным диареям и дизентерию. Поэтому в норме их уровень не должен превышать 10-30% от общего содержания кишечных палочек в организме здорового человека.
Местом обитания и распространения кишечных палочек является толстая кишка. При попадании этих бактерий в другие органы и ткани наблюдается воспалительный процесс.
5. Кишечные стрептококки. Это признанные возбудители инфекции толстого кишечника, мочевыводящих путей, а также ангины, заболевания мочеполовых органов, сепсис, пищевые токсикоинфекции. Опасность, истекающая от патогенных стрептококов, заставляет постоянно контролировать их численность, которая в норме не должна превышать 105-106 КОЕ/г фекалий.
6. Пептококки – анаэробные бактерии шароподобной формы, участвующие в метаболизме пептона аминокислот, синтезе жирных кислот, уксусной, молочной, лимонной и других органических кислот. Способны преодолевать кишечный барьер и попадать во внутреннюю среду организма, где проявляют патогенные свойства, вызывать гнойные инфекции, кариес и пародонтоз. Численность этих кокков в норме не должна превышать 105-106 КОЕ/г фекалий.
7. Стафилококки – патогенные микроорганизмы, формируют патологические процессы при снижении иммунитета организма, являются причиной воспалительных заболеваний и пищевых отравлений. Особенно опасен для детей грудного возраста, т.к. приводит к тяжелым стафилококковым энтероколитам, заболеваниям мочевого пузыря и мочеточников.
8. Бациллы (клостридии) – аэробные и анаэробные спорообразующие микроорганизмы, представляющие серьезную опасность для здоровья, т.к. при размножении в несвойственных для них нишах могут вызывать гнойно-септические заболевания и тяжелые пищевые отравления.
Бациллы расщепляют белки с образованием токсичных индола и скатола, которые при ограниченном их количестве обеспечивают перистальтику кишечника. При увеличении численности бацилл и активации продукции токсичных соединений развивается гнилостная диспепсия, повышенное газообразование и интоксикация.
Клостридии обладают набором из 21 ферментов, убивающих человека, которые, тем не менее, необходимы для нормальной жизнедеятельности организма. Было установлено, что в первые часы от рождения полости ребенка заселяют не жизненно важные микроорганизмы (например, бифидо- и лактобактерии), а клостридии и некоторые условно-патогенные микроорганизмы. Они выделяют вещества, поддерживающие артериальное давление. Только к пятому дню жизни желудочный тракт ребенка заселяется бифидо- и лактобактериями.
9. Дрожжи и дрожжеподобные грибы рода Candida являются условно-патогенными микроорганизмами, численность которых в норме незначительна – до 100 КОЕ/г фекалий. Встречаются эти микроорганизмы во всех полостях организма, но, в основном, в толстой кишке. Они вызывают усиление бродильных процессов в кишечнике и специфические заболевания кандидозы в форме молочницы, стоматита, уретрита, вульвовагинита и т.п.
10. Бактероиды – анаэробные микроорганизмы, обитающие в толстой кишке, отличающиеся высокой численностью, которая нарастает с возрастом, достигая от 107 до 1011 КОЕ/г фекалий. Бактероиды участвуют в пищеварении, в липидном обмене, расщеплении желчных кислот. Могут вызывать гнойно-воспалительные процессы, однако роль бактероиды изучена недостаточно.