Функциональная нутрициология антибиотических свойств пробиотиков

Основными факторами влияния нормофлоры на микробиоценоз человека или животного являются алиментарный и физиологический (в т.ч. неспецифические и специфические механизмы резистентности), а во взаимоотношениях между микроорганизмами – микробный антагонизм, проявляющийся в антибиотической активности.

Нормофлора может угнетать рост других видов также за счет более высокого биологического потенциала, быстрого размножения и достижения максимальной концентрации при более короткой lag-фазе, изменении рН или окислительно-восстановительного потенциала среды [326, 572].

Антагонистическая активность реализуется благодаря конкуренции с патогенами за питательные субстраты, продукции большого спектра антибиотических веществ.

В большинстве случаев высокая антагонистическая активность пробиотиков, определенная в лабораторных условиях характеризует лечебно-профилактическую эффективность препаратов. Известны следующие основные антибиотические вещества, продуцируемые пробиотической микрофлорой (табл. 1.8 и 1.10): молочная кислота, углекислый газ, перекись водорода, лизоцим, бактериоцины.

Таблица 1.8 – Антибиотические вещества, продуцируемые пробиотиками и их функции

Механизм действия	Биологический эффект
Органические, в т.ч. короткоцепочные жирные кислоты
В синергизме с уксусной, пропионовой, масляной кислотами создает неблагоприятные для патогенов рН среды	Ингибирование роста условно патогенных микроорганизмов. Снижение роста токсинов у плесневелых грибов. Ингибирование роста железозависимых бактерий
Углекислый газ CO2
Поддержание анаэробных условий и высокого парциального давления. Акцептор водорода при биосинтезе ацетата из гексозы	Снижение дыхательного потенциала у аэробных кишечных бактерий
Перекись водорода, Н2О2
Способствует образованию гипотиоцината в бактериальных клетках. Повышение лактопероксидазной активности молока и молозива. Истощение ферментной системы у каталазозависящих микроорганизмов. Инактивация клеточных энзимов	Токсическое действие на каталазоположительную микрофлору. Повышение активности колострального иммунитета. Снижение синтеза белков, ограничение передачи генетической информации, снижение факторов адгезии у грамотрицательных бактерий
Лизоцим(мурамидаза, англ. lysozyme) – антибактериальный агент, фермент класса гидролаз
Связывание антилизоцимного фактора у энтеропатогенных бактерий. Разрушение межклеточных связей у грамотрицательных микроорганизмов. Лизис клеточных стенок грамположительных бактерий путем гидролиза пептидогликана клеточной стенки бактерий муреина	Повышение фагоцитарной активности макрофагов. Снижение колонизационной активности у грамотрицательных бактерий. Неспецифическая стимуляция макрофагального иммунитета
Бактериоцины
Ограничение синтеза белков. Нарушение процессов транспорта через клеточную мембрану, снижение синтеза ДНК, уплотнение ядерного материала, изменение рибосом и лизосом	Бактерицидное или бактериостатическое действие на сальмонеллы, шигеллы, клостридии, синегнойные палочки, стафилококк, стрептококки, грибы, микробактерии туберкулеза и др Сдерживание процессов деления бактериальных клеток. Нарушение передачи наследственной информации. Деструкция рецепторных связей. Противоопухолевый эффект

Таким образом, синтез антибиотических веществ, убивающих родственные или неродственные виды, или тормозящих их рост (перекись водорода, молочную, уксусную и другие органические кислоты, синтезировать лизоцим, бактериоцины), или имеющих более широкий спектр антибактериального действия – важный механизм проявления пробиотического эффекта.

Вещества с широким антагонистическим действием получили название бактериоцинов. Бактериоцины – это наиболее высокомолекулярные антибиотики белково-пептидной природы. Поэтому такая антагонистическая активность получила название антибиотической. Так, например, колицины имеют молекулярную массу 50000–90000 Д. Многие виды лактобактерий также выделяют специфические для них бактериоцины, характеризующиеся широким спектром антимикробной активности.

Известны лактоцины B, F, J, M, ацидолин и лактоцидин, продуцируемые Lactobacillus acidophilus, булгарицин – L.delbrueсkii subsp. bulgaricus, лактобревин – L. brevis, гельветицин – L. helveticus, лактолин – L. plantarum, реутерин – L. reuteri. Эти бактериоцины ингибируют рост и размножение бацилл, клостридий, сахаромицетов, стрептококков, стафилококков, энтеробактерий, псевдомонад, листерий, грибов рода Candida [68, 296, 513, и др.].

Наиболее изученным и разрешенным для применения в качестве биологического консерванта (код Е234), является бактериоцин низин, единственный из антибиотиков с 1997 года имеющий «GRAS» (Generally Recognized As Safe) статус, т.е. признанный Европейским парламентом как безопасный. Являясь низкомолекулярным белком, низин легко переваривается с пищей, не токсичен [57, 672].

Описаны несколько форм низинов (А, В, С, D, Е, Z, R, Q) и родственных им лактицинов, отличающихся между собой по ряду физико-химических свойств, аминокислотному составу и спектру антибактериального действия, но продуцентами которых являются разные штаммы одного вида Lactococcus lactis subsp. lactis. Тем не менее, активность известных в литературе природных штаммов низкая (от 579 до 1886 МЕ/мл), антимикробный спектр их действия распространяется, в основном, на грамположительные бактерии.

Кисломолочные кефирный и ряженковый продукты c лактоглобулином и сиропом лактулозы подавляют рост и размножение по отношению к 4 изучаемым патогенным и уловно патогенным Escherichia coli, Salmonella typhimurium Proteus mirabilis Shigella sonnei [236].

Артюховой С.А. с соавт. [15] была изучена антагонистическая активность исходных ассоциатов бактериального концентрата для йогурта, простокваши, напитка «Снежок» (термофильного стрептококка Streptococcus salvarius subsp. thermophilus и болгарской палочки Lactobacillus delbrukii subsp. bulgaricus), концентрата пропионовокислых бактерий (Propionibacterium freudereichii (подвиды shermanii и globosum) и разработанного на их основе микробного консорциума к наиболее часто встречающимся 8 патогенным и условно патогенным микроорганизмам: E.coli, S.aureus, Pr.vulgaris, Ps.mirabilis, Kl.pheumonia, Sh.flexneri, Sh.sonnei, S.кottbus

Бактериостатическое действие к исследуемым восьми тест-культурам – угнетение роста наблюдалось в разведениях от 1:32 до 1:128, что свидетельствует об эффективной задержке их роста антибиотическими веществами, в т.ч. бактериоцинами.

Таким образом, антибактериальная активность отдельных пробиотических штаммов и их симбионтов обусловлена способностью продуцировать перекись водорода, молочную, уксусную и другие органические кислоты, синтезировать лизоцим и бактериоцины широкого спектра действия (лактоцины, низин, ацидолин, лактоцидин, раутерин и др.).

Наследственная особенность микроорганизмов, проявляющаяся в том, что каждый штамм способен образовывать один или несколько определенных, строго специфичных для него бактериоциногенных веществ, открывает простор для селекции более ценных штаммов.

Продолжая фундаментальные исследования по вопросам функциональных продуктов питания, в т.ч. с пробиотиками (на лечебные свойства молочнокислых микроорганизмов указывал Сергей Александрович Королев в 1918–1926 годах (основатель кафедры микробиологии Вологодского молочнохозяйственного института и его ученики), сотрудниками Вологодской государственной молочнохозяйственной академии в последние годы получено более 20 патентов на изобретения, в том числе авторами монографии – 9 патентов РФ [314, 315, 317–320, 343–345].