Микробиоты лабораторных животных

Романов В.Е.¹, Подволоцкий А.Н.², Позолотина Н.В.², Погорельский И.П.²

¹ ФГБОУ ВО Вятская ГСХА, г. Киров, Россия

² ФГБОУ ВО Вятский ГУ, г. Киров, Россия

В последние годы отмечается устойчивый рост публикаций, посвященный использованию пробиотиков в ветеринарии [1]. Идет поиск новых бактериальных штаммов, перспективных для применения в составе пробиотических препаратов [2]. В этой связи весьма показательным является интерес ученых к гомопробиотическим микроорганизмам, предназначенным для использования в составе пробиотиков в отношении того вида животных, из организма которых они были выделены [3]. Преимущество гомопробиотических микроорганизмов как корректоров нарушения микробиоценоза связывают с их антагонистической активностью и более высокой выживаемостью в желудочно-кишечном тракте животных [4]. Благодаря этим и другим характеристикам пробиотические микроорганизмы могут оказывать при энтеральном поступлении благоприятные эффекты на физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции организма животного через оптимизацию микроэкологического состояния кишечника [5].

Важнейшим фактором, определяющим положительный или побочный эффекты, сроки приживления или элиминации пробиотических микроорганизмов, является, по мнению Н.А. Глушановой и Б.А. Шендерова [6], колонизационная резистентность слизистой оболочки кишечника. Взаимодействие пробиотических микроорганизмов и индигенной микробиоты и их связь с колонизационной резистентностью слизистой, влияющей на приживаемость пробиотических микроорганизмов, определяют характер взаимоотношений между ними – совместимость или конкурентность. Авторами цитируемой работы [6] с использованием штамма лактобацилл L. acidophilus Ер 317/402, выделенного из пробиотического препарата «Наринэ», и 335 культур свежевыделенных изолятов лактобацилл человека при их совместном культивировании на плотной питательной среде биосовместимость микроорганизмов была выявлена в 15,2 % случаев, бионесовместимость по типу «пробиотик против хозяина» - в 62,3 % и бионесовместимость по типу «хозяин против пробиотика» - в 22,5 % случаев.

С использованием методического подхода, описанного в работе Н.А. Глушановой и Б.А. Шендерова [6], в наших экспериментах были изучены взаимоотношения лактобацилл штамма L. Paracasei с бифидобактериями, лактобациллами и эшерихиями, выделенными из фекалий конвенциональных белых мышей и морских свинок, традиционно являющихся биологическими объектами проведения научных исследований.

Штамм лактобацилл L. Рaracasei выделен в 2012 г. из кишечного содержимого молочного поросенка, депонирован во Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ГосНИИ Генетики (г. Москва). Штамм L. Рaracasei признан перспективным для создания пробиотического препарата ветеринарного назначения: бациллы обладают высокой антагонистической и адгезивной активностями, высоким уровнем кислотообразования, устойчивостью к ряду антимикробных препаратов, используемых для профилактики и лечения дисбиотических состояний у поросят [1].

Следует признать, что в доступной литературе очень мало сведений о биологических свойствах L. рaracasei, которые бы характеризовали данный микроорганизм с точки зрения его пробиотической, в том числе антагонистической активности. В общебиологическом плане лактобациллы L. рaracasei - микроаэрофильные грамположительные бактерии, спор и жгутиков не образуют. С учетом продукции углекислоты из глюкозы, потребности в тиамине, ферментации фруктозы и продукции фруктозодифосфатальдолазы они делятся на гомо- и гетероферментативные группы. Таксономически лактобациллы входят в группу молочнокислых бактерий, включающую 11 родов, в том числе Lactobacillus [7, 8]. Род Lactobacillus объединяет 56 видов, из которых 5 видов подразделяются на 2 и более подвидов [8, 9]. Бактерии обычно неподвижные. Характерная черта – способность расщеплять сахара. Каталазо- и цитохромотрицательные (порфирины) отсутствуют; редкие штаммы разрушают перекись водорода с помощью псевдокаталазы.

Лактобациллы встречаются в воде, молочнокислых продуктах, смывах с молочного оборудования, зерновых и молочных продуктах, сточных водах, напитках, соках, соленьях и маринадах, заквасках для теста; кроме того, обитают в ротовой полости, кишечнике и влагалище многих теплокровных животных и человека [8, 9, 10]. Биотопом, из которого был выделен штамм L. рaracasei, является кишечник молочного поросенка. Именно конкурентные взаимоотношения с другими микроорганизмами кишечного микробиоценоза обусловили селективный отбор штамма, обладающего высокой антагонистической и адгезивной активностями, высоким уровнем кислотообразования и хорошим потенциалом накопления биомассы [1]. Для более глубокого изучения биологических свойств лактобацилл L. рaracasei были проведены дополнительные исследования, в частности по изучению взаимоотношения с лактобациллами и бифидобактериями морских свинок и белых мышей, некоторых показателей роста на плотной питательной среде, а также биохимической активности. Так, при изучении взаимоотношения с представителями кишечной микробиоты с использованием метода попарного культивирования на плотной питательной среде Н.А. Глушановой и Б.А. Шендерова [6] выявлена бионесовместимость лактобацилл L. рaracasei по типу «пробиотик против хозяина» как с бифидобактериями и лактобациллами кишечного содержимого белых мышей, так и морских свинок (рисунок 1)

(1)

(2)

Рисунок 1 – Микрофотографии бионесовместимой культуры L. рaracasei с лактобациллами (1) и бифидобактериями (2) кишечного содержимого морских свинок

Причинами такого выраженного экспансивного роста лактобацилл L. рaracasei, по-видимому, могут быть следующие установленные особенности этих бактерий. Так, при изучении ростовых характеристик бактерий было установлено, что продолжительность лаг-фазы (исходной стационарной и фазы задержки размножения) лактобацилл L. рaracasei не превышает 2 часов, в то время как у лактобацилл и бифидобактерий, выделенных из кишечного содержимого лабораторных животных, продолжительность лаг-фазы при одинаковых условиях культивирования приближается к 4 часам. Эти результаты дают основание полагать, что лактобациллы L. Рaracasei в лаг-фазе и следующей за ней экспоненциальной фазе роста обладают экологическим преимуществом и наибольшей биохимической активностью. Именно в этой фазе начинает синтезироваться внутриклеточно гемолизин, который экскретируется за пределы клеточной стенки и интенсивно диффундирует в плотную питательную среду, содержащую 1% крови, вызывая гемолиз эритроцитов, что проявляется формированием зон лизиса вокруг растущих колоний лактобацилл (рисунок 2).

Рисунок 2 – Зона гемолиза вокруг растущей культуры L. рaracasei на кровяном агаре

Можно предположить, что выявленные биологические свойства лактобацилл L. рaracasei, являющихся важным компонентом резидентной микрофлоры молочного поросенка, способствуют нормализации кишечной микробиоты животного вследствие выраженной антагонистической активности в отношении патогенных и условно патогенных микроорганизмов, окружающих животное с первых дней жизни. Свидетельством правоты данного предположения являются благоприятные эффекты после выпаивания жидкого пробиотического препарата на основе L. рaracasei, а именно нормализация нарушений микробиоценоза кишечника, повышение активности и подвижности поросят, увеличение живой массы и самое главное – отсутствие падежа.

В заключение следует отметить, что лактобациллы L. рaracasei входят в состав мильтипробиотика Рио Флора (бактерийный штамм L. Рaracasei W20), широко представленного в аптечной сети России. Целесообразно сравнить биологические свойства, в частности наличие гемолитической активности указанных штаммов лактобацилл: является ли этот признак атрибутом вида и если да, то насколько безопасно включать гемолитически активные штаммы лактобацилл в состав пробиотических препаратов. Возможно, данный признак может быть препятствием для включения обладающих этим признаком лактобацилл в состав пробиотиков, предназначенных для людей, но для ветеринарных препаратов такие штаммы лактобацилл могут стать основой узкоспецифических препаратов – корректоров нарушения кишечной микробиоты.

Литература

1. Позолотина, Н.В., Дармов, И.В., Маракулин, И.В., Погорельский, И.П. Технология приготовления жидкой формы ветеринарного пробиотического препарата на основе штамма Lactobacillus paracasei // Фундаментальные исследования. - 2015. - №2. - С. 2164-2169.

2. Овсянников, Ю.С., Романов, В.Е, Дармов, И.В. Изучение биологических свойств лактобактерий // Современные научные тенденции в животноводстве. Ч. 2. Ветеринарная медицина: Сб. статей Межд. научно-практической конференции, посвящённой 100-летию со дня рождения П.Г. Петского. – Киров, 2009. - С. 194-197.

3. Sanders, M.E. Lactic acid bacteria and human health probiotics: prospects of the use in opportunistic infections / Old Herborn University Seminar Monogruphleds. Fuller et al.). Inst. Microbiol. Biochem. Herborn, Germany, 1995. – P. 126-140.

4. Чичерин, И.Ю., Погорельский, И.П., Лундовских, И.А., Бессолицына, Е.А., Дармов, И.В., Шабалина, М.П. Микроорганизмы пробиотиков и индигенной микрофлоры человека: характер взаимодействия при совместном культивировании на плотной питательной среде // Журн. междунар. медицины. – 2013. - № 1(2). – С. 122-130.

5. Ардатская, М.Д., Минушкин, О.Н. Дисбактериоз кишечника: эволюция взглядов. Современные принципы диагностики и фармакологической коррекции // Conciliummedicum. Гастроэнтерология. – 2006. - № 2. – С. 4-18.

6. Глушанова, Н.А., Шендеров, Б.А. Взаимоотношения пробиотических и индигенных лактобацилл хозяина в условиях совместного культивирования in vitro // Журн. микробиол. – 2005. - № 2. – С 56-61.

7. Иммунобиологические препараты и перспективы их применения в инфектологии / Под ред. Г.Г. Онищенко, В.А. Алешкина, С.С. Афанасьева, В.В. Поспеловой. – М., - 2002. - 608 с.

8. Эйсфельд, Д.А. Биологические характеристики производственных штаммов лактобацилл: Дис. … канд. биол. наук: защищена в 2002 г. Пермь. - 2002. - 129 с.

9. Глушанова, Н.А. Биологические свойства лактобацилл // Бюллетень сибирской медицины. - 2003. - №4. - С. 50-58.

10. Доронин, А.Ф., Шендеров, Б.А. Функциональное питание.- М., - 2002. - 296 с.

УДК 619

ББК 48.73