Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Человек и окружающая среда представляют единую экологическую систему, находящуюся в состоянии биологического равновесия. В процессе эволюции произошел отбор определенных видов микроорганизмов, сформировавших нормальную микрофлору. Микробы-симбионты, входящие в состав экосистемы макроорганизма принимают участие в регуляции и поддержании гомеостаза, обеспечивая колонизационную резистентность слизистых оболочек и предотвращая адгезию, размножение и транслокацию патогенных микробных клеток и токсинов во внутреннюю среду организма.

Для полного здоровья характерно состояние биологического равновесия между микрофлорой и клетками человеческого организма. Однако, под воздействием неблагоприятных факторов различной природы, такое равновесие может подвергаться частым нарушениям в качественном и количественном отношении.

Термин «дисбактериоз», введенный в 1916 году A. Nissle, характеризует патологическое состояние кишечной микрофлоры, проявляющееся в выраженном сдвиге видового и количественного соотношения микробов. Такое состояние, приводящее к подавлению нормальной микрофлоры и размножению условно патогенных бактерий, является пусковым механизмом для расстройства обменных процессов, развития аллергических реакций и возникновения различных соматических заболеваний.

Восстановление нормального кишечного биоценоза является важнейшей задачей в терапии больных с заболеваниями, протекающими на фоне дисбактериоза. Традиционное лечение больных предусматривает предварительную деконтаминацию кишечника при помощи противомикробных средств, нередко вызывающих различные побочные эффекты. В большинстве случаев возможна эффективная и безопасная деконтаминация кишечника от патогенных и условно-патогенных бактерий путем замены противомикробных средств на более безопасные и высокоэффективные бактерийные препараты.

С целью нормализации микрофлоры рекомендуется применять препараты содержащие живые микроорганизмы и вещества микробного происхождения, а также продукты различной природы, стимулирующие рост и активность микроорганизмов облигатной микрофлоры.

Идея корректирующего влияния на внутреннюю среду организма человека путем целенаправленного изменения состава микрофлоры принадлежит основоположнику отечественной и мировой микробиологии И.И. Мечникову (1908). Предложенный им метод энтерального введения живых культур молочнокислых бактерий в качестве антагонистов гнилостных микробов явился фундаментом современных работ по созданию биопрепаратов.

В настоящее время пробиотические препараты разделяют на следующие группы:

Пробиотики - содержат живые микроорганизмы, оказывающие положительный результат на физиологические, биохимические и иммунные реакции организма, посредством стабилизации и оптимизации нормальной микрофлоры.

Пребиотики - препараты микробного и немикробного происхождения, способные позитивно влиять на организм хозяина, стимулируя рост и метаболическую активность нормальной микрофлоры.

Синбиотики - комбинация пробиотиков и пребиотиков [1, 2].

Был проведен анализ по составу и форме выпуска препаратов, представленных на российском фармацевтическом рынке. Нами было отобрано 58 пробиотических средств, содержащих 29 видов микроорганизмов различной формы выпуска.

Таблица 1.

Культуры, входящие в состав пробиотических средств

Таблица 2.

Формы выпуска пробиотических средств

Организация массового производства эубиотиков в виде порошков, таблеток, капсул, отчасти решает на сегодняшний день одну из важнейших задач обеспечения практического здравоохранения пробиотическими препаратами, хотя и требует решения ряда вопросов.

Дозирование препаратов варьирует в пределах от 1х10⁷ до 1х10¹⁰ КОЕ. Внесение столь высокого количества стартовых культур связано с негативным воздействием губительных факторов различного генеза. В данном случае представляется актуальным усовершенствование технологии производства, которое должно затронуть вопрос обеспечения благоприятных условий для бактерий при их хранении и прохождении желудочного барьера.[3] Решение этого вопроса можно осуществить посредством использования адсорбционной и пространственной иммобилизации бактерий в мягких условиях, что позволит сохранить их жизнеспособность и осуществить должный терапевтический эффект.

Проблема использования ферментативной активности иммобилизованных микроорганизмов стоит относительно давно и не потеряла актуальности в настоящее время. Публикации об иммобилизации клеток микроорганизмов появились в 70-х годах XX века. Наибольшее количество исследований по иммобилизации клеток микроорганизмов и первое промышленное применение было осуществлено японскими исследователями.

Иммобилизация по своей сути заключается в фиксировании клеток микроорганизмов в некоторой фазе, отделенной от другой, с возможностью межфазного взаимодействия. Физико-химические принципы, лежащие в основе, позволяют закрепить структуры таким образом, чтобы сохранялась их активность в течение длительного времени, не подвергаясь структурным изменениям. Иммобилизованные клетки имеют ряд преимуществ перед свободными клетками и иммобилизованными ферментами в большей активности и стабильности, а также с экономической стороны. Иммобилизация позволяет создать непрерывные автоматизированные процессы, дает возможность длительно функционировать полиферментным системам, закрытым от экзогенных факторов.[4, 5]

Для иммобилизации клеток микроорганизмов могут быть использованы вещества органической (хитин, древесина, целлюлоза) или неорганической (глины, песок, кремнеземы, угли) природы, искусственные неорганические носители (углеродные материалы, металлические сплавы, керамика) и синтетические полимеры (полиэтилен, нейлон, полиуретаны), а также природные биодеградируемые полимеры (пектин, альгинат, хитозан, каррагинан, фукоидан) [6, 7].

Распространенные методы иммобилизации клеток можно разделить на три группы: связывание на твердом носителе, включение в пространственную структуру носителя и иммобилизация с использованием мембранной технологии [8].

В случае иммобилизации живых клеток следует принимать во внимание возможное вредное влияние используемых агентов на жизнеспособность клеток, а также создание всех условий для поддержания этой жизнеспособности и метаболической активности. Помимо этого, химическая модификация, которой подвергаются клетки в процессе иммобилизации, может нежелательным образом изменять их свойства. Таким образом, положительные стороны при использовании мягких условий иммобилизации, говорят о целесообразности практического применения.

Иммобилизация путем адсорбции и включение в пространственную структуру биодеградируемых полимеров наиболее мягкий и предпочтительный для живых клеток способ фиксации. Клетки можно включать в полимерную сетку путем проведения полимеризации или реакции поперечного сшивания геля в присутствии клеток. Поскольку размеры клеток относительно велики, то имеет смысл использование носителей с низкой степенью сшивки для сохранения нужных диффузионных свойств. Также представляется возможным проведение модификации иммобилизованных форм природными полимерами, создающими защиту от разрушающих факторов среды.

На сегодняшний день в качестве усовершенствования пробиотических препаратов используется либо адсорбция на частицах активированного угля, либо кишечнорастворимые таблетки или капсулы
(табл. 3). Поэтому этот вопрос не теряет актуальности и привлекает к себе внимание.

Биотехнологические процессы являются ярким примером высоких технологий, с которыми связывают перспективы развития многих производств. Иммобилизацию следует рассматривать как процесс обеспечения сохранности, стабильности и высокой биологической доступности биотехнологического продукта. Несомненно, направления биотехнологии, связанные с иммобилизацией клеток, будут развиваться, расширяя возможности применения микроорганизмов в медицине, промышленном производстве и защите окружающей среды.

Таблица 3.

Усовершенствованные пробиотики

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зрячкин Н.И. Новый подход к классификации пребиотиков, пробиотиков и синбиотиков; // Фарматека 2007, №2. С. 58.
2. Бондаренко В.М. По поводу нового подхода к классификации фармакопейных лекарственных пробиотических препаратов, биологически активных добавок к пище и продуктов функционального питания // Фарматека. 2007. №2. С. 62.
3. Ананьева Н.В. Совершенствование технологии пробиотических культур прямого внесения для молочных продуктов // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Гоу впо Московский государственный университет прикладной биотехнологии. 2007.
4. Mortazavian A. // Iranian journ. of Biotechnology - 2007 - Vol. 5, №1. - P. 3.
5. Демаков В.А., Максимова Ю.Г., Максимов А.Ю. Иммобилизация клеток микроорганизмов: биотехнологические аспекты // Биотехнология. 2008. №2. С. 30.
6. Хотимченко Ю.С., Ермак И.М., Бедняк А.Е., Хасина Э.И., Кропотов А.В., Коленченко Е.А., Сергущенко И.С., Хотимченко М.Ю., Ковалев В.В. Фармакология некрахмальных полисахаридов // Вестник ДВО РАН. 2005. № 1 С.72.
7. Nam Sun Wang Cell Immobilization with calcium alginate // Department of Chemical & Biomolecular Engineering University of Maryland College Park.
8. Степанова Э.Ф Иммобилизация ферментов и других биологически активных веществ // Учебное пособие, Пятигорск, 2001.