Пробиотиктер, қасиеттері, бөліп алуы

Пробиотиктер – бұл адамның тірі симбионтты-микроорганизмдерден құралған биопрепараттар, организмнің бұзылған микроэкологиясын қалпына келтіру қабілеттілігі бар. Ішке қабылдағанда олар ішек бөліктерінің кілегей қабатын колонизациялайды, биологиялық активті заттарды (БАЗ) өндіреді – органикалық қышқылдар, бактериоциндер мен басқа метаболиттер, патогенді және шартты-патогенді микроорганизмдер өсіп-көбейюін тежейді. Пробиотиктер тағы ішектің физиологиялық жағдайына жағымды әсер береді, детоксикациялық және иммунды модуляциялайтын әсері бар.

Дені сау адамдардың ішек, гениталий биотоптары немесе ауыз қуысының кілегей қабатын мекендейтін микрофлора (осы биотоптарда түрлі микроорганизмдер көп болады және бұл ішек, респираторлы және несеп шығару-жыныстық инфекция «қақпасы» болады) көбіне симбионтты микроорганизмдермен көрсетіледі – бұл эубиоз жағдайы.

Әртүрлі ауруларда (инфекциялық, соматикалық және әсіресе симбионтты микрофлора мекендейтін ағзалар патологиясында) жоғарыда көрсетілген биотоптардың микроэкологиясы бұзылады, кездейсоқ немесе транзиторлы, соның ішінде шартты-патогенді микроорганизмдер қөбейіе басталады (протей, кандида, гемолитикалық стрептококк, алтын түсті стафилококк, лактоза негативті энтеробактериялар), ал симбионттар саны төмендейді – бұл дисбактериоз жағдайы. Дисбактериоз өздігімен ауруды ауырлатады немесе басқа аурулардың себепшісі болуы мүмкін.

Эубиозды, бұзылған микроэкологияны қалпына келтіру үшін ең алдымен симбионтты микрофлораның популяциялық деңгейін және олар мекендейтін кілегей қабаттың морфофункциональды жағдайын қалпына келтіру тиісті. Пробиотиктерді ең алдымен микроэкологияға коррекция жасауына өнделіп қолданысқа ие болды.

Пробиотик препараттары ретінде қолданатын симбионтты микроорганизмдерге бифидобактериялар, лактобациллалар, стрептококктар, қалыпты микрофлораның басқа да өкілдері жатады. Бұл Вifidobacterium bifidum, B.longum, B.breve, B.adolescentis, Lactobacillus acidophilus, Lb.lactis, Lb.plantarum, Lb. fermentum, Lb. casei, Lb.ramnosus, Streptococcus lactis, Str.cremoris, Bacillus subtilis және т.б. Олар қышқыл ортаға, өт тұздарына төзімді, организмнің ішегін және басқа биотоптарының кілегей қабатын колонизациялайды. Ветеринарлы практикада пробиотиктер өндеуіне жоғары аталған микроорганизмдерге қоса Saccharomycеs cerevisiae, Candida pintolonesi, Aspergillus niger, Asp.oryzae қолданады.Пробиотиктерқұрамына жиібифидобактериялар мен лактобациллалар кіреді.

Бифидобактериялар облигатты анаэробтар, тоқ ішектің және басқа биотоптардың кілегей қабатының беткейін колонизациялайды. Олар ішекте органикалық қышқылдар түзу және рН төмендету арқылы патогенді, шірткі және газ бөлетін микрофлора көбейюіне кедергі жасайды, метаболизм процестеріне қатысады (кесте 20).

Кесте 20. Бифидобактериялар түзетін биологиялық активті қосылыстар

Лактобациллалар эпителий аймағы алдынғы қабатты колонизациялайды, олардың ішінде облигатты және факультативті анаэробтар, гомо- және гетероферментативті өкілдері бар. Лактобациллалар көптеген патогенді микроорганизмдер, әсіресе бактериялардың (ішек және көкіріңді таяқшалар, алтын түсті стафилококк, шигеллалар, протей, клебсиеллалар, серрациялар, тырысқақ вибрионы және т.б.), Candida albicans саңырауқұлақтары және кейбір қарапайымдылар (лейшманиялар және т.б.) өсуін тежейтін түрлі қосылыстарды түзеді.

Сурет 60.Лактобациллалар, Сурет 61.Электронды микроскоптан көрінетін

х5000 үлкейтілген бифидобактериялар, х20000 үлкейтілген (www.coralclub.mksat.net)

Пробиотиктерді қолдану мақсаты:

- ішек және басқа да ашық қуыстардың кілегей қабаттарының дисбактериозына коррекция жасау;

- ішек микрофлорасының метаболизм активтілігін күшейту арқылы организмнің алмасу процестерін реттеу;

- иммунитетті модуляциялау әсері, жергілікті және жүйелі иммунитетке жағымды әсер көрсету, инфекцияға қарсы қорғанысты жоғарлату.

Пробиотиктер келесі биологиялық пайдалы қасиеттермен сипатталады:

- шартты-патогенді микроорганизмдерге антагонизм қалыптастыруы бактериоциндер, сутегінің асыған тотығы өнімдеріне, органикалық қышқылдар пайда болуынан орта рН төмендеуіне, қоректік субстратқа конкуренция жасауына байланысты;

- биотоптың кілегей қабатында мекендеген симбионтты микрофлора өсуін белсендіру арқылы колонизациялық резистентілікті немесе бөгде, соның ішінде шартты-патогенді микроорганизмдердің көбейюіне биотоптың төзімділігін күшейту;

- жергілікті иммунитетті белсендіру, секреторлы иммуноглобулиндер секілді өнімдер бөлінуін күшейту;

- ішекте ас қорытылу процесіне қатысу, улы метаболиттерді бейтараптау, сіңіру қабілеттілігі, холестеринді утилизация жасау, протео- және липолитикалық активтілігіне ие;

- витаминдер, амин қышқылдар, органикалық қышқылдар түзу, минеральды тұздар мен микроэлементтердің қосымша көздері болу;

- әр түрлі пробиотікті бактериялар түрлі цитокиндер бөліп шығаруын белсендіретіні дәлелденді. Мысалы, S. thеrmophilus және Leuconostoc spp. штамдары организмде Th1, IL-12, IFN типті цитокиндер бөлінуін белсендіреді;

- ішектің кілегей қабатына жоғары адгезивтілігі аса маңызды.

Енгізген пробиотикті бактериялардың ішекті жылдам транзиторлы колонизациялауы микрофлораның сандық және сапалық құрамын нормаға әкеледі және ішектің кілегей қабатының репаративтік процесін белсендіреді. Пробиотик препаратын қолданғаннан кейін ішекте тіршілік етуі (транзиторлы колонизация) орташа 7-10 тәулікке созылады. Енгізген пробиотиктердің ішек жолдарында сақталу мерзімі әртүрлі болуы өндірістік штамдардың селекциялық ерекшеліктері мен препараттың дәрілік формасына тығыз байланысты. Пробиотик препаратының тиімді әсер етуіне бактериялар тіршілігін сақтауына төменгі рН, өттің әсері, өндірістік штамдардың антибиотик тәрізді заттарды бөлуі, патогенді және шартты-патогенді микроорганизмдер құрайтын биоқабыршақ арқылы сіңірілу қабілеттілігін ескеруі маңызды. Сонымен қатар микроорганизмдердің адгезивтік қабілеттілігі де маңызды орын алады.

Пробиотиктердің жағымды биологиялық қасиеттері микроэкологияға коррекция жасауымен қоса бүкіл организмнің зақымданған физиологиялық-биохимиялық процестерін қалыпқа келтіру.

Пробиотик ретінде қолданатын микроорганизмдерге қойылатын талаптар:

- патогенді емес, улылығы жоқ, мутагенді қасиетке ие емес;

- технологиялы, яғни өндірістік жағдайда жеңіл дақылданып биологиялық активтілігін сақтау тиіс;

- хромосомада орналасқан антибиотиктерге полирезистентті болу.

Пробиотикті препараттарды бір түрдің бір немесе бірнеше штамдары, түрлі консорциум және сорбенттермен, ферменттер, иммунды модуляторлар және т.б. микроорганизмдер-симбионттармен құрамдас композициялар негізінде дайындайды (кесте 21).

Кесте 21. Пробиотиктердің түрлі топтары

Препараттардың Монокомпоненті Поликомпоненті Құрамдаскан, сорбцияланған топтары немесе микробты метаболит.

Бифидо-барлары Бифидумбактерин Бификол Бифилиз

ұнтағы (B.bifidum) (B.bifidum, E.coli M17) (B.bifidum, лизоцим)

Бифидумбактерин Линекс (B. infantis, Бифидумбактерин форте,

құрғақ B.bifidum L.acidophilus,E.faecium пробифор (B.bifidum +

Бифиформ ( B.longum, активтенген көмір)

+ Enterecoccus faecium)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Лакто-барлары Лактобактерин құрғақ Ацилакт құрғақ Кипацид (L.acidophilus

(L.plantarum 8RA-3) (L.acidophilus – 3 штамы) + лизоцим)

Биобактон құрғақ Аципол (L.acidophilus +

(L.acidophilus 2б) айран + санырауқұлақта-

Гастрофарм рының полисахариді)

(L.bulgaricus)

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Коли-барлары Колибактеринқұрғақ Бификол Биофлор (E.coli M17, соя,

(E.coli M17) (B.bifidum, E.coli M17) көкіністер, прополис экс-

трактлері бар қоректік

ортада өсірілген)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Басқа бактерия- Споробактерин Биоспорин Хилак-форте

лар түрлерінен (B.subtilis) (B.subtilis + B.licheni- (L.acidophilus, L.helveti-

Бактиспорин (B.subtilis) formis) cus, E.coli, Enteroccocus

Бактисубтил (B.sereus) faecalis, метаболизм өнім-

Энтерол (Saccharomyces дерінің концентраттары,

boulardii сүт, фосфор, лимон қыш-

қылдары)

Алғашында пробиотиктер монопрепараттар ретінде бірінші ұрпақтағы дәрілер ретінде өндірілген, құрамына негізгі резидентті микрофлора кіретін (бифидумбактерин, лактобактерин, кейін биолактон және т.б. шығарылды). Екінші ұрпақтағы пробиотиктер бациллалар (бактисубтил, флонивин, биоспорин және т.б.) ашытқы тәрізді саңырауқұлақтар, сахаромицеттер (энтерол) негізінде дайындалды. Осы микроорганизмдер ішектің резидентті өкілдері емес, дегенмен, шартты-патогенді микроорганизмдерге қарасты антагонистік қасиетке ие және ферментативті активтілігі жоғары. Келешекте пробиотиктер препараттарының өндірісі бір немесе түрлі таксономиялық топтардың бірнеше штамдарын қолданып, тіпті нақты биотоптың симбионтты микрофлораның сандық және сапалық құрамына ұқсас түрлі микроорганизмдерден «коктейль» дайындалуда. Бұл үшінші ұрпақтағы пробиотиктер (линекс, бифиформ, ацилакт және т.б.). Әрі қарай пробиотиктердің биологиялық активтілігін күшейту үшін олардың құрамына кіретін микрорганизмдерді сорбенттермен, иммунды модуляторлармен, антиоксиданттармен, биотоптың кілегей қабатының морфофункциональды жағдайын жақсартатын қосылыстармен және т.б. біріктіреді. Пробиотикті микроорганизмдер топтарына сорбенттер мен басқа биологиялық активті заттарды қосып келесі құрамдасты препараттар дайындалды - бұл «Симбифлор» (Lb.acidophilus, Str.thermophilus, B.longum, B.bifidum, E.coli); биологиялық активті үстемелерге жататын «Экофлор» жаңа ұрпақтың пробиотигі, СУМС-1 энтеросорбентіне лактобациллалар мен бифидобактериялардың антагонистті тірі активті штамдары сорбцияланған; «Эм-курунга» пробиотигі құрамына лактобациллалар, бифидобактериялар, сіркесу-қышқылды, пропион қышқылды бактериялар, лактострептококктар, ашытқы клеткалары, және ферменттер, амин қышқылдары, витаминдер, минеральды тұздар және т.б. кіреді. Бұл препараттар пробиотиктердің төртінші ұрпағына жатады.

Организмде нақты микроорганизмдер-симбионттар қауымы организмнің колонизациялық резистентілігін қалыптастырады, яғни эубиоз жағдайын. Сондықтан қазіргі пробиотиктерді осындай қауымдастықтың түрлі микроорганизмдерін түрлері мен түрастылары негізінде дайындау тиімді.

Рекомбинантты пробиотикалық препараттарды адамның альфа-интерфероның түзетін (B.subtilis), IL-10 – цитокиндер өнімдерін, TFF-фактордың реттеуші протеиндерін (Lactoccocus lactis) және т.б. индуцирлейтін гендері бар модифицирленген микроорганизмдер және т.б. негізінде дайындайды.

Пробиотиктерді алу технологиясы

Пробиотиктерді жиі бифидобактериялар және лактобациллалар негізінде өндіріледі. Тірі бифидобактериялар негізінде бірінші емдеу-профилактикалық препаратты 1956 жылы Германияда дайындалған.

Бифидобактериялар мен лактобациллалардың ферментациялық дақылдануында көміртегі көзі ретінде көмірсулар, бикарбонат, көмірсу диоксиді; азот көзі ретінде –цистеин және т.б. қажет. Осы микроорганизмдер қоректік ортаға талғамды, сондықтан дақылдануына қосымша аланин, лизин және аргинин (казеин құрамында) аминқышқылдары, пурин мен пиримидин туындылары (ашытқылы автолизат құрамында), рибофлавин мен биотин, минеральды тұздар (Mg, Mn және т.б.), міндетті түрде глюкоза немесе лактоза кіреді. Дақылдандыру үшін негізгі көлемді субстрат ретінде жиі майын алған гидролизденген сүт қолданылады. Негізінен, осындай қоректік орталарда қолданатын шикізат адамға зиян емес.

Биореакторда өтетін ферментация ұзақтығы 10-15 сағат, процесс микроорганизмдер дамуының логарифмдік сатысы аяғында – стационарлық сатысынын басында тоқтайды, олардың биологиялық активтілігі жоғары кезінде.

Ферментациядан кейін биомассаны арнайы қондырғыда (сепараторда және т.б.) концентрлейді; әрі қарай концентрленген биомассаға микроорганизмдердің тіршілігін ұзартатын қоректік ортаның компоненттерін енгізеді (желатин, сахароза, майсызданған сүт); кейін пробиотик штамының таза дақылды суспензиясы ампулаларға немесе флакондарға құяды, лиофилизация жүргізеді.

Дайын препаратты бөгде микрофлораға тексереді, тіршілікті микроорганизм-симбионттар саны есептелінеді, тест-штамға олардың антагонистік активтілігі бағаланады.

Пробиотиктердің микрокапсула түрінде шығару технологиясы өнделіп іске қосылды. Бұл табиғи полимерлі заттан дайындалған нәзік қабатқа орау. Осындай қабат бактерияны асқазан сөлі және ортаның басқа факторлар әсерінен қорғайды және ішек биотобында максималды өз әсерін көрсетеді. Нәзік қабыршақ - бұл табиғи немесе жасанды (гидрооксиметилцеллюлоза және т.б.) инертті заттардан құралған суспензия ерітіндісін жалған жартылай сұйықты қабатқа салып кептірген материал.

Таблеткалардың формалары және құрамы қазіргі замаңғы технологияларда: таблеткалар екі жағы дөнес немесе сопақша; оның құрамындағы қосымша заттар активті субстанцияны шығару кинетикасын белсендіреді. Мысалы, лактобациллалар суспензиясына аэросилды қосуы ұсақ құрғақ массаның ұнтақтылығын жоғарлатады (бұл ұнтақты «Лактобактерин» препараты).

Өндіріс технологиясы бойынша пробиотиктерді екі топқа бөледі.

Пробиотиктердің бірінші тобы (емдік пробиотиктер) тірі бактерияларды лиофильді кептіру әдісімен өндіріледі. Препараттар ұнтақ, таблетка, капсула немесе суппозиторий түрінде шығарылады. Осындай формада олар ұзаққа сақталынады және сақталу температураның сәл өзгерістеріне тұрақты. Айта кету керек, лиофилизация процесі бактерияларды анабиозға әкеледі (активті емес жағдайға). Оларды активті физиологиялық жағдайға қайтару үшін 8-10 сағат керек. Сонымен қатар, лиофилизация процесінде бактериялық клеткалар адгезин-рецепторларынан айырылуы мүмкін, сондықтан ішек биотопын колонизациялау ұзақтығы қысқарады (кесте 22 ).

Екінші тобы - тірі микробтық клеткалардан дайындалған сұйық пробиотиктер (биологиялық активті үстемелер (қосымшалар) - БАҮ). Олар активті күйінде суспензияда сақталынады және қабылдағаннан кейін 2 сағатта асқазан-ішек жолдарын колонизациялау қабілеті бар. Дегенмен, олардың сақталу ұзақтығы шамалы (1-1,5 ай), бөгде микрофлорамен ластану қауіпі жоғары. Мысалы, «Нормофлорин» сұйық пробиотик құрамына физиологиялық активті жағдайдағы бифидобактериялар мен лактобактериялар, және органикалық қышқылдар, амин қышқылдар (соның ішінде алыстырмалы емес), микро- және макроэлементтер, ферменттер мен пребиотиктер кіреді. «Нормофлорин-Б» В.bifidum, В.longum штамдар негізінде дайындалады; «Нормофлорин-Л» - L. аcidophilus штамынан. Препаратта бактериялар биологиялық активті жағдайда болады және кілегей қабатқа түскенінен бірінші минутынан бастап жұмыс істей бастайды, асқазан сөліне тұрақты және ішектің кілегей қабатын белсенді колонизациялайды. Жаңа дайындалған сұйық түрдегі пробиотик микроорганизмдердің антагонистік қасиеттері айқын көрінеді, лиофилиза-цияланған штамдармен салыстырғанда; себебі сұйық пробиотиктер құрамына жоғары концентрацияда сіркесу, сүт қышқылдары, сутек асқын тотығы және басқа да антагонистік пен реттеуші метаболит-субстанциялар кіреді. Сұйық пробиотиктер БАҮ ретінде тағамдық өнімдер нормасына сәйкес өндіріледі, дәрілік биопрепараттар нормасымен сәйкестендірмейді.

Келешекте препаратқа кіретін тірі микроорганизмдерді олардың компоненттерімен және алмасу өнімдеріне ауыстырылуы мүмкін (мысалы, қысқа тізбекті майлы қышқылдар, клетка қабырғасының пептидогликандары, ДНҚ). Сонымен қатар келешекте аутоимплантация, аутопробиотиктердің бағытты конструкциясын дайындап қолдану үшін дені сау адамдар микробиоценозының криобанкісі қарастырылуы мүмкін.

Пребиотиктер

Пребиотиктер – ішектің симбионтты флорасын белсендіруге қабілетті әртүрлі микробтық емес қосылыстар. Олар ішектің облигатты бактериялардың функционалды қоректенуін қамтамасыз етеді, оларға энергия көзі болады, ішектің шартты-патогенді микрофлора өсу потенциалын төмендетеді, тоқ ішектің эпителийне энергия жеткізеді және регенерациясын атқарады, иммунитетті белсендіреді, адамның асқорыту ферменттерімен гидролизге ұшырамайды, асқорыту жолдарының жоғарғы бөліктерінде адсорбцияланбайды және ұзақ қолданғанда кері әсері болмайды. Бұл лактулоза, пантотен қышқылы, инулин және т.б. (кесте 22).

Кесте 22. Пребиотик қосылыстарының негізгі топтары

Пребиотикалы препараттар - «Дюфалак» және « Лактусан» лактулоза дисахариді негізінде дайындалған, ішектегі бифидо- және лактобациллалардың өсіп-көбеюін таңдаулы белсендіреді. Тоқ ішекте лактулоза фруктоза және галактозаға дейін ыдырайды, әрі қарай сүт, сіркесу, пропион және май қышқылдарына. Осы органикалық қышқылдар орта рН төмендетеді және тоқ ішектің перистальтикасын белсендіреді.

Сонғы сөз

Медициналық биотехнология саласында белгілі білімдерді жүйеленуі келесі нұсқалар арқылы іске асуы мүмкін:

1) аурудың диагностикасы, емдеуі және алдын алуына қарасты үш бионысана (микроорганизмдер, өсімдік және жануарлар текті клеткалар мен тіндер) туралы ақпаратты әр қайсысына бөлек баяндау;

2) диагностика, емдеу және алдын алу тараулар бойынша бионысаналарды және технологиялар туралы ақпаратты бөлек баяндау;

3) басқа медициналық пәндерге кіретін бағдарламаларды алып тастап (мысалы, «Вакциналар» тақырыбы медициналық микробиология курсында оқытылады, «Моноклонды антиденелер» - иммунологияда; «Антибиотиктер» - фармакологияда, клиникалық пәндерде және т.б.) медициналық биотехнология туралы ақпаратты баяндау.

Медициналық биотехнология бойынша ақпаратты жүйелеудің осындай принципі тиімді емес, себебі жүйелеудің 1-ші және 2-ші нұсқасында материалды баяндаудың негізгі бір немесе екі рациональды принциптері алып тасталынған (немесе бионысана бойынша немесе диагностика, емдеу және алдын алуы бойынша).

3-ші нұсқа материалын баяндауда басқа пәндер беретін тақырыптар бойынша ескерілмеген сауалдар кездеседі. Мысалы, медициналық микробиология курсында «Вакциналар» тақырыбында вакциналық биопрепараттар дайындау және өндірісінің технологиялық процестері баяндалмаған; иммунология курсында «Моноклонды антиденелер» тақырыбында моноклондар, оның ішінде гуманизирленген және мини-антиденелер дайындау мен өндірісінің технологиялық процесі қарасты сауалдар және т.б. талқыланбайды.

Сондықтан медициналық биотехнологияның оқулық ақпаратын медициналық ЖОО әр курсы мен кафедраларында емес (микробиология, биология және клиникалық пәндерде), бөлек курста классикалық биомедициналық технологияларымен бастап заманауи қосымша геномика мен теориялық және практикалық медицина саласындағы протеомикасымен аяқтау тиімді нұсқа деп есептеу қажет. Пәнді бүтіндей баяндама беру ықтимал.