Главная \ Пробиотики \ Микрофлора ЖКТ \ Антимикробные вещества, синтезируемые пробиотиками

Антимикробные свойства

антимикробные вещества, синтезируемые бактериями

Антимикробные вещества, синтезируемые пробиотиками

Известно, что антагонистическая активность кишечных бактерий обеспечивается как неспецифическими механизмами, такими как продукция короткоцепочечных жирных кислот и конкуренция за питательные вещества и сайты прикрепления к кишечному эпителию, так и синтезом бактериоцинов различных классов (F.A.C.Martinez, 2013). См. например: Антагонистическая активность бифидобактерий

Защитные и иммунные функции кишечной микрофлоры (нормофлоры) направлены на поддержание колонизационной резистентности и микробного антагонизма по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам. Это обеспечивается антитоксическим и сорбционным действием нормофлоры и синтезируемыми бактериями веществами: секреторным иммуноглобулином IgA, короткоцепочечными жирными кислотами (КЖК), другими органическими кислотами, регулирующими внутрипросветный уровень рН, микробным лизоцимом (мурамидаза), перекисью водорода. Защитные свойства микрофлоры кишечника опосредованы также антибиотикоподобными микробными пептидными субстанциями – микроцинами, обладающими широким спектром антибактериальной активности и составляющими группу эндогенных антибиотиков, а также бактериоцинами...

Действительно, некоторые пробиотики обладают способностью синтезировать ряд антимикробных веществ. Во-первых это упомянутые выше короткоцепочечные жирные кислоты (молочная, уксусная, пропионовая и др.), угнетающие рост микроорганизмов, за счет понижения водродного показателя pH среды. Также к антимикробным метаболитам относится такое неорганическое соединение, как перекись водорода (H2O2). Однако самыми высокоорганизованными антимикробными веществами (синтезируемыми, в частности, теми же бифидобактериями) являются бактериоцины  и бактериоциноподобные вещества.

Бактериоцины устойчивы к высоким температурам, сохраняют активность в широком диапазоне pH. Данные вещества не имеют цвета и запаха. Бактериоцин способен образовывать поры в мембранах при низких концентрациях. Данные соединения подвержены диструкции со стороны протеолетических ферментов. Бактериоцины рассматривают перспективной альтернативой антибиотиков (Cotter et al., 2013). Бактериоцины обладают активностью к близкородственным штаммам продуцента (Cleveland et al., 2001; Kemperman et al., 2003; De Vuyst et al., 2007). Существуют бактериоцины со спектром действия на гнилостные, условно-патогенные и патогенные микроорганизмы.

Основными широко используемыми в прикладных исследованиях в настоящее время бактерицинами являются: низин, бифидоцин Б, бифилонг, бифидин, плантарицин, лактоцин, диацетин и др.

Бактериоцины разделены на три основные категории: (Ермоленко, 2009)

1) Лантибиотики. Это небольшие пептиды (<5 кДа), в их составе присутствуют редкие серосодержащие аминокислоты, такие как лантионин и β-метиллантионин. Они синтезируются на рибосомах и подвергаются пост-трансляционной модификации.

2) Не содержащие лантионин термоустойчивые пептиды. Данный вид синтезируется на рибосомах, а далее происходит минимальная пост-трансляционная модификация. В данной группе выделяют три подвида: одинаковые пептиды, двупептидные бактериоцины, тиол-активированные пептиды.

3) Термоустойчивые белки.

Существуют бактериоцины с липидными и углеводными компонентами.

Механизмы действия пробиотических бактерий

Пробиотические бактерии оказывают многочисленные и разнообразные действия на организм человека. На химус, патогенные бактерии, комменсальную микрофлору, энтероциты и иммунокомпетентные клетки пробиотики могут оказывать как прямое, так и непрямое действие, которое обусловлено изменениями в микробном биоценозе кишечника. Считается доказанным их конкурентное взаимодействие с патогенными и условно-патогенными микроорганизмами. Некоторые пробиотики оказывают прямое воздействие на слизистую оболочку тонкой кишки, ее трофические и ферментативные резервы [6, 7, 9].

Разнообразные механизмы местного влияния пробиотических бактерий условно могут быть кластеризированы на три группы: 1) действие на патогенные бактерии; 2) на эпителий слизистой оболочки пищеварительного тракта; 3) действие на неспецифические механизмы защиты и иммунную систему [8, 11, 13, 14, 15].

Основные механизмы действия пробиотических бактерий:

1. Антимикробная активность:

  • подавление адгезии патогенной флоры;
  • повышение кислотности в просвете кишечника;
  • продукция бактериоцинов и микроцинов;
  • ингибиция бактериальной инвазии.

2. Улучшение барьерной функции слизистой оболочки кишечника:

  • увеличение продукции слизи;
  • поддержание целостности молекулярно-клеточного барьера.

3. Иммуномодуляция:

  • влияние на эпителиальные клетки;
  • на дендритные клетки;
  • на моноциты/макрофаги;
  • на лимфоциты (Т-, В-лимфоциты, NК-клетки).

Бактерицидное действие пробиотических бактерий

Одним из механизмов пробиотических бактерий, посредством которого они препятствуют колонизации патогенными бактериями, является продукция сероводорода, перекиси водорода и различных кислот (уксусной, молочной, соляной, бензойной), обусловливающих снижение рН в просвете кишечника [16]. Во-вторых, пробиотики, продуцируя антимикробные молекулы, включая короткоцепочечные жирные кислоты, бактериоцины и микроцины, могут непосредственно ингибировать рост бактериальных и грибковых колоний или индуцировать гибель патогенов.

Антимикробные вещества, продуцирующие грамположительные бактерии, называют бактериоцинами, а те, которые продуцируют грам­отрицательные бактерии, - микроцинами [10,12,15]. Следует отметить, что все пробиотики: бифидобактерии Bifidobacterium, пропионовокислые бактерии Propionibacterium, лактобациллы Lactobacillus, бактерии рода Lactococcus, стрептококки вида Streptococcus thermophilus, относятся исключительно к грамположительным бактериям.

Бактериоцины (bacteriocins,  греч. bakterio(n) — палочка и лат. caedere — убивать) - экзотоксины, специфические белки, синтезируемые некоторыми видами бактерий, которые токсичны для клеток других штаммов этого же или близких видов бактерий (прим.: вид бактерий — это совокупность особей, объединенных по близким свойствам, но отличающихся от других представителей рода). Способность синтезировать бактериоцины и устойчивость (иммунитет) к ним контролируются плазмидами. Плазмиды — небольшие молекулы ДНК, физически отдельные от геномных хромосом и способные реплицироваться автономно. Как правило, плазмиды встречаются у бактерий и представляют собой двухцепочечные кольцевые молекулы.

Хромосомная ДНК и плазмиды в бактериальной клетке

Бактериоцины оказывают бактерицидное и бактериостатическое действие на грамположительные и грамотрицательные патогенные бактерии, нарушают синтез бактериальной мембраны и обладают порообразующим действием, а микроцины ингибируют ферменты, участвующие в процессах синтеза функциональных бактериальных протеинов.

Изучение бактериоцинов и микроцинов пробиотических бактерий в настоящее время только началось.

По теме см. также:

КОРОТКОЦЕПОЧЕЧНЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ

АНТИБИОТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ЗАКВАСОК (пример)


ЛИТЕРАТУРА:

  1. Ермоленко Е.И., Донец В.Н., Дмитриева Ю.В., Ильясов Ю.Ю., Громова Л.В. Влияние пробиотических энтерококков на функциональные характеристики кишечника крыс при дисбиозе, индуцированном антибиотиками. / Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 11. 2009. №1. С. 157-167.
  2. Cleveland J, Montville T, Nes I. Chikindas ML. Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. / Int. J. Food Microbiol. 2001. V. 71. Р. 20.
  3. Cotter P., Ross R., Hill C. Bacteriocins – a viable alternative to antibiotics. / Nat. Rev. Microbiol. 2013. V. 11. Р. 95-105.
  4. De Vuyst L, Leroy F. Bacteriocins from lactic acid bacteria: production, purification, and food applications. / J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2007. V. 13. Р. 194-199.
  5. Kemperman R, Kuipers A, Karsens H, Nauta A, Kuipers O, Kok J. Identification and characterization of two novel clostridial bacteriocins, circularin A and closticin. / Appl. Environ. Microbiol. 2003. V. 69. Р. 1589-1597.
  6. Урсова Н.И. Пробиотики в комплексной коррекции дисбактериоза кишечника у детей / Н.И. Урсова [Текст] // Лечащий врач: Журнал для профессионалов в медицине. — 2008. — № 1. — С. 12-14.
  7. Angelakis E. Related actions of probiotics and antibiotics on gut microbiota and weight modification / E. Angelakis, V. Merhej, D. Raoult [Text] // Lancet Infect. Dis. — 2013 Oct. — 13(10). — 889-99; doi: 10.1016/S1473-3099(13)70179-8.
  8. Bermudez-Brito M. Probiotic mechanisms of action / M. Bermudez-Brito, J. Plaza-Diaz, S. Munoz-Quezada, C. Gomez-Llorente, A. Gil [Text] // Ann. Nutr. Metab. — 2012. — 61(2). — 160-74; doi: 10.1159/000342079.
  9. Ciccarelli S. Management strategies in the treatment of neonatal and pediatric gastroenteritis / S. Ciccarelli, I. Stolfi, G. Caramia [Text] // Infect. Drug Resist. — 2013, Oct 29. — 6. — 133-161; doi: 10.2147/IDR.S12718.
  10. Desriac F. Bacteriocin as weapons in the marine animal-associated bacteria warfare: inventory and potential applications as an aquaculture probiotic / F. Desriac, D. Defer, N. Bourgougnon, B. Brillet, P. Le Chevalier, Y. Fleury [Text] // Mar. Drugs. — 2010, Apr 4. — 8(4). — 1153-77; doi: 10.3390/md8041153.
  11. Dongarra M.L. Mucosal immunology and probiotics / M.L. Dongarra, V. Rizzello, L. Muccio, W. Fries, A. Cascio, I. Bonaccorsi, G. Ferlazzo [Text] // Curr. Allergy Asthma Rep. — 2013 Feb. — 13(1). — 19-26; doi: 10.1007/s11882-012-0313-0.
  12. Gillor O. The dual role of bacteriocins as anti- and probiotics / O. Gillor, A. Etzion, M.A. Riley [Text] // Appl. Microbiol. Biotechnol. — 2008 Dec. — 81(4). — 591-606; doi: 10.1007/s00253-008-1726-5..
  13. Hoffmann D.E. Science and regulation. Probiotics: finding the right regulatory balance / D.E. Hoffmann, C.M. Fraser, F.B. Palumbo, J. Ravel, K. Rothenberg, V. Rowthorn, J. Schwartz [Text] // Science. — 2013, Oct 18. — 342(6156). — 314-5; doi: 10.1126/science.1244656.
  14. Landy J. Commentary: the effects of probiotics on barrier function and mucosal pouch microbiota during maintenance treatment for severe pouchitis in patients with ulcerative colitis / J. Landy, A. Hart [Text] // Aliment. Pharmacol. Ther. — 2013 Dec. — 38(11–12). — 1405-6; doi: 10.1111/apt.12517.
  15. Ng S.C. Mechanisms of action of probiotics: recent advances / S.C. Ng, A.L. Hart, M.A. Kamm, A.J. Stagg, S.C. Knight [Text] // Inflamm. Bowel Dis. — 2009. — Vol. 15, № 2. — P. 300-310; doi: 10.1002/ibd.20602.
  16. Servin A.L. Antagonistic activities of lactobacilli and bifidobacteria against microbial pathogens / A.L. Servin [Text] // FEMS Microbiol. Rev. — 2004 Oct. — 28(4). — 405-40. PMID: 15374659.

Будьте здоровы!

ССЫЛКИ К РАЗДЕЛУ О ПРЕПАРАТАХ ПРОБИОТИКАХ

  1. ПРОБИОТИКИ
  2. ДОМАШНИЕ ЗАКВАСКИ
  3. БИФИКАРДИО
  4. КОНЦЕНТРАТ БИФИДОБАКТЕРИЙ ЖИДКИЙ
  5. ПРОПИОНИКС
  6. ЙОДПРОПИОНИКС
  7. СЕЛЕНПРОПИОНИКС
  8. БИФИДОБАКТЕРИИ
  9. ПРОПИОНОВОКИСЛЫЕ БАКТЕРИИ
  10. ПРОБИОТИКИ И ПРЕБИОТИКИ
  11. СИНБИОТИКИ
  12. АНТИОКСИДАНТНЫЕ ФЕРМЕНТЫ
  13. АНТИОКСИДАНТНЫЕ СВОЙСТВА
  14. АНТИМУТАГЕННАЯ АКТИВНОСТЬ
  15. МИКРОФЛОРА КИШЕЧНОГО ТРАКТА
  16. МИКРОФЛОРА И ФУНКЦИИ МОЗГА
  17. ПРОБИОТИКИ И ХОЛЕСТЕРИН
  18. ПРОБИОТИКИ ПРОТИВ ОЖИРЕНИЯ
  19. МИКРОФЛОРА И САХАРНЫЙ ДИАБЕТ
  20. ПРОБИОТИКИ и ИММУНИТЕТ
  21. ПРОБИОТИКИ и ГРУДНЫЕ ДЕТИ
  22. ДИСБАКТЕРИОЗ
  23. МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ
  24. ПРОБИОТИКИ С ПНЖК
  25. ВИТАМИННЫЙ СИНТЕЗ
  26. АМИНОКИСЛОТНЫЙ СИНТЕЗ
  27. СИНТЕЗ ЛЕТУЧИХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ
  28. ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
  29. АЛИМЕНТАРНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
  30. ПРОБИОТИКИ ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ
  31. ПРОИЗВОДСТВО ПРОБИОТИКОВ
  32. ЗАКВАСКИ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
  33. НОВОСТИ