Бациллюс субтилис (Bacillus subtilis, сенная палочка): биохимические свойства, выращивание и применение. Эффекты активных метаболитов Bacillus subtilis в пробиотическом продукте нового поколения

На сегодняшний день род Bacillus - один из наиболее известных и тщательно изученных представителей рода бацилл. Большинство бактерий рода Bacillus (включая B. subtilis) неопасны для человека и широко распространены в окружающей среде. Отсутствие патогенности у штаммов B. subtilis и их метаболитов позволяет считать
их наиболее перспективными в качестве основы пробиотиков нового поколения. Среди важных свойств, присущих B. subtilis, следует выделить способность закисления среды, а также продуцирования антибиотиков, благодаря чему происходит уменьшение воздействия различных условно-патогенных, а также патогенных микроорганизмов. Продуцирование антибактериальных факторов и различных энзимов B. subtilis стало основой нового
метабиотического продукта - Бактистатина. Он представляет собой биологически активную добавку к пище, состоящую из трех природных компонентов, которые дополняют действие друг друга. Это средство соединило в себе свойства активных метаболитов Bacillus subtilis и энтеросорбента. В статье приводятся результаты клинических исследований с использованием Бактистатина при различных патологиях ЖКТ у взрослых и детей. Полученные данные свидетельствуют о хорошей эффективности и безопасности Бактистатина.

Ключевые слова: Bacillus subtilis, желудочно-кишечный тракт, метабиотик, энтеросорбент, Бактистатин.
Для цитирования: Плотникова Е.Ю. Эффекты активных метаболитов Bacillus subtilis в пробиотическом продукте нового поколения // РМЖ. Медицинское обозрение. 2018. №3. С. 39-44

Effects of active metabolites of Bacillus subtilis in a probiotic product of a new generation
Plotnikova E.Yu.

Kemerovo State Medical University

Currently, Bacillus is one of the most well-known and carefully studied representatives of the genus Bacillus. Most bacteria of the genus Bacillus (including B. subtilis) are not dangerous to humans and are widely spread in the environment. Due to the absence of pathogenicity, the strains of B. subtilis and their metabolites can be considered the most promising basis for probiotics of a new generation. Among the important features of B. subtilis is its ability to acidify the environment and to produce antibiotics, that reduces the effect of various opportunistic pathogens and pathogenic microorganisms. The production of antibacterial factors and enzymes by Bacillus subtilis became the basis for a new metabiotic product - Bactistatin ® . It is a dietary supplement, consisting of three natural components, which complement each other’s action. This drug combines the properties of the active metabolites of Bacillus subtilis and the enterosorbent. The article presents the results of clinical studies of the use of Bactistatin ® in various pathologies of the gastrointestinal tract in adults and children. The data obtained indicate a good efficacy and safety of Bactistatin ® .

Key words: Bacillus subtilis, gastrointestinal tract, metabiotic, enterosorbent, Bactistatin.
For citation: Plotnikova E.Yu. Effects of active metabolites of Bacillus subtilis in a probiotic product of a new generation // RMJ. Medical Review. 2018. № 3. P. 39–44.

Рассмотрены эффекты активных метаболитов Bacillus subtilis в пробиотическом продукте нового поколения. Приводятся результаты клинических исследований с использованием Бактистатина при различных патологиях ЖКТ у взрослых и детей. Полученные данные свидетельствуют о хорошей эффективности и безопасности Бактистатина.

По нашему мнению, пробиотики, имеющиеся в продаже в настоящее время, следует рассматривать как первое поколение средств, направленных на коррекцию микроэкологических нарушений. Будущее развитие традиционных пробиотиков будет включать в себя усовершенство вание этого поколения посредством производства естественных метабиотиков (изготовленных на основе текущих пробиотических штаммов) и синтетических (или полусинтетических) метабиотиков, которые будут аналогами или улучшенными копиями натуральных биоактивных веществ, полученных симбиотическими микроорганизмами .

Преимущества метабиотиков

Метабиотиками называют препараты нового поколения, которые помогают кишечной микрофлоре правильно выполнять свою работу. Более точное определение этой группы было сформулировано профессоромБ.А. Шендеровым . Метабиотики являются структурными компонентами пробиотических микроорганизмов и/или их метаболитов, и/или сигнальных молекул с определенной (известной) химической структурой, которые способны оптимизировать специфичные для организма хозяина физиологические функции, регуляторные, метаболические и/или поведенческие реакции, связанные с деятельностью индигенной микробиоты организма хозяина. Они поддерживают полезные бактерии и изгоняют опасных и бесполезных чужаков - в этом смысле метабиотики похожи на пробиотики, только действуют намного эффективнее и притом никаких бактерий в себе не содержат. В чем же тогда их секрет? Метабиотики справедливо можно отнести к средствам нового поколения управления микрофлорой толстой кишки как экосистемой и метаболическим органом. Они перспективны для коррекции различных функциональных нарушений органов и систем, возникающих вследствие дисбиоза. Активные метаболиты обладают комплексом положительных эффектов: антибактериальные свойства позволяют бороться с патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, не влияя при этом на полезную микрофлору кишечника; благодаря ферментной активности гидролитических энзимов улучшается пищеварение; усиливается иммунная защита
организма.
Их преимущества :
обладают высокой биодоступностью, т. к. метабиотические вещества доходят до толстой кишки на 95–97% в неизмененном виде (у пробиотиков - менее 0,0001%);
в отличие от пробиотических микробов не вступают в конфликт (антагонистические взаимоотношения) с собственной микробиотой пациента;
начинают действовать «здесь и сейчас».
В России терапия и профилактика дисбиотических состояний средствами на метаболитной основе еще только начинаются. В настоящее время активно ведутся разработки метабиотиков для повышения эффективности коррекции и профилактики дисбиотических нарушений. Примером подобного продукта может служить Бактистатин ® .
Терапевтический эффект метабиотиков обусловлен сочетанием нескольких основных действий: способностью обеспечивать необходимые для нормального взаимодействия эпителия и микрофлоры условия гомеостаза в контактной зоне, а также прямым влиянием на физиологические функции и биохимические реакции макроорганизма, воздействием на активность клеток и биопленок. При этом стимулируется собственная микрофлора организма. Такая терапия адекватно физиологична, поскольку осуществляет регулирующее влияние на симбионтные отношения хозяина и его микрофлоры и практически сводит к минимуму возможность побочных эффектов от проводимого лечения .

Многокомпонентный комплекс Бактистатин ®

Бактистатин ® - уникальный запатентованный комплекс усиливающих действие друг друга природных компонентов: метабиотика, пребиотика и сорбента. Бактистатин ® выпускается в форме капсул и применяется в качестве средства, восстанавливающего нормальную кишечную микрофлору и улучшающего функциональное состояние ЖКТ человека. Бактистатин ® производится в соответствии с международными стандартами качества. Производитель сертифицирован по системе ISO 9001-2008. В 1999–2004 гг. группой авто-ров проводились разработка Бактистатина, отработка технологии его производства, экспериментальные и доклинические исследования. В 2004 г. Бактистатин ® был зарегистрирован и вышел на рынок. С 2004 до 2011 г. осуществлялось проведение клинических исследований по оценке его эффективности.
Бактистатин ® содержит (мас.%): стерилизованную культуральную жидкость, содержащую метаболиты Bacillus subtilis - 0,1–2,0%; цеолит - 68–85%; гидролизат соевой муки - 15–30%; стеарат кальция - 0,5–5,0%. Для получения основных компонентов используют следующие методы: микроорганизмы Bacillus subtilis выращивают методом глубинного культивирования, затем культуральную жидкость с микроорганизмами подвергают центрифугированию и стерилизации. Полученную стерилизованную культуральную жидкость (СКЖ), содержащую метаболиты продуцента, смешивают с гидролизатом соевой муки, стеаратом кальция и цеолитом. Образовавшуюся смесь подвергают лиофилизации, при которой происходит иммобилизация биологически активных компонентов на частицах цеолита. Последующая фасовка композиции в желатиновые капсулы обеспечивает защиту всех компонентов от воздействия факторов, вызывающих их деградацию .
Действие Бактистатина базируется на том, что при его транзитном прохождении по ЖКТ в заданной зоне происходят разрушение защитной капсулы и выделение в полость кишечника иммобилизованных на частицах цеолита компонентов пробиотика. При этом вокруг частиц цеолита формируются образования мицеллярной структуры, которые в процессе движения по ЖКТ постепенно высвобождаются с пористой поверхности цеолита. С одной стороны, это позволяет поддерживать в ЖКТ активность биологических компонентов пробиотика не менее суток, что необходимо для восстановления и стимуляции функциональной активности нормальной микрофлоры кишечника. Метаболиты Bacillus subtilis способны тормозить рост патогенной микрофлоры и стимулировать развитие нормальной микрофлоры желудка.
С другой стороны, эффект постепенного высвобождения с поверхности цеолита действующих компонентов приводит к появлению открытых поверхностей его пористой структуры, что обеспечивает включение механизмов ионного обмена и избирательной сорбции токсичных соединений. Это особенно важно для общей детоксикации организма.
Роль и значение отдельных ингредиентов, входящих в состав Бактистатина, можно определить следующим образом: некоторые штаммы Bacillus subtilis продуцируют метаболиты, проявляющие антагонистическую активность против Salmonella paratyphi, Salmonella stenly, Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus, Shigella sonnei , Pseudomonas aeruginosa, Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae, Citrobacter freundii, Candida albicans, Campilobacter jejuni. Также при попадании в организм метаболиты Bacillus subtilis способны продуцировать 2×10 5 ME α2-интерферона. Таким образом, можно ожидать, что при попадании в организм метаболиты этих штаммов будут способствовать оздоровлению микрофлоры в зоне их пребывания .
СКЖ Bacillus subtilis, получаемая при глубинном выращивании этого микроорганизма, содержит уникальный набор биологически активных компонентов, вырабатываемых в процессе жизнедеятельности. Среди них широко представлены различные природные антибактериальные субстанции (бактериоцины, лизоцим, каталазы), которые селективно подавляют рост и размножение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов в кишечнике, не влияя при этом на симбионтную микрофлору. Кроме того, микроорганизмы вырабатывают различные ферменты и коферменты, аминокислоты, полипептиды, пребиотические компоненты, способствующие улучшению микроэкологических условий в кишечнике, влияющие на обменные процессы и оказывающие иммуномодулирующее действие .
Цеолит , входящий в состав Бактистатина, обеспечивает транспортировку метаболитов в оптимальном режиме и постепенное высвобождение иммобилизованных на нем биологически активных веществ, что позволяет не менее суток поддерживать уровень активности данного средства. Вместе с тем он обеспечивает связывание и выведение низкомолекулярных токсинов (метан, сероводород, аммиак и др.), тяжелых металлов и радионуклидов. Кроме того, проходя через ЖКТ, цеолит участвует в селективном ионообмене (снимает или уменьшает негативное влияние на организм ионов алюминия, синергически взаимодействует с магнием и фтором, является дополнительным источником микроэлементов). Цеолит как источник кремния принимает участие в реакциях, обеспечивающих синтез коллагена, придает упругость волокнистым тканям; участвует в ингибировании сукцинатдегидрогеназы, эстеразы, гиалуронидазы, ускоряет синтез иролина, гликозаминогликанов; имеет особое значение для формирования структуры кожи, волос, ногтей. Содержание цеолита должно обеспечивать сорбцию всего метаболита. Существенное понижение концентрации цеолита ведет к потере части метаболитов и снижению эффективности, а содержание цеолита в концентрации более 85% приводит к разбавлению Бактистатина малоактивным ингредиентом и также к снижению его эффективности .
Гидролизат соевой муки в данном случае является, с одной стороны, частью защитной среды метаболитов, во многом отвечающей за прочность их сорбции на поверхности цеолита, а с другой стороны - источником аминокислот, обеспечивающим питательные потребности нормальной микрофлоры кишечника и клеток макроорганизма. Основным компонентом является соевый олигосахарид (SOE), обладающий бифидогенными свойствами. Он представляет собой смесь сахарозы (44%), стахиозы (23%), рафинозы (7%) и моносахаридов .
Стеарат кальция выступает в качестве структурообразователя (аэросила). Одновременно он обладает антистрессовым, антиоксидантным эффектом, присутствие соли кальция обеспечивает улучшение состояния костной системы, улучшает деятельность нервной системы .

Опыт применения Бактистатина

М.Ю. Волков и соавт., авторы изобретения, представляют ряд исследований, проведенных с использованием Бактистатина. Применение дозы Бактистатина 500 мг обеспечивает максимальное ингибирование роста
Shigella sonnei и Staphylococcus aureus in vitro. Результаты другого исследования свидетельствуют, что при внесении in vitro на питательную среду дозы 500 мг/мл происходит достоверная стимуляция роста Escherichia coli M-17. По сравнению с контрольными значениями концентраций микроорганизмов эффект увеличения их количества составляет 30%. Это позволяет считать, что для эффективной стимуляции и восстановления нормальной микрофлоры ЖКТ оптимальная доза заявляемой композиции метабиотика находится в диапазоне 400–600 мг .
Под наблюдением находилось 7 человек с целиакией.
У всех пациентов был установлен клинический диагноз глютеновой энтеропатии на основании данных клинического течения заболевания, морфометрического исследования слизистой оболочки 12-перстной кишки, иммунологического исследования крови (определение уровня антиглиадиновых антител и антител к трансглутаминазе). Бактистатин ® назначался в течение 4 нед. по 2 капсулы 2 р./сут. Анализ кала на дисбактериоз проводили до лечения и на 25–31-й день после лечения. У 71,4% больных количество бифидофлоры оказалось сниженным, у 28,6% пациентов количество бифидобактерий находилось на уровне 104–105 кл/г (при норме 108–1010 кл/г). У 14,3% пациентов до лечения бифидобактерии в испражнениях не определялись. Содержание лактобактерий было ниже нормальных значений у 100% пациентов. У 42,9% больных наблюдалось снижение количества бактероидов в испражнениях, у 14,3% больных бактероиды не определялись. Выраженные изменения наблюдались в качественном и количественном составе E. coli: практически у 42,9% пациентов не определялась кишечная палочка с нормальными ферментативными свойствами, у 42,8% больных ее количество было снижено, только у 14,3% пациентов количество кишечной палочки было достаточным. 42,9% от всего количества E. coli составили эшерихии с измененными ферментативными свойствами (в норме - не более 10%).
У 14,3% больных в испражнениях были обнаружены дрожжеподобные грибы рода Candida . Отмечалось увеличение количества клостридий у 14,3% больных, количество которых достигало 108. На фоне приема Бактистатина отмечалось значительное улучшение показателей как анаэробной флоры, так и аэробной составляющей. Отмечалось увеличение количества бифидобактерий и лактобактерий у 57,1% пациентов, бактероидов - у 42,9%; улучшились показатели Е. coli - увеличение количества эшерихий с нормальной ферментативной активностью наблюдалось у 85,7% больных. У больных процент кишечной палочки с измененными свойствами снизился с 42,9% до 28,6%. После проведенной терапии на 14,3% уменьшилось количество гемолитических организмов, условно-патогенных бактерий, дрожжеподобных грибов Candida и клостридий .
М.К. Бехтерева и соавт. провели открытое сравнительное контролируемое исследование, в которое были включены 50 пациентов в возрасте от 6 до 18 лет со среднетяжелой формой ОКИ бактериальной этиологии. Дети были госпитализированы с 1-го по 4-й день болезни, большинство - в первые 2 сут (70% случаев (35 пациентов)). Одна из групп (n = 25) получала помимо базисной терапии Бактистатин ® по 1 капсуле 2 р./сут в течение 7 дней в острый период заболевания на фоне базисной терапии.
Изучение клинического течения инвазивных диарей у обследованных детей показало, что включение в комплексную терапию Бактистатина способствовало сокращению продолжительности основных проявлений заболевания. Так, в группе пациентов, получавших Бактистатин ® , отмечалось достоверное уменьшение длительности лихорадочного периода, раньше купировались боли в животе и диарейный синдром по сравнению с таковыми показателями у детей из группы сравнения. Наиболее значимым эффектом применения Бактистатина при инвазивных ОКИ было сокращение частоты назначения антимикробной терапии в группе пациентов, лечившихся Бактистатином, - до 48% против 76% в группе сравнения (р<0,05). Кроме этого, включение Бактистатина в комплексную терапию инвазивных ОКИ приводило к снижению частоты негладкого течения болезни (суперинфекция, обострение) и способствовало более редкому формированию реконвалесцентного бактериовыделения. В группе пациентов, получавших Бактистатин ® , реконвалесцентное бактериовыделение формировалось в 8% случаев против 20% в группе сравнения (р>0,05). В группе детей, получавших Бактистатин ® , негладкого течения заболевания не наблюдалось, в то время как в группе сравнения негладкое течение (обострение) отмечено у 16% детей (р<0,05). Выявлено, что использование Бактистатина не только приводило к более раннему купированию основных симптомов заболевания, но и имело доказанный эффект, выражающийся в изменении микробиоценоза толстой кишки за счет увеличения доли облигатной и факультативной микрофлоры и уменьшения числа условно-патогенных бактерий .
В.В. Павленко и соавт. изучали эффективность Бактистатина в комплексной терапии 30 больных (из них мужчин - 18, женщин - 12) язвенным колитом (ЯК) различной тяжести с синдромом кишечного дисбактериоза. Средний возраст пациентов составил 37,4±5 лет. Боль-ные ЯК были выделены в 2 группы. 1-я группа (15 пациентов) получала базисную терапию (месалазин, преднизолон, азатиоприн) в сочетании с Бактистатином по 1 капсуле 2 р./сут 3 нед. 2-я группа больных получала только базисную терапию. Группу сравнения (3-я группа) составили 10 больных с билиарнозависимым хроническим панкреатитом. Возраст пациентов в группе сравнения составил 40,3±4 года (соотношение мужчин и женщин 2:1). Эти пациенты получали заместительную ферментную терапию (панкреатин, спазмолитики, антисекреторные препараты в рекомендованных дозах + Бактистатин ® по 1 капсуле 2 р./сут). Лабораторно-инструментальные исследования проводили до и после применения Бактистатина, в среднем через 3 нед.
С целью изучения влияния Бактистатина на микрофлору кишечника исследуемых пациентов распределили по степени выраженности дисбиоза, используя классификацию дисбактериоза по В.Н. Красноголовцу. У всех исследуемых пациентов был выявлен дисбиоз преимущественно 1-й, 2-й и 3-й степени. В 1-й и 3-й группах пациентов на фоне приема Бактистатина отмечено значительное снижение степени выраженности дисбактериоза или его полное исчезновение (при 1-й степени в сравнении со 2-й группой) (р<0,05). После приема Бактистатина у пациентов 1-й группы и группы сравнения отмечались увеличение (или нормализация) количества облигатной флоры (бифидо- и лактобактерий), уменьшение неполноценной и гемолизирующей кишечной палочки, клостридий. В то же время во 2-й группе пациентов отмечалась слабоположительная динамика нормализации кишечного микробиоценоза в отсутствие пробиотика в комплексной терапии (р<0,05). Таким образом, совместное использование базисных препаратов и Бактистатина при ЯК и билиарнозависимом панкреатите существенно повышало эффективность лечения этой патологии ЖКТ .
Э.П. Яковенко и соавт. изучали эффективность Бактистатина в лечении постинфекционного синдрома раздраженного кишечника (ПИ-СРК). Обследовано 40 пациентов с ПИ-СРК. Для оценки микрофлоры кишечника проводились посевы кала и водородный дыхательный тест. К концу 4-недельного курса Бактистатина была достигнута устойчивая клиническая ремиссия ПИ-СРК. В посевах кала снизились уровни условно-патогенной микрофлоры, повысилось до нормы количество бифидо- и лактобактерий, нормализовались показатели водородного дыхательного теста (р<0,05). Бактистатин ® оказывает хорошее терапевтическое действие при лечении больных ПИ-СРК, способствует восстановлению нормальной кишечной микрофлоры и улучшению клинических симптомов (р<0,05). Применение Бактистатина приводило к восстановлению фекальной кишечной микрофлоры, устранению синдрома избыточного бактериального роста в тонкой кишке, адсорбции раздражающих субстанций и газов в кишке, улучшению кишечного пищеварения, повышению порога болевой чувствительности, купированию болевого синдрома, нормализации моторики кишечника и стула .

Заключение

Таким образом, Бактистатин ® проявил себя как средство с многогранной клинической эффективностью и в настоящее время рекомендован в схемах терапии при лечении больных, имеющих дисбактериоз кишечника различного генеза: при хронических заболеваниях пищеварительного тракта, после перенесенных острых кишечных инфекций, на фоне и после приема антибиотиков, после проведения химиотерапии, на фоне длительной гормональной терапии, в условиях хронических стрессовых состояний, при нерациональной диетотерапии.
Использование Бактистатина значительно снижает выраженность диспептических расстройств, улучшает кишечное пищеварение, эффективно гармонизирует состав кишечного микробиоценоза, оказывает иммуномодулирующее действие, положительно влияет на психологический статус больных и способствует повышению качества их жизни. Бактистатин ® не имеет противопоказаний и не вызывает побочных эффектов. Не следует его назначать при индивидуальной непереносимости компонентов. В большинстве случаев другие лечебные и оздоровительные средства (антибиотики, витамины, ферменты, микроэлементы и т. д.) при применении этого средства не нужны, т. к. уже содержатся в их составе и (или) заменяются аналогичными по своему действию.
Сфера применения Бактистатина постоянно расширяется. Уже сейчас его используют в схемах лечения и профилактики дисбиозов различного происхождения, в т. ч. на фоне антибиотикотерапии, заболеваний ЖКТ, инфекционно-воспалительных, аллергических, дерматологических, сердечно-сосудистых заболеваний, болезней обмена и др. Важно, что применение Бактистатина не только позволяет добиться восстановления эубиоза, но и способствует улучшению результатов лечения основного заболевания.

Бациллюс субтилис или cенная палочка (лат. Bacillus subtilis ) - вид грамположительных спорообразующих аэробных бактерий, представителей рода бациллы (Bacillus ). Bacillus subtilis - один из наиболее хорошо изученных микроорганизмов.

Название сенная палочка происходит из-за того, что ранее Bacillus subtilis изолировался исключительно из сенных отваров . Bacillus subtilis имеет вид бесцветной прямой палочки, размером примерно 0,7 мкм в толщину и 2-8 мкм в длину. Bacillus subtilis может размножаться делением и спорами. Иногда отдельные Bacillus subtilis , после поперечного деления, остаются соединенными в нити.

Bacillus subtilis (сенная палочка), благодаря продуцируемым антибиотикам и способности закислять среду обитания, является антагонистом патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, таких как сальмонелла , протей , стафилококки , стрептококки , дрожжевые грибки; продуцируют ферменты, удаляющие продукты гнилостного распада тканей; синтезируют аминокислоты, витамины и иммунноактивные факторы. Некоторые штаммы Bacillus subtilis являются продуцентами гиалуроновой кислоты .

Bacillus subtilis может быть причиной пищевых отравлений человека (код по МКБ-10 A05.4).

Bacillus subtilis - действующее вещество лекарственных препаратов

Бациллюс субтилис (Bacillus subtilis ) - действующее вещество некоторых лекарственных препаратов. В данном контексте под термином «бациллюс субтилис» понимается определенный штамм (штаммы) бактерий вида Bacillus subtilis . По фармакологическому указателю бациллюс субтилис относится к группам «Противодиарейные средства» и «Другие иммуномодуляторы». По АТХ бациллюс субтилис имеет код «A07FA Антидиарейные микроорганизмы». Показания к применению бациллюс субтилис:

острые кишечные инфекции у детей
дисбактериоз кишечника различной природы
бактериальный вагиноз
профилактика гнойно-септических осложнений в послеоперационном периоде.

В качестве активного вещества лекарственных препаратов используется лиофилизированная микробная масса живого антагонистически активного штамма Bacillus subtilis 534 или штамма Bacillus subtilis 3H,

селектированного по признаку хромосомной устойчивости к антибиотику - римфапицину из производственного штамма Bacillus subtilis 534. Российскими предприятиями 48 ЦНИИ Минобороны России ФГУ, г. Екатеринбург, ЗАО «Биофарма» и несколькими украинскими предприятиями производится лекарственный препарат Биоспорин , содержащий смесь Bacillus subtilis штамм 2335 (также называемый Bacillus subtilis 3) и Bacillus licheniformis 2336 (также называемый Bacillus licheniformis 31) в пропорции 3:1.

В России также зарегистрированы (были зарегистрированы) лекарства, в которых основным действующим веществом являлись Bacillus subtilis: (штамм 534), Бактиспорин (штамм N 3H).

Препараты на основе сенной палочки Bacillus subtilis (Споробактерин, Биоспорин, Бактиспорин) и сходного микроорганизма Bacillus cereus (Бактисубтил) обладают антимикробной активностью и могут использоваться при бактериальных инфекциях при невозможности приема антибиотиков или для селективной деконтаминации тонкой кишки при синдроме избыточного бактериального роста. Споры этих бактерий, превращаясь в толстой кишке в активные формы, вырабатывают в процессе жизнедеятельности кислые метаболиты - органические кислоты. При этом рН в толстой кишке сдвигается в кислую сторону и подавляется рост патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (Белоусова E.А., Златкина А.Р.).

В состав лекарственного препарата Энзимтал , имеющего разрешение на применение на территории Украины (позже отозванном), имеется грибковая амилаза - амилолитический фермент, получаемый из грибов Aspergillus oryzae и непатогенных бактериальных культур Bacillus subtilis (Кирик Д.Л., Полякова И.Ф.).

Bacillus subtilis - пробиотик

Кроме перечисленных выше лекарств-пробиотиков , штаммы Bacillus subtilis входят в состав пищевых добавок. В России продаются (продавались) БАДы, содержащие Bacillus subtilis: Бактистатин, Супрадин Киндер гель (производство Германии), Ветом и другие.

БАД Бактистатин содержит метаболиты бесклеточной культуральной жидкости Bacillus subtilis штамм 3 (содержащей в том числе витамин Е), носитель цеолит, ферментированный гидролизат соевой муки, антислеживающий агент стеарат кальция (или аэросил), ингредиенты капсулы (желатин медицинский, титана диоксид, индиготин). Бактистатин рекомендуется разными авторами, в частности, для коррекции синдрома избыточного бактериального роста лёгкой степени (Логинов В.А.), как дополнительного средства: при синдроме кишечной недостаточности (Левченко С.А.), Н.pylori- ассоциированном гастрите (Грищенко Е.Б.) и других.

Штаммы Bacillus subtilis используются в ряде лекарств и продуктов для ветеринарии и сельского хозяйства. В частности, пробиотик «Субтилис» (жидкая форма «Субтилис-Ж» и порошок «Субтилис-С»), включающий в свой состав собой микробную массу живых спор бактерий Bacillus subtilis и Bacillus licheniformis применяется в животноводстве, птицеводстве, рыбоводстве для профилактики и лечение заболеваний ЖКТ бактериальной этиологии, дисбактериоза, легочных инфекций, увеличения продуктивности, получения здорового потомства, подавления роста патогенных и условно патогенных микроорганизмов (

Савустьяненко А.В.

Ключевые слова

Bacillus subtilis / пробиотик / механизмы действия

Аннотация научной статьи по медицине и здравоохранению, автор научной работы - Савустьяненко А.В.

Бактерия B.subtilis является одним из наиболее перспективных пробиотиков , изученных в последние десятилетия. Механизмы ее пробиотического действия связаны с синтезом противомикробных веществ, усилением неспецифического и специфического иммунитета, стимуляцией роста нормальной микрофлоры кишечника и выделением пищеварительных ферментов. B.subtilis выделяет рибосомально синтезируемые пептиды, нерибосомально синтезируемые пептиды и непептидные вещества с широким спектром противомикробной активности, охватывающим грамположительные, грамотрицательные бактерии, вирусы и грибы. Резистентность к данным противомикробным веществам возникает редко. Усиление неспецифического иммунитета связано с активацией макрофагов и высвобождением из них провоспалительных цитокинов, повышением барьерной функции слизистой оболочки кишечника, выделением витаминов и аминокислот (включая незаменимые). Усиление специфического иммунитета проявляется активацией Ти В-лимфоцитов и высвобождением из последних иммуноглобулинов - IgG и IgA. B.subtilis стимулирует рост нормальной микрофлоры кишечника, в частности бактерий родов Lactobacillus и Bifidobacterium. Кроме того, пробиотик увеличивает разнообразие микрофлоры кишечника. Пробиотик выделяет в просвет кишечника все основные пищеварительные ферменты: амилазы, липазы, протеазы, пектиназы и целлюлазы. В дополнение к перевариванию пищи данные ферменты разрушают антипищевые факторы и аллергенные вещества, содержащиеся в поступающей пище. Перечисленные механизмы действия делают обоснованным применение B.subtilis в составе комплексной терапии для борьбы с кишечными инфекциями; профилактики респираторных инфекций в холодное время года; профилактики антибиотикассоциированной диареи; для коррекции нарушений переваривания и продвижения пищи различного генеза (погрешности в диете, изменение рациона питания, болезни желудочно-кишечного тракта, нарушения вегетативной нервной системы и др.). B.subtilis обычно не вызывает побочные эффекты. Для данного пробиотика характерно высокое соотношение эффективности и безопасности.

Текст научной работы на тему «Механизмы действия пробиотиков на основе Bacillus subtilis»

На допомогу практикуючому лiкарю

To Help Practitioner

УДК 615.331:579.852.1

МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ПРОБИОТИКОВ НА ОСНОВЕ BACILLUS SUBTILIS

Резюме. Бактерия B.subtilis является одним из наиболее перспективных пробиотиков, изученных в последние десятилетия. Механизмы ее пробиотического действия связаны с синтезом противо-микробных веществ, усилением неспецифического и специфического иммунитета, стимуляцией роста нормальной микрофлоры кишечника и выделением пищеварительных ферментов. B.subtilis выделяет рибосомально синтезируемые пептиды, нерибосомально синтезируемые пептиды и непептидные вещества с широким спектром противомикробной активности, охватывающим грам-положительные, грамотрицательные бактерии, вирусы и грибы. Резистентность к данным про-тивомикробным веществам возникает редко. Усиление неспецифического иммунитета связано с активацией макрофагов и высвобождением из них провоспалительных цитокинов, повышением барьерной функции слизистой оболочки кишечника, выделением витаминов и аминокислот (включая незаменимые). Усиление специфического иммунитета проявляется активацией Т- и В-лимфо-цитов и высвобождением из последних иммуноглобулинов - IgG и IgA. B.subtilis стимулирует рост нормальной микрофлоры кишечника, в частности бактерий родов Lactobacillus и Bifidobacterium. Кроме того, пробиотик увеличивает разнообразие микрофлоры кишечника. Пробиотик выделяет в просвет кишечника все основные пищеварительные ферменты: амилазы, липазы, протеазы, пек-тиназы и целлюлазы. В дополнение к перевариванию пищи данные ферменты разрушают антипищевые факторы и аллергенные вещества, содержащиеся в поступающей пище. Перечисленные механизмы действия делают обоснованным применение B.subtilis в составе комплексной терапии для борьбы с кишечными инфекциями; профилактики респираторных инфекций в холодное время года; профилактики антибиотикассоциированной диареи; для коррекции нарушений переваривания и продвижения пищи различного генеза (погрешности в диете, изменение рациона питания, болезни желудочно-кишечного тракта, нарушения вегетативной нервной системы и др.). B.subtilis обычно не вызывает побочные эффекты. Для данного пробиотика характерно высокое соотношение эффективности и безопасности.

Ключевые слова: Bacillus subtilis, пробиотик, механизмы действия.

К пробиотикам относят «живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах оказывают положительное влияние на здоровье хозяина» . В то время как применению некоторых из них (Lactobacillus, Bifidobacterium) было уделено много внимания, другие были изучены позже, и их важное лечебное действие становится ясным только сейчас. Одним из пробиотиков является грамположительная палочка Bacillus subtilis (B.subtilis).

Большинство бактерий рода Bacillus (включая B.subtilis) не опасны для человека и широко распространены в окружающей среде. Их обнаруживают в почве, воде, воздухе и пищевых продуктах (пшеница, другие зерновые культуры, хлебобулочные изделия, соевые продукты, цельное мясо, сырое и пастеризованное молоко). Как следствие, они постоянно попадают в желудочно-кишечный тракт и дыхательные пути, засевая эти отделы. Количество бацилл в кишечнике может достигать 107 КОЕ/г, что сравнимо с аналогичным показателем у Lactobacillus. В связи с этим ряд исследователей рассматривают бактерии рода Bacillus как один

из доминирующих компонентов нормальной микрофлоры кишечника .

В то же время лечебное введение В.виЫШв позволяет использовать данный микроорганизм в качестве пробиотика по четырем основным направлениям: 1) для защиты от кишечных патогенов; 2) от дыхательных патогенов; 3) для устранения дисбактериоза при антибиотикотерапии; 4) для усиления переваривания и продвижения пищи. Упрощенная схема пробиоти-ческой активности В.виЫйЪ при патологии желудочно-кишечного тракта представлена на рис. 1.

Таким образом, в научных работах последних десятилетий были сделаны значительные продвижения в выяснении спектра пробиотической активности В.виЫШв, что делает данную бактерию одним из наиболее привлекательных пробиотиков для медицинского применения. В настоящем обзоре мы представляем данные соответствующих экспериментальных и клинических исследований, позволяющих составить впечатление о терапевтическом потенциале В.виЫШв.

противомикробных веществ

Усиление неспецифического " и специфического иммунитета

Выделение 1 пищеварительных ферментов

Рисунок 1. Упрощенная схема пробиотической активности B.subtШs при патологии желудочно-кишечного тракта (на основе рисунков из )

Выживаемость вегетативных клеток ВлиЫШв в желудочно-кишечном тракте

Пробиотики на основе ВяыЫШв обычно принимают перорально в виде либо спор, либо живых бактерий (вегетативных клеток). Выживаемость спор в желудочно-кишечном тракте не вызывает сомнений в связи с их высокой устойчивостью к воздействию различных физико-химических факторов, в частности экстремальных значений рН . В то же время дискутировался вопрос о том, способны ли живые бактерии проникать дальше желудка и выполнять пробиотическую функцию.

Ситуация была прояснена при проведении рандомизированного двойного слепого плацебо-контроли-руемого исследования у здоровых добровольцев (п = 81, возраст 18-50 лет). Всем испытуемым назначали прием живых бактерий ВлыЪШв перорально в дозе 0,1 109; 1,0 109 или 10 109 КОЕ/капсула/день либо плацебо в течение 4 недель. По окончании исследования было подсчитано содержание живых бактерий в кале. Полученные цифры составили 1,1 ± 0,1 1с^10 КОЕ/г1 в плацебо-группе и 4,6 ± 0,1 КОЕ/г; 5,6 ± 0,1 к^10 КОЕ/г; 6,4 ± 0,1 КОЕ/г для трех возрастающих доз ВлыЫШв. Следовательно, была подтверждена выживаемость вегетативных клеток ВяыЫШв при прохождении желудочно-кишечного тракта. При этом эффект носил дозоза-висимый характер и достоверно превышал таковой у плацебо (р < 0,0001) .

Сходность эффектов В.эиЫШв при приеме в виде спор и вегетативных клеток

В цитируемой литературе большинство экспериментальных и клинических исследований ВяыЫШв выполнено с введением либо спор этих бактерий, либо их вегетативных клеток. В связи с этим возникает вопрос,

1 Колониеобразующие единицы (КОЕ) численно равны количеству вегетативных клеток.

должны ли полученные эффекты и терапевтические результаты рассматриваться раздельно или могут быть объединены.

Во многих работах при изучении бактерий рода Bacillus было продемонстрировано, что после перорального приема спор наблюдается их прорастание в желудочно-кишечном тракте в вегетативные клетки. Затем наблюдается повторное превращение в споры (респоруляция). Эти циклы повторяются несколько раз. В конечном счете споры с фекальными массами оказываются во внешней среде. Аналогично после перорального приема вегетативных клеток наблюдается их споруляция в желудочно-кишечном тракте. Циклы прорастания и респоруляции повторяются несколько раз до выведения из организма хозяина .

Таким образом, как бы ни принимались пробиотики на основе B.subtilis - в виде спор или вегетативных клеток, - в организме реципиента будут присутствовать обе формы бактерии, и наблюдаемые эффекты и терапевтическое действие будут, по-видимому, одинаковы. Этот факт требует дальнейшего подтверждения в специальных исследованиях.

Механизмы пробиотической

активности B.subtilis

Синтез противомикробных веществ

Как правило, кишечные инфекции вызваны бактериями или вирусами, реже - простейшими. В соответствии с действующими рекомендациями в большинстве случаев нет необходимости в назначении антибиотиков. Следует поддерживать правильный режим регидратации, и диарея разрешится самостоятельно. Однако как в легких, так и в тяжелых случаях кишечных инфекций врач может принять решение о включении в состав проводимой терапии пробиотиков для повышения ее эффективности.

Одной из наиболее многообещающих в этом отношении бактерий является B.subtilis. Уникальность бактерии заключается в том, что 4-5 % ее генома кодирует синтез разнообразных противомикробных веществ. В соответствии с опубликованными обзорами к 2005 г. от разных штаммов B.subtilis было выделено около 24 таких веществ, а к 2010 г. - 66, и перечень продолжает расти. Большая часть противомикробных веществ представлена рибосо-мально и нерибосомально синтезируемыми пептидами. В меньшем количестве обнаруживают непептидные вещества, например поликетиды, аминосахары и фосфоли-пиды . Некоторые из противомикробных веществ B.subtilis приведены в табл. 1. Видно, что активность многих из них направлена против грамположительных бактерий. Кроме того, спектр действия охватывает грамо-трицательные бактерии, вирусы и грибы. Следовательно, охватываются практически все патогены, которые могут вызывать кишечные инфекции.

Примером могут служить результаты исследования одного из новых штаммов B.subtilis ВКПМ В-16041 (DSM 24613). Была выявлена высокая антагонистическая активность в отношении St.aureus и C.albicans, средняя или низкая - в отношении C.freundii, E.coli,

Таблица 1. Некоторые противомикробные вещества, синтезируемые и выделяемые B.subtilis

Рибосомально синтезируемые пептиды Бактериоцины: -лантибиотики типа А -лантибиотики типа В Субтилин Эрицин S Мерсацидин Для 2 веществ: формирование пор в цитоплазматической мембране Ингибирование синтеза клеточной стенки Грамположительные бактерии Грамположительные бактерии, включая метициллинрезистентные штаммы Staphylococcus aureus и ванкомицин-резистентные штаммы Enterococci

Нерибосомально синтезируемые пептиды Липопептиды Сурфактин Бацилизин Бацитрацин Растворение липидных мембран Ингибирование глюкозамин-синтазы,вовлеченной в синтез нуклеотидов, аминокислот и коферментов, что приводит к лизису микробных клеток Ингибирование синтеза клеточной стенки Вирусы, Mycoplasma Staphylococcus aureus, Candida albicans Грамположительные бактерии

Непептидные вещества Диффицидин Нарушение синтеза белков Грамположительные бактерии, грам-отрицательные бактерии

K.pneumoniaе, P.vulgaris, P.aeruginosa, Salmonella spp., Sh.sonnei, Sh.flexneri IIa.

Разные штаммы B.subtilis выделяют разный набор противомикробных веществ. Однако в любом случае охватываемый спектр антагонизма в отношении кишечных патогенов оказывается достаточно широким. Например, штамм B.subtilis ATCC6633 выделяет субтилин, являющийся антибиотиком против грамположительных бактерий. Другой штамм B.subtilis A1/3 не выделяет субтилин. Зато он выделяет антибиотик эрицин S, обладающий тем же самым механизмом действия и спектром активности, что и субтилин . Значит, какой бы из этих штаммов ни применялся при производстве пробиотика, спектр грамположительных бактерий будет охвачен.

Противомикробные пептиды, выделяемые B.subtilis, обладают огромным преимуществом по сравнению с традиционными антибиотиками. Дело в том, что они близки к противомикробным пептидам, выделяемым в организме человека и являющимся частью его врожденного иммунитета. Подобные вещества были идентифицированы в большом количестве тканей и эпителиальных поверхностей, включая кожу, глаза, уши, полость рта, кишечник, иммунную, нервную и мочевыводящую системы. Наиболее известны из них дефензин, лизоцим, кателицидин, дермцидин, лектин, гистатин и др. . B.subtilis выделяют сходные вещества, поэтому резистентность к ним возникает редко, побочные эффекты обычно отсутствуют. Отсутствие резистентности к противомикробным пептидам человека и B.subtilis связывают с тем, что их действие чаще направлено на формирование мембранных пор, приводящих к гибели бактерий. Активность традиционных антибиотиков больше сфокусирована на метаболических ферментах бактерий, что облегчает формирование резистентности .

Усиление неспецифического и специфического иммунитета

В.тЪШк усиливает защиту от кишечных и дыхательных патогенов путем стимуляции неспецифического и специфического иммунитета. Неспецифический иммунитет определяют как систему защиты, срабатывающую одинаково по отношению к самым разным микроорганизмам. Специфический иммунитет работает по принципу «ключ к замку» - для конкретного возбудителя вырабатываются специальные клетки или антитела. Неспецифический иммунитет обычно рассматривают в качестве первой фазы защитной реакции организма, а специфический - второй фазы.

Неспецифический иммунитет

Важнейшими клетками, вовлеченными в неспецифический иммунитет, являются макрофаги. Они фагоцитируют патоген, переваривая его. Кроме того, происходит выстраивание антигенов возбудителя на поверхности собственных мембран - так называемая презентация, необходимая для запуска второй фазы защитной реакции организма.

В многочисленных исследованиях было продемонстрировано, что введение ВжЬНШ вызывает активацию макрофагов . В активированных макрофагах усиливается синтез и высвобождение провоспалительных цитокинов: фактора некроза опухоли а, интерферона-у (№N-7), интерлейкина (Щ 1р, Ш-6, Ш-8, Ш-10, Ш-12, макрофагального белка воспаления-2. В результате развивается комплексный воспалительный ответ, направленный на уничтожение патогена. Например, 1КК-у активирует макрофаги и защищает клетки от вирусной инфекции. Ш-6 стимулирует пролиферацию и дифференциацию В-лимфоцитов, ответственных за синтез антител. Ш-8 является мощным хемотаксическим и пара-кринным медиатором для нейтрофилов. Инфильтрация

активированными нейтрофилами играет важную роль в поддержании воспаления и окислительного стресса. IL-12 регулирует рост, активацию и дифференциацию Т-лимфоцитов .

Механизмы, с помощью которых B.subtilis активирует макрофаги, продолжают изучаться. В одной из работ было показано, что за это ответственны экзополи-сахариды пробиотика .

Следующим важным компонентом неспецифического иммунитета является барьерная функция эпителия. Эпителиальные ткани первыми встречают атаку патогенов, и от их устойчивости во многом зависит течение болезни.

Исследователями было установлено , что бактерии коммутируют между собой внутри одного вида и между разными видами с помощью особой группы веществ, называемых кворумчувствующими молекулами. Одна из таких молекул, выделяемых B.subtilis, получила название фактора компетенции и споруляции (CSF). Перенос CSF в эпителиальные клетки кишечника активирует важнейшие сигнальные пути, необходимые для выживания этих клеток. Прежде всего, это p38 MAP-киназный путь и про-теинкиназа-В/АИ-путь. Помимо этого CSF индуцирует синтез белков теплового шока (Hsps), предотвращающих развитие окислительного стресса в эпителиальных клетках. Оба перечисленных эффекта - улучшение выживаемости эпителиальных клеток и уменьшение в них окислительного стресса - приводят к повышению барьерной функции слизистой оболочки кишечника. Она становится менее уязвимой к воздействию патогенов.

К факторам неспецифического иммунитета относят также содержание ряда метаболических веществ, влияющих на общую сопротивляемость организма к инфекциям.

Было выявлено, что B.subtilis синтезирует ряд витаминов, в частности тиамин (В1), пиридоксин (В6) и ме-нахинон (К2) . Разные штаммы B.subtilis выделяют разный набор аминокислот, некоторые из которых являются незаменимыми, например валин .

Специфический иммунитет

Специфический иммунитет является более мощной системой защиты, поскольку избирательно нацелен на тот или иной патоген. В нем различают клеточный и гуморальный иммунитет. Клеточный иммунитет обеспечивают Т-лимфоциты, направляя свою борьбу против вирусов. Гуморальный иммунитет связан с функционированием В-лимфоцитов, выделяющих антитела (иммуноглобулины). В данном случае борьба направлена против бактерий.

Во многих исследованиях была подтверждена способность B.subtilis вызывать активацию и пролиферацию Т- и В-лимфоцитов. Это происходит как в периферической крови (оба типа клеток), так и в тимусе (Т-лимфоциты) и селезенке (В-лимфоциты). Выше было рассмотрено, что это становится возможным благодаря высвобождению цитокинов из макрофагов. Кроме того, была обнаружена прямая способность стимулировать лимфоциты за счет клеточных стенок, пептидогликанов и тейхоевых кислот B.subtilis .

Рисунок 2. Пробиотик B.subtilis достоверно увеличивал содержание lgA в слюне у пожилых пациентов

Примечание: пробиотик принимался в 4 захода по 10 дней, между которыми были перерывы по 18 дней. Представлены данные по состоянию на конец исследования (43) - спустя 4 месяца.

Ш B.subtilis □ Плацебо

и о ГО о Q. Л

Рисунок 3. ПробиотикB.subtilis достоверно увеличивал содержание 1дА в каловых массах пожилых пациентов

Примечание: пробиотик принимался в 4 захода по 10 дней, между которыми были перерывы по 18 дней. Представлены данные по состоянию на начало исследования (VI), спустя 10 дней после первого приема пробиотика (VI + 10 дней) и по окончании исследования (43) - спустя 4 месяца.

Следствием влияния на В-лимфоциты является повышение содержания иммуноглобулинов (IgG и 1&Л) в сыворотке крови и 1&Л - на поверхности слизистых оболочек. Например, в одной из работ было обнаружено повышение содержания 1&Л в каловых массах, что характеризует усиление иммунитета против кишечных инфекций, а также в слюне, что важно для усиления защиты от острых респираторных инфекций (рис. 2, 3). Как известно, 1&Л

является одной из основных молекул, защищающих эпителий от попадающих извне патогенов .

Стимуляция роста нормальной микрофлоры кишечника

Нормальная микрофлора занимает различные отделы кишечной трубки, начиная от ротовой полости и заканчивая толстым кишечником. В человеческом организме насчитывают около 1014 таких бактерий, что в 10 раз превышает количество собственных клеток человека. Совокупная метаболическая активность бактерий превышает таковую у наших клеток .

Количество видов бактерий, составляющих нормальную микрофлору кишечника, определяли двумя способами. Более старый метод, базирующийся на культивировании бактерий из образцов каловых масс, позволил выявить свыше 500 видов. Более новые методы, основанные на ДНК-анализе, свидетельствуют о том, что на самом деле таких видов более 1000. Цифра выросла по причине того, что в нормальной микрофлоре присутствуют те бактерии, которые не поддаются культивированию обычным способом .

Основные функции нормальной микрофлоры кишечника сводятся к защите от колонизации и роста патогенных микробов, стимуляции неспецифического и специфического иммунитета, перевариванию пищевых компонентов . Как видно, эти функции совпадают с теми, которые обсуждаются в отношении про-биотика B.subtilis в настоящем обзоре.

Дисбаланс кишечной микрофлоры возникает в случае кишечных инфекций, поскольку патогенные бактерии конкурентно подавляют жизнедеятельность нормальных бактерий. О кишечных инфекциях мы упоминали выше при рассмотрении выделяемых из B.subtilis противомикробных веществ. Кроме того, дисбаланс возникает при курсовом лечении антибиотиками терапевтических и хирургических болезней. При этом путь введения антибиотика не имеет значения - он может быть как пероральным, так и парентеральным. Частота развития антибиотикассоциированной диареи зависит от вида используемого антибиотика и составляет от 2 до 25 %, реже - до 44 %. Антибиотик подавляет жизнедеятельность нормальной микрофлоры, что приводит к росту патогенных бактерий .

Во многих исследованиях было продемонстрировано положительное влияние B.subtilis на содержание нормальной микрофлоры кишечника. Пробиотик увеличивал количество Lactobacillus и снижал содержание Escherichia coli в кишечнике и каловых массах , увеличивал уровень Bifidobacterium и снижал - Alistipes spp., Clostridium spp., Roseospira spp., Betaproteobacterium в каловых массах (рис. 4). Следовательно, введение B.subtilis меняло соотношение кишечной микрофлоры в сторону увеличения количества нормальных бактерий и уменьшения патогенных штаммов.

Механизмы этого явления продолжают изучаться. Данные, полученные на сегодняшний день, указывают на две возможности. С одной стороны, B.subtilis за счет высвобождения противомикробных веществ

Влияние на содержание Lactobacillus

о ш н о (И т S

Рисунок 4. Пробиотик B.subtilis в наивысшей из вводимых доз достоверно увеличивал содержание Lactobacillus в каловых массах поросят

подавляет развитие патогенной микрофлоры, что создает условия для заполнения высвободившейся ниши нормальными бактериями. На этот механизм косвенно указывают результаты исследования, в котором поросятам вводили антибиотик неомицина сульфат. Данное средство характеризуется тем, что подавляет рост Escherichia coli, но не влияет на Lactobacillus. В результате прием антибиотика ожидаемо приводил к уменьшению содержания в каловых массах Escherichia coli, но при этом - к увеличению Lactobacillus . Данный феномен возможен только в том случае, если нормальная микрофлора кишечника начинает развиваться за счет подавления патогенных бактерий. То же самое происходит, когда B.subtilis высвобождает свои проти-вомикробные вещества.

Вторая возможность связана с прямой стимуляцией B.subtilis нормальной микрофлоры кишечника, такой как Lactobacillus и Bifidobacterium. На это указывают результаты экспериментов in vitro по созданию смешанных пробиотиков, содержащих B.subtilis и Lactobacillus. Было выяснено, что жизнеспособность лактобацилл в таких комбинациях значительно увеличивалась. Результаты одной из работ свидетельствуют о том, что это может быть связано с высвобождением из B.subtilis ка-талазы и субтилизина .

Интерес представляет еще одно обнаруженное обстоятельство. В некоторых работах было продемонстрировано, что B.subtilis усиливает разнообразие нормальной микрофлоры кишечника. Считается, что это положительно влияет на здоровье организма хозяина. В частности, B.subtilis увеличивала разнообразие микрофлоры кишечника за счет таких бактерий как Eubacterium coprostanoligenes, L.amylovorus, Lachnospiraceae bacterium, L.kitasatonis .

Одно время довольно широко дискутировался вопрос о том, не могут ли пробиотики наносить вред организму хозяина, меняя привычную, годами установившуюся для него микрофлору на чужеродные, искусственно введенные извне бактерии. Однако позже было установлено, что любые пробиотики, принимаемые с медицинской целью, не задерживаются в желудочно-кишечном тракте и после окончания курса

лечения полностью выводятся из него. Применительно к B.subtilis важно учесть еще одно обстоятельство. Данная бактерия, хотя постоянно попадает в пищеварительный канал из почвы, воды, воздуха и пищевых продуктов, тем не менее не колонизирует его (в отличие от Lactobacillus и Bifidobacterium). B.subtilis является своего рода транзитной бактерией, постоянно поступающей и выводящейся из пищеварительной трубки. Поэтому прижиться в кишечнике и изменить стабильный состав нашей микрофлоры B.subtilis не может .

Усиление переваривания и продвижения пищи

Существует большое количество заболеваний и состояний, приводящих к нарушению переваривания и продвижения пищи. Примером могут быть погрешности в диете, изменение рациона питания, болезни желудочно-кишечного тракта (холецистит, панкреатит и др.), нарушения вегетативной нервной системы (приводящие к функциональным расстройствам) и т.д.

Пробиотик на основе B.subtilis может усиливать пищеварение и вторично продвижение пищи за счет выделения пищеварительных ферментов. В исследованиях было установлено, что данные бактерии синтезируют все группы ферментов, необходимые для успешного расщепления пищи: амилазы, липазы, про-теазы, пектиназы и целлюлазы. О высокой активности этих ферментов свидетельствует тот факт, что B.subtilis используют в пищевой промышленности для ферментативной обработки изготавливаемых продуктов .

В пище присутствуют вещества, называемые антипищевыми факторами. Такое название они получили за то, что их присутствие уменьшает доступность одного или нескольких пищевых компонентов из потребляемой пищи. Было установлено, что ферменты B.subtilis разрушают антипищевые факторы, уменьшая их содержание в пище. Это, в частности, касалось общих фенолов, танинов и кофеина. Тем самым увеличивается доступность пищевых компонентов для организма хозяина .

В пище содержатся также вещества, которые у ряда чувствительных лиц могут вызывать аллергические реакции. Однако ферменты B.subtilis способны разрушать эти вещества, уменьшая аллергенный потенциал пищи. Было проведено исследование, в котором подобное действие пробиотика было обнаружено в отношении глиадина (содержится в пшенице) и р-лактоглобулина (присутствует в коровьем молоке) .

Примеры клинических исследований

В данном разделе мы не ставили цель дать исчерпывающий обзор всех доступных клинических исследований B.subtilis. Скорее, было желание на клинических примерах подтвердить работу всех тех пробиотических механизмов, которые были описаны выше.

Кишечные инфекции. В исследование Грачевой и соавт. были включены пациенты с сальмонел-

Частота антибиотикассоциированной диареи

о ш н о (Ч т S

30 25 20 15 10 5 0

Рисунок 5. Пробиотик В.виЫШв достоверно снижал частоту развития диареи у амбулаторных пациентов, принимавших пероральные и внутривенные антибиотики

лезом, пищевой токсикоинфекцией и дизентерией. Одна из выделенных групп больных получала B.subtilis вместе с еще одним пробиотиком (общее количество - 2 109 живых микробных клеток) 2 раза в день в течение 4-10 дней. По итогам исследования было обнаружено выраженное лечебное действие препарата, заключавшееся в ускоренной нормализации стула, исчезновении болей в животе и уменьшении дисбиоза кишечника.

Антибиотикассоциированная диарея. В рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируе-мое клиническое исследование T.V. Horosheva и соавт. были включены амбулаторные пациенты в возрасте > 45 лет, которым назначали один или более пер-оральный или внутривенный антибиотик не менее 5 дней. Одна из групп больных (n = 90) получала пробиотик B.subtilis (2 109 живых микробных клеток) 2 раза в день, начиная за 1 день до инициирования ан-тибиотикотерапии и заканчивая спустя 7 дней после отмены антибиотиков. В результате было установлено, что в группе пробиотика антибиотикассоциирован-ная диарея развивалась лишь у 7,8 % (7/90) пациентов, в то время как в плацебо-группе этот показатель составил 25,6 % (23/90) (p < 0,001) (рис. 5). Пробиотик достоверно снижал частоту появления тошноты, рвоты, метеоризма и абдоминальной боли.

Усиление переваривания и продвижения пищи. В исследование Y.P. Liu и соавт. были включены пожилые (74 ± 6 лет) амбулаторные и стационарные пациенты с функциональными запорами. Одна из групп лечения (n = 31) получала живые микробные клетки B.subtilis в течение 4 недель. По окончании исследования было выяснено, что пробиотик был эффективен у 41,9 % (13/31) больных.

Респираторные инфекции. Данное показание может выглядеть несколько необычно, учитывая, что B.subtilis является пробиотиком, работающим в желудочно-кишечном тракте. Однако при рассмотрении механизмов пробиотического действия бактерии мы упоминали, что ее способность влиять на дыхательные патогены связана со стимуляцией работы иммунной системы.

В 2015 г. сообщество Cochrane опубликовало результаты систематического обзора по применению пробиотиков для предупреждения острых респираторных инфекций (ОРИ). Авторы пришли к выводу, что пробиотики были эффективнее плацебо на 47 % в отношении уменьшения числа эпизодов ОРИ. Кроме того, пробиотики уменьшали длительность ОРИ на 1,89 дня. Пробиотики могут несколько снижать частоту использования антибиотиков и количество дней, пропущенных в школе. Побочные эффекты пробио-тиков были минимальны, чаще отмечались симптомы со стороны желудочно-кишечного тракта.

Безопасность

Безопасность B.subtilis была протестирована по трем основным направлениям: на наличие патогенных генов, антибиотикорезистентность и точность микробной идентификации .

Патогенные гены. Наличие подобных генов опасно тем, что они приводят к образованию токсинов и других вредных веществ, негативно влияющих на стенку кишечника и организм в целом. Авторы сообщают о том, что эти гены в B.subtilis обнаружены не были. Более того, культивирование данного пробиотика in vitro с эпителиальными клетками кишечника и введение его in vivo самым разным видам животных не приводило к развитию вредных влияний и побочных эффектов.

Антибиотикорезистентность. Этот параметр опасен тем, что если у пробиотика есть гены, способные обусловливать устойчивость к антибиотикам, то они в конечном счете могут быть переданы патогенным бактериям, которые также станут устойчивыми к антибиотикам. Хорошая новость состоит в том, что при тестировании в 3 исследованиях пробиотик B.subtilis оказался чувствительным (нерезистентным) ко всем основным антибиотикам, применяемым в медицине. Следовательно, B.subtilis не может передавать резистентность патогенным бактериям.

Точность микробной идентификации. В 2003 г. было опубликовано исследование, в котором продемонстрировано, что 7 пробиотиков, позиционируемых на фармацевтическом рынке как содержащие B.subtilis, на самом деле содержали другие близкие бактерии. Тем не менее микробиологи сообщают, что сегодня существуют все условия для надежной идентификации B.subtilis. Поэтому правильность состава пробиотика зависит от ответственности выпускающего его производителя.

Следует помнить, что, как и другие пробиотики, B.subtilis не назначают пациентам с выраженным иммунодефицитом (ослабление организма после тяжелых инфекций, лучевой и химиотерапии, пациенты с ВИЧ/СПИДом и т.д.) в связи с возможностью генерализации инфекции и развития сепсиса .

В одной из публикаций были перечислены признаки «хорошего» пробиотика . К ним среди прочего авторы отнесли способность бактерий оказывать

положительное влияние на организм хозяина, например увеличивать резистентность к заболеваниям. Пробиотик должен быть непатогенен и нетоксичен. Он должен быть способен выживать и развиваться внутри желудочно-кишечного тракта - то есть обладать резистентностью к низким значениям рН и органическим кислотам. Как следует из настоящего обзора, все эти свойства присущи пробиотической бактерии B.subtilis.

По данным экспериментальных и клинических исследований, существует целый ряд показаний, когда назначение пробиотика на основе B.subtilis является целесообразным. Прежде всего это включение пробиотика в состав комплексной терапии кишечных инфекций, в том числе диареи путешественников, а также использование его для профилактики респираторных инфекций в холодное время года. Пробиотик будет полезен при проведении курсов пе-роральной или парентеральной антибиотикотерапии для профилактики антибиотикассоциированной диареи. Назначение данных бактерий будет важно при нарушениях переваривания и продвижения пищи различного генеза, связанных с погрешностями в диете, изменением рациона питания, болезнями желудочно-кишечного тракта, нарушениями вегетативной нервной системы и т.д.

Для пробиотиков на основе B.subtilis характерно высокое соотношение эффективности и безопасности.

Список литературы

1. FAO/WHO (2001) Health and Nutritional Properties of Probiotics in Food including Powder Milk with Live Lactic Acid Bacteria. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization Expert Consultation Report/FAO/ WHO. - 2001. - ftp://ftp.fao.org.

2. Sorokulova I. Modern Status and Perspectives of Bacillus Bacteria as Probiotics // J. Prob. Health. - 2013. - Vol. 1, № 4. - Numb. of publ. 1000e106.

3. Olmos J., Paniagua-Michel J. Bacillus subtilis A Potential Probiotic Bacterium to Formulate Functional Feeds for Aquaculture // J. Microb. Biochem. Technol. - 2014. - Vol. 6, № 7. - P. 361-365.

4. Evaluation of Bacillus subtilis R0179 on gastrointestinal viability and general wellness: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial in healthy adults/Hanifi A., Culpepper T., Mai V. et. al. // Benef. Microbes. - 2015. - Vol. 6, № 1. - P. 19-27.

5. Leser T.D., Knarreborg A., Worm J. Germination and outgrowth of Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis spores in the gastrointestinal tract of pigs // J. Appl. Microbiol. - 2008. - Vol. 104, № 4. - P. 1025-1033.

6. Jadamus A., Vahjen W., Simon O. Growth behaviour of a spore forming probiotic strain in the gastrointestinal tract of broiler chicken and piglets // Arch. Tierernahr. - 2001. - Vol. 54, № 1. - P. 1-17.

7. Fate and Dissemination of Bacillus subtilis Spores in a Murine Model / Hoa T.T., Duc L.H., Isticato R. et al. // Applied and Environmental Microbiology. - 2001. - Vol. 67, № 9. - P. 38193823.

8. The Intestinal Life Cycle ofBacillus subtilis and Close Relatives / Tam N.K.M., Uyen N.Q., Hong H.A. et al. // Journal of Bacteriology. - 2006. - Vol. 188, № 7. - P. 2692-2700.

9. Stein T. Bacillus subtilis antibiotics: structures, syntheses and specific functions // Mol. Microbiol. - 2005. - Vol. 56, № 4. - P. 845-857.

10. Production of Antimicrobial Metabolites by Bacillus subtilis Immobilized in Polyacrylamide Gel/Awais M, Pervez, A., Yaqub Asim, Shah M.M. //Pakistan J. Zool. - 2010. - Vol. 42, № 3. - P. 267-275.

11. Леляк А.А., Штерншис М.В. Антагонистический потенциал сибирских штаммов Bacillus spp. в отношении возбудителей болезней животных и растений // Вестник Томского государственного университета. Биология. - 2014. - № 1. - С. 42-55.

12. Antimicrobial Compounds Produced by Bacillus spp. and Applications in Food/ Baruzzi F., Quintieri L., Morea M., Ca-puto L. // Science against Microbial Pathogens: Communicating CurrentResearch and Technological Advances (Vilas A.M., ed.). - Badajoz, Spain: Formatex, 2011. - P. 1102-1111.

13. Two different lantibiotic-likepeptides originate from the ericin gene cluster ofBacillus subtilis A1/3 / Stein T., Borchert S., Conrad B. et al. // J. Bacteriol. - 2002. - Vol. 184, № 6. - P. 1703-1711.

14. Wang G. Human Antimicrobial Peptides and Proteins // Pharmaceuticals. - 2014. - Vol. 7, № 5. - P. 545-594.

15. Antimicrobial peptides of the genus Bacillus: a new era for antibiotics / Sumi C.D, Yang B.W., Yeo I.C., Hahm Y.T. // Can. J. Microbiol. - 2015. - Vol. 61, № 2. - P. 93-103.

16. Effects ofBacillus subtilis B10 spores on viability and biological functions of murine macrophages/Huang Q., Xu X., Mao Y.L. et al. //Anim. Sci. J. - 2013. - Vol. 84, № 3. - P. 247-252.

17. Modulatory Effects of Bacillus subtilis BS02 on Viability and Immune Responses of RAW 264.7 Murine Macrophages / Huang Q., Li Y.L., Xu X. et al. // Journal of Animal and Veterinary Advances. - 2012. - Vol. 11, № 11. - P. 1934-1938.

18. Immunomodulatory effects of Bacillus subtilis (natto) B4 spores on murine macrophages/Xu X, Huang Q., Mao Y. et al. // Microbiol. Immunol. - 2012. - Vol. 56, № 12. - P. 817-824.

19. Bacillus subtilis-based direct-fed microbials augment macrophage function in broiler chickens/Lee K.W., Li G., Lillehoj H.S. et al. // Res. Vet. Sci. - 2011. - Vol. 91, № 3. - P. e87-e91.

20. Protection from intestinal inflammation by bacterial exopolysaccharides / Jones S.E., Paynich M.L., Kearns D.B., KnightK.L. // J. Immunol. - 2014. - Vol. 192, № 10. - P. 48134820.

21. The Bacillus subtilis quorum-sensing molecule CSF contributes to intestinal homeostasis via OCTN2, a host cell membrane transporter/ Fujiya M., Musch M.W., Nakagawa Y. et al. // Cell Host Microbe. - 2007. - Vol. 1, № 4. - P. 299-308.

22. Zhang Y., Begley T.P. Cloning, sequencing and regulation of thiA, a thiamin biosynthesis gene from Bacillus subtilis // Gene. - 1997. - Vol. 198, № 1-2. - P. 73-82.

23. Crystal structure of thiamin phosphate synthase from Bacillus subtilis at 1.25 A resolution / Chiu H.J., Reddick J.J., Begley T.P, Ealick S.E. //Biochemistry. - 1999. - Vol. 38, № 20. - P. 6460-6470.

24. YaaD and yaaE are involved in vitamin B6 biosynthesis in Bacillus subtilis / Sakai A., Kita M., Katsuragi T. et al. // J. Biosci. Bioeng. - 2002. - Vol. 93, № 3. - P. 309-312.

25. Glycolaldehyde-forming route in Bacillus subtilis in relation to vitamin B6biosynthesis/Sakai A., Katayama K., Katsuragi T., Tani Y // J. Biosci. Bioeng. - 2001. - Vol. 91, № 2. - P. 147152.

26. Investigation of 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate synthase and transketolase of Bacillus subtilis in relation to vitamin B6 biosynthesis / Sakai A., Kinoshita N., Kita M. et al. // J. Nutr. Sci. Vitaminol. (Tokyo). - 2003. - Vol. 49, № 1. - P. 73-75.

27. Ikeda H., Doi Y. A vitamin-K2-binding factor secreted from Bacillus subtilis // Eur. J. Biochem. - 1990. - Vol. 192, № 1. -P. 219-224.

28. Structure and reactivity ofBacillus subtilis MenD catalyzing the first committed step in menaquinone biosynthesis / Dawson A., Chen M, Fyfe P.K. et al. // J. Mol. Biol. - 2010. - Vol. 401, № 2. - P. 253-264.

29. Bentley R., Meganathan R. Biosynthesis of vitamin K (menaquinone) in bacteria // Microbiological Reviews. - 1982. - Vol. 46, № 3. - P. 241-280.

30. Extracellular amino acids of aerobic spore-forming bacteria / Smirnov V.V., Reznik S.R., Kudriavtsev V.A. et al. // Mikro-biologiia. - 1992. - Vol. 61, № 5. - P. 865-872.

31. Chattopadhyay S.P., Banerjee A.K. Production of valine by a Bacillus sp. // Z. Allg. Mikrobiol. - 1978. - Vol. 18, № 4. -P. 243-254.

32. Expression of activation markers on peripheral-blood lymphocytes following oral administration of Bacillus subtilis spores / Caruso A., Flamminio G., Folghera S. et al. //Int. J. Immunophar-macol. - 1993. - Vol. 15, № 2. - P. 87-92.

33. Immunostimulatory activity ofBacillus spores / Huang J.M., La Ragione R.M., Nunez A., Cutting S.M. // FEMS Immunol. Med. Microbiol. - 2008. - Vol. 53, № 2. - P. 195-203.

34. Sebastian A.P., Keerthi T.R. Immunomodulatory effect of probiotic strain Bacillus subtilis MBTU PBBMI spores in Balb/C Mice // International Journal of Engineering and Technical Research (IJETR). - 2014. - Vol. 2, № 11. - P. 258-260.

35. R&s&nen L., Mustikkam&ki U.P., Arvilommi H. Polyclonal response of human lymphocytes to bacterial cell walls, peptido-glycans and teichoic acids // Immunology. - 1982. - Vol. 46, № 3. - P. 481-486.

36. Effect of Bacillus subtilis natto on growth performance in Muscovy ducks / Sheng-Qiu T., Xiao-Ying D., Chun-Mei J. et al. //Rev. Bras. Cienc. Avic. - 2013. - Vol. 15, № 3. - P. 191197.

37. Assessment of a probiotic based on Bacillus subtilis and its endospores in the obtainment of healthy lungs of pigs / Ayala L., Bocourt R., Milian G. et al. // Cuban Journal of Agricultural Science. - 2012. - Vol. 46, № 4. - P. 391-394.

38. Probiotic strain Bacillus subtilis CU1 stimulates immune system of elderly during common infectious disease period: a randomized, double-blind placebo-controlled study / Lefevre M., Racedo S.M., Ripert G. et al. // Immun. Ageing. - 2015. - Vol. 12. - Numb. of publ. 24.

39. Eerola E., Ling W.H. Intestinal microflora // Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS); http://www.eolss.net.

40. Horosheva T. V., Vodyanoy V., Sorokulova I. Efficacy of Bacillus probiotics in prevention of antibiotic-associated diarrhoea: a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial // JMM Case Reports. - 2014. - DOI: 10.1099/ jmmcr.0.004036.

41. Jeong J.S., Kim I.H. Effect of Bacillus subtilis C-3102 spores as a probiotic feed supplement on growth performance, noxious gas emission, and intestinal microflora in broilers // Poult. Sci. - 2014. - Vol. 93, № 12. - P. 3097-3103.

42. Screening ofBacillus strains as potential probiotics and subsequent confirmation of the in vivo effectiveness of Bacillus subtilis MA139 in pigs/ Guo X., Li D., Lu W. et al. //Antonie Van Leeu-wenhoek. - 2006. - Vol. 90, № 2. - P. 139-146.

43. Effects of Bacillus subtilis KN-42 on Growth Performance, Diarrhea and Faecal Bacterial Flora of Weaned Piglets / Hu Y, Dun Y, Li S. et al. // Asian-Australas J. Anim. Sci. - 2014. - Vol. 27, № 8. - P. 1131-1140.

44. Effects of Bacillus subtilis KD1 on broiler intestinal flora / Wu B.Q., Zhang T, Guo L.Q., Lin J.F. //Poult. Sci. - 2011. - Vol. 90, № 11. - P. 2493-2499.

45. Effect of Feeding Bacillus subtilis natto on Hindgut Fermentation and Microbiota of Holstein Dairy Cows / Song D.J., Kang H.Y., Wang J.Q. et al. // Asian-Australasian Journal of Animal Sciences. - 2014. - Vol. 27, № 4. - P. 495-502.

46. Yang J.J., Niu C.C., Guo X.H. Mixed culture models for predicting intestinal microbial interactions between Escheri-chia coli and Lactobacillus in the presence of probiotic Bacillus subtilis//Benef. Microbes. - 2015. - Vol. 6, № 6. - P. 871877.

47. Zhang Y.R., Xiong H.R., Guo X.H. Enhanced viability of Lactobacillus reuteri for probiotics production in mixed solid-state fermentation in the presence of Bacillus subtilis // Folia Microbiol. (Praha). - 2014. - Vol. 59, № 1. - P. 31-36.

48. Improved growth and viability of lactobacilli in the presence of Bacillus subtilis (natto), catalase, or subtilisin / Hosoi T., Ametani A., Kiuchi K., Kaminogawa S. // Can. J. Microbiol. - 2000. - Vol. 46, № 10. - P. 892-897.

49. Helping Patients Make Informed Choices About Probiotics: A Need For Research / Sharp R.R, Achkar J.-P., Brinich M.A., Farrell R.M. // The American journal of gastroenterology. - 2009. - Vol. 104, № 4. - P. 809-813.

50. Crislip M. Probiotics // 2009; https://www.sciencebased-medicine.org.

51. Chan K.Y., Au K.S. Studies on cellulase production by a Bacillus subtilis//Antonie Van Leeuwenhoek. - 1987. - Vol. 53, № 2. - P. 125-136.

52. Sharma A., Satyanarayana T. Microbial acid-stable a-amylases: Characteristics, genetic engineering and applications // Process Biochemistry. - 2013. - Vol. 48, № 2. - P. 201211.

53. Guncheva M., Zhiryakova D. Catalytic properties and potential applications of Bacillus lipases // Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. - 2011. - Vol. 68, № 1. - P. 1-21.

54. Gupta R., Beg Q.K., Lorenz P. Bacterial alkaline proteases: molecular approaches and industrial applications // Appl. Microbiol. Biotechnol. - 2002. - Vol. 59, № 1. - P. 15-32.

55. Khan M., Nakkeeran E., Umesh-Kumar S. Potential application of pectinase in developing functional foods // Annu. Rev. Food Sci. Technol. - 2013. - Vol. 4. - P. 21-34.

56. Biological treatments affect the chemical composition of coffee pulp/ Ulloa Rojas J.B., Verreth J.A., Amato S., Huisman E.A. // Bioresour. Technol. - 2003. - Vol. 89, № 3. - P. 267-274.

57. Identification of proteolytic bacteria from thai traditional fermented foods and their allergenic reducing potentials / Phrom-raksa P., Nagano H., Boonmars T., Kamboonruang C. // J. Food Sci. - 2008. - Vol. 73, № 4. - P. M189-M195.

58. Похиленко В.Д., Перелыгин В.В. Пробиотики на основе спорообразующих бактерий и их безопасность //Химическая и биологическая безопасность. - 2007. - № 2-3. - С. 32-33.

59. Liu Y.P., Liu X., Dong L. Lactulose plus live binary Bacillus subtilis in the treatment of elders with functional constipation // Zhonghua Yi Xue Za Zhi. - 2012. - Vol. 92, № 42. - P. 29612964.

60. Hao Q., Dong B.R., Wu T. Probiotics for preventing acute upper respiratory tract infections // Cochrane Database of Systematic Reviews. - 2015. - Iss. 2. - Art. No.: CD006895.

61. Cartwright P. Bacillus subtilis-Identification & Safety // Probiotic news. - 2009. - № 2. - www.protexin.com.

62. Opinion of the Scientific Committee on a request from EFSA related to a generic approach to the safety assessment by EFSA of microorganisms used in food/feed and the production of food/ feed additives // EFSA Journal. - 2005. - Vol. 3, № 6. - DOI: 10.2903/j.efsa.2005.226.

63. Sanders M.E., Morelli L., Tompkins T.A. Sporeformers as Human Probiotics: Bacillus, SporoLactobacillus, and BreviBacil-lus // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. - 2003. - Vol. 2, № 3. - P. 101-110.

64. Chitra N. Bacteremia associated with probiotic use in medicine and dentistry // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. - 2013. - Vol. 2, № 12. - P. 7322-7325.

65. Fuller R. Probiotics in man and animals// J. Appl. Bacte-riol. - 1989. - Vol. 66, № 5. - P. 365-378.

Подготовил к.м.н. А.В. Савустьяненко ■

Савустьяненко А.В.

МЕХАШМИ ДМ ПРОБЮТИЮВ НА OCHOBi BACILLUS SUBTILIS

Резюме. Бактерiя В^ыЬНШ е одним 1з найбшьш перспектив-них пробютиив, вивчених в останш десятир1ччя. Мехашзми 11 пробютично! дц пов"язаш 1з синтезом протимжробних ре-човин, посиленням неспециф1чного 1 специф1чного 1муш-тету, стимулящею росту нормально! мжрофлори кишечнику та видшенням травних ферменпв. B.subtilis видшяе рибосо-мально синтезоваш пептиди, нерибосомально синтезоваш пептиди 1 непептидш речовини 1з широким спектром про-тимжробно! активноси, що охоплюе грампозитивш, грам-негативш бактерп, в1руси 1 гриби. Резистентшсть до цих протимщробних речовин виникае рщко. Посилення не-

специсфчного iмунiтету пов"язане з активащею макрофапв i вившьненням 1з них прозапальних цитоишв, пщвищенням бар"ерно! функцп слизово! оболонки кишечнику, видшенням вггамшв i амшокислот (включаючи незамшш). Посилення специсфчного iмунiтету проявляеться активащею Т- i В-лш-фоцитш та вившьненням з останнк iмуноглобулiнiв - IgG та IgA. B.subtilis стимулюе рют нормально! мжрофлори кишечника, зокрема бактерш род1в Lactobacillus i Bifidobacterium. Крiм того, пробютик збшьшуе рiзноманiтнiсть мжрофло-ри кишечника. Пробютик видшяе в просви кишечника ва основш травш ферменти: амшази, лшази, протеази, пектина-

зи i целюлази. На додаток до переварювання "ж цi фермен-ти руйнують aHraxap40Bi фактори i алергенш речовини, що мiстяться в спожитiй iжi. Перераховаш механiзми дп роблять обГрунтованим застосування B.subtilis у складi комплексно! терапп для боротьби з кишковими шфекцшми; профшакти-ки респiраторних iнфекцiй у холодну пору року; профилактики антибютикасоцшовано"! дiареi; для корекцп порушень

переварювання i просування iжi рiзного генезу (погрiшностi в дieтi, змша рацiону харчування, хвороби шлунково-кишко-вого тракту, порушення вегетативно! нервово"! системи та ш.). B.subtilis зазвичай не викликае побiчнi ефекти. Для цього про-бiотика характерне високе стввщношення ефективностi й безпеки.

Ключовi слова: Bаcillus subtilis, пробютик, механiзми дп.

Savustyanenko A.V.

MECHANISMS OF ACTION OF PROBIOTICS BASED ON BACILLUS SUBTILIS

Summary. The bacterium B.subtilis is one of the most promising probiotics studied in recent decades. Mechanisms of its probiotic action are associated with the synthesis of antimicrobial agents, increasing of non-specific and specific immunity, stimulation of growth of normal microflora of the intestine and the releasing of digestive enzymes. B.subtilis releases ribosomally synthesized peptides, non-ribosomally synthesized peptides and non-peptide substances with a broad spectrum of antimicrobial activity covering Grampositive, Gram-negative bacteria, viruses and fungi. Resistance to these antimicrobial agents is rare. Enhancement of non-specific immunity is associated with macrophage activation and the release of pro-inflammatory cytokines from them, increasing of barrier function of the intestinal mucosa, releasing of vitamins and amino acids (including essential ones). Enhancement of specific immunity manifests by activation of T- and B-lymphocytes and the release from the latter of immunoglobulins - IgG and IgA. B.subtilis stimu-

lates the growth of normal intestinal flora, in particular, bacteria of the genus Lactobacillus and Bifidobacterium. Furthermore, probiotic increases the diversity of intestinal microflora. Probiotic secretes all major digestive enzymes to the intestinal lumen: amylases, lipases, proteases, pectinases and cellulases. In addition to digestion, these enzymes destroy antinutritional factors and allergenic substances contained in the food. These mechanisms of action make reasonable the use of B.subtilis in the combination therapy to treat intestinal infections; prevention of respiratory infections during the cold season; prevention of antibiotic-associated diarrhea; for the correction of food digestion and movement impairments of various origin (errors in the diet, changes in the diet, diseases of the gastrointestinal tract, disorders of the autonomic nervous system, etc.). B.subtilis does not usually cause side effects. This probiotic is characterized by a high efficacy and safety ratio.

Key words: Bacillus subtilis, probiotic, mechanisms of action.

К числу микробов, весьма широко распространенных в природе, относится и эта бактерия. Палочка сенная была описана в 1835-м. Данное название микроорганизм получил от того, что его первоначально выделили из перепрелого сена. В лаборатории в запечатанной емкости сено отваривали в жидкости, затем настаивали суток двое или трое. После этого образовывалась колония Так началось подробное исследование этой распространенной бактерии.

Изучение

В науке есть такой термин - «модельный организм». Когда представители природы отбираются для интенсивного изучения процессов, свойств, для проведения научных экспериментов. Яркий пример - инфузория-туфелька, которая хорошо знакома нам по урокам биологии.

Палочка сенная - также модельный организм. Благодаря ей досконально изучено образование спор у бацилл. Она является моделью понимания механизма жгутиков у бактерий, сыграла свою роль в исследованиях молекулярной генетики.

Ученые проводили эксперименты по культивированию Bacillus Subtilis в близких к невесомости условиях, изучая изменение популяционных геномов. А еще данные микроорганизмы используются в исследованиях влияния ультрафиолетового излучения космоса, адаптивных способностей к нему организмов живой природы. На примере сенной палочки изучают возможность жизни бактерий в условиях иных планет Солнечной системы (сегодня все большее внимание уделяют Марсу).

Краткие характеристики

Бактерии сенной палочки имеют прямую и вытянутую форму, тупые закругленные окончания, обычно бесцветные. Диаметр в среднем - 0,6 мкм, а длина колеблется - 3-8 мкм. При данных параметрах сенную палочку под микроскопом отлично можно рассмотреть и даже сфотографировать, используя современные технологии. Бацилла подвижна благодаря своим жгутикам. Они вырастают по поверхности клетки, и это можно разглядеть на снимках.

Среда обитания

Сенную палочку традиционно относят к Она попадает затем и на листы растений, на фрукты, овощи. При этом она встречается в пыли воздуха, в водной среде. И даже является сегментом микрофлоры кишечника и у животных, и у человека. Развивается при температурах от +5 до +45 градусов Цельсия (оптимально - в районе 30).

Сенная палочка. Размножение

Как и другие бактерии, размножается простым делением клетки (продольным). Новые организмы, образовавшиеся в результате такого деления пополам, частенько остаются соединенными меж собою нитью. Такие соединения легко различимы на фотоснимках.

Bacillus subtilis относят к спорообразующим микроорганизмам. Это позволяет выжить в случае наступления неблагоприятных условий для жизнедеятельности. Спорообразование бацилл начинается так: содержимое клетки приобретает структуру зернистости. Какое-то из зерен, чаще в центральной части, начинает расти, покрываться твердой оболочкой. Вместе с тем происходит разрушение оболочки исходной клетки. Процесс в финале завершается вытягиванием во внешнюю среду характерной споры. Любая из клеток после деления сохраняет свою способность в образовании спор, большинство из которых имеют округлые или же овальные формы. Они довольно устойчивы к внешним факторам и повышению температуры - к примеру, выдерживают нагрев свыше 100 градусов по Цельсию. Характерно, что бактерия, развившаяся из споры, неподвижна, а способности к перемещению появляются только у последующих поколений микроорганизма.

Как питается сенная палочка

Данную бактерию относят к сапрофитам, она питается погибшей органикой. Являясь гетеротрофом, сенная палочка не может синтезировать из неорганики вещества, необходимые для своего питания. Потому использует органику, которая была произведена другими организмами. Из нее она добывает необходимый для энергообмена углерод.

В питании основным источником служат полисахариды происхождения растительного (крахмал) и животного (гликоген). В процессе производятся аминокислоты, витамины, различные ферменты и антибиотики при помощи синтеза.

Взаимодействие с другими микроорганизмами

Данная бацилла способна подавлять развитие условно-болезнетворных и патогенных микробов: сальмонеллы и стрептококка, стафилококка и прочих «вредителей». Например, многими поколениями хищников выработан рефлекс употребления определенных видов растений. И этот способ не только дает организму витамины, но способствует тому, что туда попадают споры Bacillus Subtilis, которая может уничтожать патогенные разновидности микрофлоры, повышая вместе с тем и иммунитет.

А еще эта бацилла может служить питанием для простейших. К примеру, начало пищевой цепочки может выглядеть так: сенная палочка - инфузория-туфелька - определенный вид моллюска - рыба - человек.

Патогенность

По различным классификациям эта бацилла не является патогенной и для людей, и для животных. Она участвует в процессе переваривания пищи, расщепляет белки с углеводами, борется с патогенами кишечника, кожных покровов млекопитающих. Исследователи установили, что в числе бактерий, которые оказываются, к примеру, в ранах людей, всегда присутствует сенная палочка. Она вырабатывает ферменты, которые разрушают отмершие ткани, а также антибиотики, которые угнетают патогенную микрофлору, оказывают легкое воздействие как антиаллергическое лекарство. Доказано наукой: эта бактерия подавляет и развитие возбудителей инфекций при хирургических вмешательствах.

Но, впрочем, отмечают и негативное действие данной бациллы: может вызвать аллергию, выражающуюся в сыпи по телу; иногда вызывает пищевое отравление после употребления продуктов питания, испорченных жизнедеятельностью этого микроорганизма; может стать причиной тяжелой глазной инфекции человека.

Бациллюс субтилис является одним из представителей вида аэробных , положительных по Граму. В связи с тем, что для получения накопительных культур данного микроорганизма используют сенный экстракт, второе название бациллюса – Сенная палочка. впервые представил знаменитый немецкий естествоиспытатель Христиан Готфрид Эренберг в 1835 году, однако в его трактовке этот микроорганизм носил название Vibrio subtilis. А свое современное название Bacillus subtilis он получил уже в 1872 году. На сегодняшний день это один из наиболее известных и тщательно изученных представителей рода бацилл.

Биологические свойства

Для Бациллюса характерна форма прямой палочки, которая имеет прозрачную структуру. Приблизительная толщина Bacillus subtilis составляет 0,7 микрометра. А в длину такая бацилла может достигать от двух до восьми микрометров.

Размножаются сенные палочки, как и другие бацилл, делением. В отдельных случаях после того, как произошло поперечное деление, бактерии продолжают оставаться соединенными в тоненькие нити.

Среди самых важных биохимических свойств, присущих Бациллюсу субтилис, следует выделить способность закисления среды, а также продуцирования антибиотиков. Именно благодаря этим своим свойствам Сенная палочка из рода бацилл способна уменьшать воздействие различных условно-патогенных, а также патогенных микроорганизмов. Bacillus subtilis – это антагонист для:

дрожжевых грибков;
сальмонеллы;
протея;
стрептококков;
стафилококков.

К другим характерным свойствам Бациллюса относятся:

синтез витаминов, аминокислот и иммуноактивных факторов;
активное продуцирование ферментов, способных удалять продукты гнилостного распада тканей.

Для бактерии Bacillus subtilis характерно жгутикование перитрихиального типа, а также центральное расположение спор, имеющих форму овала, и размер, который не превышает размер клетки. Что касается колоний Бациллюса, они бывают белыми или розовыми, им присущ волнистый край, а также сухая и бархатистая структура, покрытая мелкими морщинками.

Выращивание бацилл

Для эффективного могут требоваться среды нескольких видов:

жидкая среда, а именно мясопептонный бульон;
плотная среда – мясопептонный агар;
, полученные синтетическим путем;
среды с содержанием остатков растительного происхождения.

Под понятием мясопептонного агара принято подразумевать универсальную , которая может иметь как плотную, так и полужидкую текстуру. В составе данной среды присутствуют такие компоненты, как мясная вода, поваренная соль, а также размельченный и тщательно промытый агар. Для его стерилизации в автоклаве необходима температура не менее 120 ºC, а процесс этот должен длиться приблизительно двадцать-тридцать минут. После завершения стерилизации готовая среда будет остывать естественным путем, приобретая более плотную текстуру.

Максимально благоприятное развитие Сенной палочки гарантируется при уровне температуры воздуха от +5 до +45 ºC.

Опасны или нет?

Относительно патогенности Бациллюса существует несколько мнений. Так, в соответствии с официально действующими на территории Российской Федерации санитарными правилами и нормами, Bacillus subtilis принадлежит к роду условно-патогенных бактерий.

Jpg" alt="Девушка смотрит в микроскоп" width="300" height="188" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/07/Vyjavlenie-bakterij-300x188..jpg 640w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px"> Однако Большая Советская Энциклопедия, а также авторитетные зарубежные источники твердо настаивают на безопасности Бациллюса субтилис, утверждая, что данный микроорганизм является абсолютно не патогенным. В результате научных исследований была доказана безопасность данных бактерий из рода бацилл как для людей, так и для животных. Таким образом, Управление по контролю качества лекарственных и продовольственных средств в Соединенных Штатах Америки справедливо присвоило Bacillus subtilis статус абсолютно безопасных организмов.

Однако, несмотря на данный факт, ни в коем случае не допускается присутствие Сенной палочки в разнообразных консервах, в частности, рыбных, мясных и растительных. Всегда следует иметь в виду, что если по каким-либо причинам в консервах остались споры, сохранившие свою жизнеспособность, это значит, что при хранении данного продукта при температуре, превышающей +20 ºC, размножение возбудителей будет неизбежным. Поэтому, для того чтобы обезопасить консервы от содержания Бациллюса, необходимо тщательно соблюдать все технологии и нормативы приготовления продуктов данного типа. Как правило, о присутствии Bacillus subtilis в консервах сигнализирует наличие характерного сероватого налета. Кроме того, с запахом и консистенцией консервов происходят определенные неблагоприятные изменения.

Применение в медицине и других сферах

Data-lazy-type="image" data-src="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/bacilljus3-300x236.jpg" alt="бактисубтил" width="300" height="236" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/bacilljus3-300x236..jpg 382w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px"> Благодаря биохимическим свойствам достаточно широко распространено применение Бациллюса в производстве медицинских препаратов. Так, Bacillus subtilis из рода бацилл, согласно фармакологическому указателю, принадлежит к таким категориям, как:

Противодиарейные средства.
Другие иммуномодуляторы.

Основная функция таких препаратов заключается в регулировании нормальной деятельности кишечной флоры и ее равновесия. В результате поддерживания ее на нормальном уровне полностью устраняются любые проявления дисбактериоза.

Препараты Бациллюса назначают при таких состояниях, как:

кишечный дисбактериоз, имеющий различный характер и происхождение;
острые кишечные инфекции, широко распространенные у детей;
бактериальный вагиноз;
послеоперационный период с гнойно-септическими осложнениями.

Все свои полезные свойства препараты Bacillus subtilis идеально сохраняют при соблюдении правил хранения. Оптимальная температура воздуха в данном случае составляет 25 ºC. Кроме того, очень важно обращать внимание и на срок годности, указанный на упаковке. Препарат Сенной палочки имеет вид лекарственной суспензии, представленной во флаконах объемом 2, 5 и 10 миллилитров.

Следует помнить, что применение данной бактерии из рода бацилл также имеет определенные противопоказания. Главным образом это повышенная чувствительность к составным компонентам препаратов.

К самым популярным медицинским препаратам, созданным на основе Бациллюса в качестве действующего вещества, принадлежат:

Data-lazy-type="image" data-src="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/bacilljus1.jpg" alt="биоспорин" width="300" height="185">

Особенности бактерии турингиенсис

Еще одна бактерия, являющаяся положительной по Граму и принадлежащая к роду бацилл, Турингиенсис (Bacillus thuringiensis), обладает способностью во время споруляции образовывать включения, которые имеют похожую на кристалл структуру. В своем составе она содержит дельта-эндотоксины – вещества, принадлежащие к категории энтомоцидных белков. Форма такого «кристалла» может быть различной – кубической, бипирамидальной или округлой. Особые свойства данной бактерии позволяют использовать ее в сфере биологической защиты растений.

Важные свойства и особенности Bacillus subtilis

Для Бациллюса характерны особые свойства, позволяющие широко его применять в медицинской сфере. К главным из рода бацилл относятся:

широкое распространение в живой природе;
безопасность и безвредность как для людей, так и для животных;
высокая ферментативная активность для оптимального регулирования и стимулирования пищеварительной системы;
отличная устойчивость к пищеварительным и литическим ферментам;
экологическая безопасность и устойчивость к широкому температурному диапазону.

Jpg" alt="сенная палочка" width="300" height="225" srcset="" data-srcset="https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/bacilljus4-300x225..jpg 285w, https://probakterii.ru/wp-content/uploads/2015/08/bacilljus4.jpg 640w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px">