1. История создания пробиотиков
Развитие идеи И.И. Мечникова по целенаправленному изменению состава микрофлоры желудочно-кишечного тракта путем энтерального введения культур молочно-кислых бактерий в качестве антагонистов гнилостных микробов оформилось в направление и привело к созданию нового класса бактериальных препаратов - пробиотиков.
В работе Б.А. Шендерова с соавторами (1997) прослежена история появления термина пробиотики и толкование этого термина различными исследователями. По их мнению, термин пробиотик ввели D.M. Lilly и R.H. Stillwell в 1965 г. для обозначения микробных метаболитов, обладающих способностью стимулировать рост микроорганизмов. В 1970 г. M. Gros, G. Jhielin назвали пробиотиками биологические препараты, представляющие собой стабилизированные культуры симбионтных микроорганизмов или продукты их ферментации, которые способствуют росту последних.
В 1974 г. R.B. Parker назвал пробиотиками микробные препараты (микроорганизмы или их компоненты), регулирующие микрофлору кишечника.
В Дании Т. Riise (1981) предложил под названием пробиотик понимать «…увеличение количества полезных микроорганизмов в пищеварительном тракте животного-хозяина путем введения больших количеств желательных бактерий для переустановления и поддержания идеальной ситуации в кишечнике».
R. Fuller (1989) считает пробиотиками «живую микробную кормовую добавку, которая оказывает полезное действие на животное- хозяина путем улучшения его кишечного микробного баланса».
M.Vanbelle et al. (1990) определяют понятие пробиотик как антоним антибиотиков, т.е. промотор жизни.
По мнению Г.А. Сафонова с соавт. (1992), термин пробиотики был предложен Паркером для обозначения микроорганизмов и продуктов их ферментации, обладающих антагонистической активностью по отношению к патогенной микрофлоре.
По определению G.R. Gibson, M.B. Robertroid (1995), пробиотики - это микробиологические пищевые добавки, которые благотворно влияют на хозяина путем улучшения микробиологического баланса его кишечника.
Рассматривая проблему дисбактериозов, А.А. Воробьев с соавт. (1997) называют биопрепараты из нормальной микрофлоры, используемые для профилактики и лечения этого заболевания, эубиотиками. К ним авторы относят препараты, содержащие бифидо- и лактобактерии, E.coli, споровые формы бактерий. Однако Б.А. Шендеров с соавт. (1997) считают, что эубиотики - термин, который используется в основном российскими исследователями и по своей сути охватывает лишь часть пробиотиков. По мнению Б.А. Шендерова, пробиотики – это препараты и продукты питания, в состав которых входят вещества микробного и немикробного происхождения, оказывающие при естественном способе введения благоприятные эффекты на физиологические функции и биохимические реакции организма хозяина через оптимизацию его микробиологического статуса. Это определение предполагает, что любые живые или убитые микроорганизмы, их структурные компоненты, метаболиты, а также вещества другого происхождения, оказывающие позитивное влияние на функционирование микрофлоры хозяина, способствующие лучшей адаптации его к окружающей среде в конкретной экологической нише, могут рассматриваться как пробиотики.
Отсутствие четкого определения препаратов этой группы, по-видимому, можно объяснить недостаточной изученностью их фармакодинамики. Это стало возможным в связи с тем, что большинство авторов относили пробиотики к кормовым добавкам. На основании результатов наших многолетних исследований мы считаем, что пробиотики следует отнести к лекарственным средствам, которые предпочтительнее использовать для превентивной терапии и в качестве эрготропиков. По нашему мнению, пробиотики - это стабилизированные культуры микроорганизмов и продукты их ферментации, обладающие свойством оптимизировать кишечные микробиоценозы, подавлять рост и развитие патогенной и условно-патогенной микрофлоры, повышать обменные процессы и защитные реакции организма, активизировать клеточный и гуморальный иммунитет.
P. Lyons и R.J. Fallоn (1992) назвали наше время «наступающей эпохой пробиотиков». И действительно, многочисленные исследования по разработке новых биопрепаратов и дальнейшее изучение механизма их лечебно-профилактического действия дают основание утверждать, что в XXI в. пробиотики в значительной степени потеснят на рынке традиционные и небезопасные для организма препараты, особенно те, которые применяются с профилактической целью. В последний период наряду с пробиотиками в ветеринарной медицине применяют пребиотики и синбиотики. По данным А.И. Калмыковой (2001), к пребиотикам относятся препараты немикробного происхождения, способные оказывать позитивный эффект на организм хозяина через селективную стимуляцию роста или активности нормальной микрофлоры кишечника. Пребиотиками, в частности, являются олигосахариды, например фруктоологосахариды, активно стимулирующие рост бифидобактерий. Полагают, что при рациональной комбинации пробиотиков и пребиотиков возможен максимальный позитивный эффект. Получаемые в результате рациональной комбинации пробиотиков и пребиотиков препараты называют симбиотиками (Шендеров, 1997).
Для производства пробиотиков вначале использовали неспорообразующие бактерии, обладающие свойствами выделять при сбраживании углеводов молочную, уксусную, пропионовую и другие кислоты. Поскольку в нормальной микрофлоре теплокровных преобладает ацидофильная палочка, то в качестве пробиотика стали использовать ацидофильную бульонную культуру (АБК) (Мозгов, 1964).
В дальнейшем для обогащения препарата витаминами группы В к АБК стали добавлять пропионово-кислые бактерии, что, несомненно, улучшило качество препарата и расширило сферу его применения. Этот препарат стали выпускать под названием ПАБК. Применение АБК и ПАБК повышало общую устойчивость животных и улучшало пищеварение, профилактировало развитие инфекционных заболеваний, излечивало желудочно-кишечные заболевания, стимулировало рост молодняка, а также улучшало течение беременности (Мозгов, 1964). В нашей стране в начале 60-х годов XX в животноводстве широко применяли жидкие формы симбионтных микроорганизмов (АБК и ПАБК), которые изготовляли непосредственно во многих хозяйствах и ветеринарных лабораториях. Однако такие недостатки, как нестандартность продукции, неудобства хранения и транспортировки, быстрая потеря активности, способствовали сокращению их выпуска и применения. В настоящее время эти препараты выпускают лишь на отдельных предприятиях и в лабораториях, но эти количества не удовлетворяют спрос, и поэтому некоторые хозяйства, особенно птицефабрики, вновь наладили их производство.
В дальнейшем на основе живых бифидо- и лактобактерий были созданы различные препаративные формы (лактобактерин, бифидумбактерин, ацидофилин, колибактерин и др.), которые до настоящего времени широко используются для восстановления нормальной микрофлоры и лечения желудочно-кишечных заболеваний (Сафонов, Калинина, Романов, 1992; Шубин и соавт., 1994). Бифидо- и лактобактерии, преобладающие в нормальной микрофлоре животных, подавляют размножение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов путем закисления среды обитания и наработки антибиотических веществ. Попадая в желудочно-кишечный тракт, присутствующие в этих препаратах микроорганизмы размножаются, синтезируют многие биологически активные вещества (органические кислоты, липиды, витамины, антибиотики, иммуномодуляторы и т.п.) и повышают неспецифическую резистентность организма-хозяина.
Бифидобактерии предупреждают развитие дисбактериоза. В процессе их жизнедеятельности образуются витамины В1, В2 и К, а также молочная и уксусная кислоты. Кислая среда способствует лучшему всасыванию жиров, витаминов, железа и кальция, задерживает размножение патогенных и условно-патогенных микроорганизмов.
Со временем расширялся спектр используемых для получения пробиотиков микроорганизмов. Развитие лиофилизационной техники позволило разрешить эти проблемы, теперь пробиотики выпускают в виде сухих препаратов лиофильно высушенных микроорганизмов в чистом виде или в технической форме с питательной средой. В качестве наполнителей для сухих препаратов используют сухое молоко, сахарозу, а для технической формы – кукурузную, рыбную или другую муку. Такие формы наиболее удобны (в отличие от жидких) при групповом назначении животным с кормом.
Создание сухих форм пробиотических препаратов позволило расширить сферу их применения и выпускать более стандартизованные препараты, длительное время сохраняющие свои свойства. Твердые формы бифидобактерина (лиофилизированная биомасса активных бифидобактерий) и лактобактерина (смесь двух штаммов лактобактерий), применяемые для профилактики и лечения у телят желудочно-кишечных заболеваний, показали высокую эффективность (Воронин и соавт., 1990; Зитаре, 1983; Ивановский, 1996; Ихтизаров, 1979).
Следующим этапом в создании препаратов пробиотиков следует считать разработку комбинированных препаратов.
По данным В.В. Поспеловой (1994), совместное культивирование ацидофильной палочки с бифидобактериями совместимо и обеспечивает их сохранение, свойственное для каждого из этих штаммов бактерий. При сочетании бифидобактерий и ацидофильной палочки антагонистический эффект в отношении кишечной палочки значительно выше, чем при использовании каждой культуры в отдельности. Показано также, что ацидофильная палочка стимулирует накопление бифидобактериями специфических антибиотических веществ. Комплексными бактериальными препаратами являются бифилак и бифимол. Эти препараты следует растворять непосредственно перед выпаиванием теплой (37ОС) водой и применять за 30-60 минут до кормления молозивом в течение 5 суток. Препараты, обладая высокой эффективностью в профилактике желудочно-кишечных болезней телят, оказывают стимулирующее действие на их рост и развитие в раннем возрасте.
Продолжается работа по созданию новых, более активных пробиотиков. Большой интерес в качестве основы для пробиотиков представляют бактерии рода Bacillus. Свойства некоторых штаммов этой группы бактерий настолько разнообразны и привлекательны, что только за последние годы на их основе разработано более десятка эффективных препаратов:
- медицинские: биоспорин (B. subtilis + B. licheniformis), гинеспорин (B. subtilis), споробактерин (B. subtilis), бактиспорин (B. subtilis), энтерогермин (B. subtilis), флонивин (B. subtilis), бактисубтил (B. sereus), цереобиоген (B. sereus);
- ветеринарные: бактерин-СЛ (B. subtilis, B. licheniformis), эндоспорин (B. subtilis), БПС-44 (B. subtilis), энтеробактерин (B. subtilis), глоген-8 (B. natto), прималас (B. subtilis), протектин (B. subtilis), ветом 1.1 (B. subtilis), ветом 2 (B. subtilis, B. licheniformis), ветом 3 (B. subtilis), ветом 4 (B. licheniformis) биосептин (B. subtilis, B. licheniformis), ветомгин (B. subtilis, B. licheniformis), ветоцил (B. subtilis), ветом 1.23 (B. subtilis), ветом 1.29 (B. subtilis), ветом 2.25 (B. subtilis, B. licheniformis), ветом 2.26 (B. subtilis, B. licheniformis), ветом 3.22 (B. subtilis), ветом 4.24 (B. licheniformis), зимун 1.23 (B. subtilis), зимун 2.25 (B. subtilis, B. licheniformis), зимун (B. subtilis, B. licheniformis), зимун 3.22 (B. subtilis), зимун 4.24 (B. licheniformis).
По мнению В.В. Смирнова с соавт. (1995), «наиболее перспективными для создания пробиотиков оказались бациллы, относящиеся к виду Bacillus subtilis, B. pumilus, B. polymyxa. Эти виды стабильно выделяются из разнообразных биотопов, в том числе из организма и тканей теплокровных, насекомых и растений. Для штаммов этих видов характерны высокая устойчивость к неблагоприятным условиям внешней среды, ферментативная и антагонистическая активность. Живые культуры спорообразующих аэробных бактерий из рода Bacillus следует считать экологически чистыми и перспективными для использования в животноводстве. Аэробные спорообразующие бактерии из рода Bac. subtilis привлекают внимание исследователей различных направлений. Высокая антагонистическая активность в отношении патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, продукция биологически активных веществ, наряду с полной безвредностью, обусловливают перспективность использования этих бактерий в качестве основы для разработки лечебно-профилактических препаратов. Наиболее продуктивными являются штаммы Bac. subtilis (сенная палочка). В настоящее время описано более 70 различных антибиотиков, образуемых бактериями этого вида (микобациллин, субтилин, бацилизин, бациломицин, субтилизин, субспорин и др.). При пероральном введении споры бацилл прорастают и начинается размножение вегетативных бактериальных клеток. В результате этого в верхних отделах желудочно-кишечного тракта образуются зоны антагонистического ингибирования патогенных микроорганизмов и снижается их количество, вплоть до полного исчезновения. Они существенно повышают неспецифическую резистентность организма, а некоторые штаммы индуцируют наработку эндогенного интерферона. Кроме того, они действуют в кишечнике как биокатализатор, продуцируя ферменты, витамины и аминокислоты.
По результатам определения протеазной активности бактериальной взвеси штамма Bac. subtilis 534 к альбумину и казеину по методу Ансона установлено наличие не менее 2-х протеолитических ферментов.
Штамм Bac. subtilis 534 является действующим началом препарата споробактерин. Авторы препарата установили, что при пероральном применении он способен проникать из желудочно-кишечного тракта в очаг воспаления и подавлять патологический процесс или препятствовать его развитию. В организме людей, животных и птиц бактерии выделяют неидентифицированное антибактериальное вещество белковой природы широкого спектра действия, подавляющее развитие патогенной микрофлоры, грибов, стафилококков, эшерихий, протея, сальмонелл, неклостридиальных анаэробов, актиномицетов и др. По своим свойствам препарат не только не уступает современным антибиотикам, но часто более эффективен. Лекарственные средства на основе Bac. subtilis (ветом 1.1, ветом 2, ветом 3, ветом 4, ветомгин, ветоцил, субалин и др.) имеют высокую эффективность при заболеваниях бактериальной, а ряд препаратов и вирусной этиологии. Их положительный эффект обусловлен подавлением развития многих видов условно-патогенной и патогенной кишечной микрофлоры за счет способности продуцировать антибиотические вещества и более высокого биологического потенциала к размножению, а также участием в процессах пищеварения и обмена веществ в организме хозяина, способностью продуцировать биологически активные вещества, обеспечивающие нормализацию и повышение неспецифической резистентности организма животных.
В последние годы активизировалось изучение биологических свойств и селекция штаммов бактерий, наиболее активных в пробиотическом отношении. Перспективными считают направления по отбору штаммов, видоспецифичных для кишечного биоценоза конкретного вида животного, обладающих высокой колонизационной и антагонистической активностью. Усовершенствуются методики оценки антагонистических свойств штаммов в сравнительном аспекте с биохимическими и ферментативными их свойствами.
