Введение к работе
Актуальность проблемы
Основу нормальной микрофлоры пищеварительного тракта здорового человека составляют облигатно-анаэробные микроорганизмы, доминирующими представителями которых являются бифидобактерии (Гончарова Г.И., 1970, 1982, 1987; Hold G.L., 2002; Reyed M. R., 2007).
В настоящее время охарактеризованы таксономические, морфологические, физиологические особенности бифидобактерий (Новик Г.И., 2005; Bezkorovainy A., 1986; Asano T., 2005; Hadadji M., 2005), а также изучены вопросы качественного и количественного состава бифидобактерий кишечника в зависимости от возраста, характера питания, климатической зоны проживания человека также изучены (Шкопоров А.Н. с соавт., 2006; Амерханова А.М., 2009; Gavini F. et al., 2001; He F. et al., 2001). Определена роль бифидобактерий в реализации колонизационной резистентности толстого кишечника, описано их участие в различных метаболических процессах в организме человека (обмен витаминов, минералов, желчных кислот) (Шендеров Б.А., 2002; Cheikhyoussefa A., 2008). Имеются отдельные сведения по изучению факторов персистенции бифидобактерии (Елагина Н.Н., 2001; Глухова Е.В., 2009).
Вместе с тем, отсутствуют работы по комплексной оценке биологических свойств фекальной бифидофлоры в зависимости от вида бифидобактерий при различных состояниях микробиоценоза кишечника человека. Не выявлена роль и участие персистентного потенциала, антагонистической активности и биоплёнкообразования микросимбионтов (бифидофлоры и УПМ) в качестве одного из возможных механизмов формирования ассоциативного симбиоза, так как в последнее время инфекция рассматривается в качестве модельной системы этого явления (О.В. Бухарин, 2009).
Указанные моменты и предопределили тематическую направленность наших исследований, которые могли бы способствовать раскрытию патогенетических механизмов межмикробных взаимоотношений нормофлоры с УПМ кишечника и изысканию новых подходов для дальнейшей работы по отбору эффективных пробиотиков для коррекции дисбиозов кишечника.
Цель и задачи исследования
Цель исследования - изучение видового состава и биологических свойств бифидобактерий и их взаимодействия с микросимбионтами кишечной микрофлоры человека.
Для реализации этой цели были поставлены и решены следующие задачи:
1. Определить видовой состав и биологические свойства (антилизоцимную, антилактоферриновую, антииммуноглобулиновую и биопленкообразующую активности) фекальной бифидофлоры в норме и при дисбиозах кишечника человека.
2. Изучить антагонистическую активность бифидобактерий при эубиозе и дисбиозе кишечника человека и оценить влияние условно-патогенной микрофлоры на антагонизм представителей Bifidobacterium sp. strain CS.
3. Оценить в условиях in vitro взаимное влияние экзометаболитов бифидобактерий и микроорганизмов-симбионтов на их антилизоцимную активность и способность к образованию биоплёнок.
Новизна исследования
Выявлены различия в видовом составе бифидофлоры в зависимости от состояния микробиоценоза. При эубиозе в I группе (дети до 1 года) превалировал вид B. bifidum, во II группе (дети после 1 года и взрослые) - B. bifidum и B. longum. При дисбиозе отмечено увеличение видового состава бифидофлоры (6 видов) по сравнению с эубиозом (3-4 вида). В I группе при дисбиозе кишечника не удалось выявить доминирующий вид среди бифидобактерий, во II группе превалировал вид B. adolescentis.
Впервые выявлены распространённость и выраженность антилактоферриновой активности и плёнкообразующей способности культур Bifidobacterium sp. strain CS, которые, также как антилизоцимная активность, положительно коррелировали с показателем микробной обсеменённости бифидобактерий. Изучена пенетрантность и экспрессивность способности бифидобактерий инактивировать секреторный иммуноглобулин А, отрицательно коррелировавший с ПМО бифидобактерий. Определены отличия в распространенности и выраженности персистентных свойств (АЛА, АЛфА, ПО, АsIgA) представителей рода Bifidobacterium в зависимости от вида бифидобактерий и состояния микробиоценоза кишечника человека. При дисбиозе толстого кишечника у штаммов бифидобактерий отмечено снижение антилизоцимной, антилактоферриновой, плёнкообразующей активностей и усиление способности инактивировать секреторный иммуноглобулин А.
Пенетрантность и экспрессивность антагонистической активности бифидобактерий варьировала у различных видов, и была выше у штаммов, изолированных при эубиозе, чем у культур, выделенных при дисбиозе кишечника. Способность бифидобактерий ингибировать рост УПМ снижалась в ряду B.longum > B. adolescentis > B. bifidum.
Установлено, что клеточные экстракты и экзометаболиты микроорганизмов-симбионтов изменяли антагонистическую активность представителей Bifidobacterium sp. strain CS. Влияние компонентов условно-патогенных микроорганизмов на антагонистическую активность бифидобактерий было различным: усиление антагонизма наблюдалось под действием экзометаболитов и клеточных экстрактов S. aureus, Kl. pneumoniae и C. albicans; снижение антагонистической активности - при влиянии экзометаболитов E. faecium и компонентов E. coli lac-.
Бифидобактерии и условно-патогенные микроорганизмы изменяли антилизоцимную активность и плёнкообразующую способность ассоциантов преимущественно в двух направлениях. Синергидный тип межмикробных взаимоотношений был характерен для ассоциации бифидобактерий с индигенными представителями микрофлоры толстого кишечника (E. faecium и E. coli lac+), где в 60-75 % случаев отмечена стимуляция как АЛА, так и плёнкообразования у обоих ассоциантов. Антагонистический тип взаимоотношений нормофлоры (бифидобактерий) имел место с транзиторными представителями УПМ (E. coli lac-, Kl. pneumoniae, S. aureus, C. albicans), у которых в 67 - 89 % отмечено взаимное снижение антилизоцимной активности и плёнкообразования микросимбионтов.
Практическая значимость
Полученные в работе данные расширяют теоретические представления о роли видового состава и биологических свойств бифидобактерий в формировании ассоциативного симбиоза в условиях микробиоценоза кишечника.
Выявленные особенности регулирующего воздействия анаэробных микроорганизмов (бифидобактерий) на факторы персистенции условно-патогенной микрофлоры могут быть использованы в качестве дополнительных критериев отбора эффективных пробиотиков с целью коррекции дисбиоза кишечника. Способность клеточных экстрактов и экзометаболитов условно-патогенной флоры стимулировать антагонистическую активность бифидобактерий открывает перспективу для создания синбиотиков.
Предложенные методические подходы по изучению межмикробных взаимодействий могут быть рекомендованы для работ микроэкологического профиля.
Положения, выносимые на защиту:
-
Бифидобактерии, изолированные из кишечной микробиоты, имеют различия в видовом составе и экспрессивности факторов персистенции, антагонистической активности и биоплёнкообразования, зависящие от возраста и состояния микробиоценоза кишечника обследуемых лиц.
-
Метаболиты и клеточные экстракты микроорганизмов-симбионтов изменяют их биологические свойства, определяя межмикробные взаимоотношения бифидофлоры и УПМ в условиях ассоциативного симбиоза кишечника человека.
Апробация работы
Материалы диссертации доложены и обсуждены на: I Междисциплинарном микологическом форуме (Москва, 2009); V и VI Всероссийских конференциях «Персистенция микроорганизмов» (Оренбург, 2006, 2009).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 8 научных работ, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертационной работы
Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и содержит введение, обзор литературы, главу с описанием материалов и методов исследования, 3 главы собственных исследований, заключение, выводы и указатель литературы, включающий 50 отечественных и 100 зарубежных источников. Иллюстрации представлены 10 таблицами и 25 рисунками.
