ОЦЕНКА МИКРОБИОТЫ И ПРОБИОТИЧЕСКИХ ШТАММОВ С ПОЗИЦИЙ НОВЫХ НАУЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обзор посвящен оценке с позиций новых научных технологий (геномика, протеомика, метаболомика, транскриптомика) профилактического и лечебного действий пробиотиков, основным компонентом которых являются представители нормальной микробиоты человека. В работе приведены современные термины, определения, классификация пробиотических штаммов, проанализировано большинство механизмов действия пробиотиков на организм человека. Наряду с подробной характеристикой наиболее эффективных производственных пробиотических штаммов рассматривается проблема безопасности применения пробиотиков. Дан анализ новых научных технологий для оценки пробиотического воздействия бактерий на различные функции макроорганизма. В обзоре особое внимание уделено обсуждению эффективности воздействия пробиотиков при хронических инфекционных и метаболических патологических процессах (атеросклероз, липидный дистресс-синдром, диабет 2 типа, ожирение и др.), наиболее активно проявляющихся при дисбактериозах на фоне глубоких нарушений нормальной микробиоты. В статье особо отмечено, что новые научные технологии позволят устанавливать функции белков, регулирующих метаболические и сигнальные пути, а также оказывать влияние на реализацию экспрессии генов, необходимых для адаптации пробиотических штаммов при попадании в организм человека. В работе показано, что успешное решение этой проблемы тесно связано с применением новых научных технологий для исследования состава и функций микробиоты человека, способов активного воздействия на нее, а также с разработкой более совершенных и эффективных пробиотических препаратов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. М Бондаренко

НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи

Москва

О. В Рыбальченко

Санкт-Петербургский государственный университет; ФГУП «ГНИИ особо чистых биопрепаратов» ФМБА России

д.б.н., проф. медицинского факультета; зав. лабораторией электронной микроскопии и спектроскопии Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Алешкин А.В. Средства для лечения дисбактерио за кишечника. Новая аптека. Аптечный ассортимент 2005;8:26-30.
  2. Ардатская М.Д. Пре- и пробиотики в коррекции микроэкологических нарушений кишечника. Фарматека. 2011;12:62-8.
  3. Ардатская М.Д., Минушкин О.Н. Дисбактериозы кишечника: эволюция взглядов, современные принципы диагностики и фармакологической коррекции. Consilium Medicum. Гастроэнтерология. 2006;2:4-17.
  4. Бондаренко В.М. Поликомпонентные пробиотики: механизм действия и терапевтический эффект при дисбиозах кишечника. Фарматека. 2005;20:46-54.
  5. Бондаренко В.М. Характеристика и терапевтиче ский потенциал пробиотиков по данным клинических испытаний. БИОпрепараты. 2007;1:11-5.
  6. Бондаренко В.М. Молекулярно-клеточные меха низмы терапевтического действия пробиотических препаратов. Фарматека. 2010;2:26-32.
  7. Бондаренко В.М., Лиходед В.Г Распознавание комменсальной микрофлоры образраспознающими рецепторами в физиологии и патологии человека. Журн. микробиол. 2012; 3:82-9.
  8. Бондаренко В.М., Мацулевич Т.В. Дисбактериоз кишечника как клинико-лабораторный синдром: современное состояние проблемы. М., 2007. 304 с.
  9. Бондаренко В.М., Суворов А.Н., Вершинин А.Е. и др. Различия по набору генов патогенности производственных и клинических штаммов энтерококков. Биопрепараты. 2008;4:3-6.
  10. Валиева С.И., Алексеева Е.И., Бзарова Т.М., Исаева К.Б., Лисицын А.О., Бзарова А.М., Денисова Р.В. Оценка эффективности препарата «Бифиформ» у больных ювенильным артритом в условиях антибактериальной терапии. Вопр. современ. педиатр. 2008;7:4.
  11. Всемирная гастроэнтерологическая организация. Практические рекомендации. Пробиотики и пребиотики. 2008. 24 с.
  12. Горелов А.В., Усенко Д.В. Пробиотики: механизмы действия и эффективность при инфекциях желудочно-кишечного тракта. Эпидемиол. и инфекц. болезни. 2006;4:53-7.
  13. Информационное письмо Chr. Hansen A.S., Statement on safety of SF-68.
  14. Кафарская Л.И., Шуникова М.Л., Ефимов Б.А. и др. Особенности формирования микрофлоры у детей раннего возраста и пути ее коррекции с помощью пробиотиков. Педиатрическая фармакология. 201;8:94-8.
  15. Отраслевой стандарт «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника» (ОСТ 91500.11.0004. Приказ МЗ РФ № 231 от 09.06.2003).
  16. Парфенов А.И., Бондаренко В.М. Что нам дал вековой опыт познания симбионтной кишечной микрофлоры. Архив патологии. 2012;2:21-5.
  17. Рыбальченко О.В. Электронно-микроскопическое исследование межклеточных взаимодействий микроорганизмов при антагонистическом характере взаимоотношений. Микробиология. 2006;75(4):550-55.
  18. Рыбальченко О.В., Бондаренко В.М., Добрица В.П. Атлас ультраструктуры микробиоты кишечника человека. СПб., 2008. 102 с.
  19. Ткаченко Е.И., Суворов А.Н. Дисбиоз кишечника. СПб., 2007. 350 с.
  20. Шендеров Б.А. Роль персонального функционального питания в современных программах медицины антистарения. Вестник восстановительной медицины. 2009;3(31):9-17.
  21. Шендеров Б.А. ОМИК-технологии и их значение в современной профилактической и восстановительной медицине. Вестн. восстановит. мед. 2012;3(49):70-8.
  22. Шкопоров Л.И., Кафарская С.С., Афанасьев А.Н. и др. Молекулярно-генетический анализ видового и штаммового разнообразия бифидобактерий у детей раннего возраста. Вестн. РАМН. 2006;1:45-50.
  23. Attig L., Gabory A., Junien C. Nutritional developmental epigenomics: immediate and long-lasting effects. Proc. Nutr. Soc. 2010; 69(2):221-31.
  24. Barros S.P., Offenbacher S. Epigenetics: connecting environment and genotype to phenotype and disease. J. Dent. Res. 2009;88(5):400-8.
  25. Baugher J.L., Klaenhammer T.R. Invited review: Application of omics tools to understanding probiotic functionality. J. Dairy Sci. 2011;94:4753-65.
  26. Bausserman M., Michail S. The use of Lactobacillus GG in irritable bowel syndrome in children: a double-blind randomized control trial. J. Pediatr. 2005;147(2):197-201.
  27. Bellomo G., Mangiagle A., Nicastro L., et al. A controlled double-blind study of SF68 strain as a new biological preparation for the treatment of diarrhoea in pediatrics. Curr. Ther. Res. 1980;28:927-36.
  28. Casadesus J., Low D. Epigenetic gene regulation in the bacterial world. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2006;70(3):830-56.
  29. Clayton T.A., Baker D., Lindon J.C., Everett J.R., Nicholson J.K. Pharmacometabonomic identification of a significant host-microbiome metabolic interaction affecting human drug metabolism. PNAS. 2009;106(34):14728-33.
  30. Collins C.D., Purohit S., Podolsky R.H., Zhao H.S., Schatz D., Eckenrode S.E., Yang P, Hopkins D., Muir A., Hoffman M., McIndoe R.A., Rewers M., She J.X. The application of genomic and proteomic technologies in predictive, preventive and personalized medicine. Vascul. Pharmacol. 2006;45(5):258-67.
  31. Crociani F., Biavati B., Alessandrini A., Scardovi V. Bifidobacterium inopinatum sp.nov. and Bifidobacterium denticolens sp.nov. two new species isolated from human dental caries. Int. J. Syst. Bacteriol. 1996;46(2):564-71.
  32. Donlan R.M., Costerton J.W. Biofilms: survival mechanisms of clinically relevant microorganisms. Clin. Microbiol. Rev. 2002;15:167-93.
  33. Gera C., Srivastava S. Quorum-sensing: the phenomenon of microbial communication. Current. Science. 2006;90(5):666-77.
  34. Gosalbes M.J., Durban A., Pignatelli M., Abellan J.J., Jiménez-Hernández N., Pérez-Cobas A.E., Latorre A., Moya A. Metatranscriptomic approach to analize the functional human gut microbiota. PLoS. 2011;6(3):e17447.
  35. Griffin J.L., Nicholls A.W. Metabolomics as a functional genomic tool for understanding lipid dysfunction in diabetes, obesity and related disorders. Pharmacogenomics. 2006;7(7):1095-107.
  36. Holm A., Vikström E. Quorum sensing communication between bacteria and human cells: signals, targets, and functions. Front. Plant. Sci. 2014;5:309.
  37. Holmes E., Li J. V., Athanasiou T., Ashrafian H., Nicholson J.K. Understanding the role of gut microbiome-host metabolic signal disruption in health and disease. Trends Microbiol. 2011;19(7):349-59.
  38. Isolauri E., Kirjavainen P.V., Salminen S. Probiotics: role in the treatment of intestinal infection and inflammation. Gut. 2002;50(Suppl. 3):154-59.
  39. Kalliomäki M., Collado M.C., Salminen S., Isolauri E. Early differences in fecal microbiota composition in children may predict overweight. Am. J. Clin. Nutr. 2008;87(3):534-38.
  40. Kankainen M., Paulin L., Tynkkynen S., et al. Comparative genomic analysis of Lactobacillus rhamnosus GG reveals pili containing a human-mucus binding protein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009;106(40):17193-98.
  41. Kinross J.M., Darzi A.W., Nicholson J.K. Gut microbe-host interactions in health and disease. Genome Medicine. 2011;3:3-14.
  42. Lebeer S., Vanderleydes G., De Keersmaecker S.C. Genes and molecules of lactobacillus supporting probiotic action. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2008;72:728-64.
  43. Lederberg J. Infectious history. Science. 2000;444:287-93.
  44. Li M., Wang B., Zhang M., Rantalainen M., Wang S., Zhou H., Zhang Y., Shen J., Pang X., Zhang M., Wei H., Chen Y., Lu H., Zuo J., Su M., Qiu Y., Jia W., Xiao C., Smith L.M., Yang S., Holmes E., Tang H., Zhao G., Nicholson J.K., Li L., Zhao L. Symbiotic gut microbes modulate human metabolic phenotypes. PNAS. 2008;105(6):2117-22.
  45. Lund B., Edlund C. Probiotic Enterococcus faecium strain is a possible recipient of the vanA gene cluster. Clin. Infect. Dis. 2001;32:1384-85.
  46. Macfarlane S. Microbial biofilm communities in the gastrointestinal tract. J. Clin. Gastroenterol. 2008;242(Suppl. 3):142-43.
  47. Matsuki T., Watanabe K., Tanaka R., Fukuda M., Oyaizu H. Distribution of bifidobacterial species in human intestinal microflora examined with 16S rRNA-gene-targeted species- specific primers. Appl. Environ Microbiol. 1999;65: 4506-12.
  48. Miller M.B., Bassler B.I. Quorum sensing in bacteria. Ann. Rev. Microbiol. 200;55:165-99.
  49. Nielsen D.S., Moller P.L., Rosenfeld V., et al. Case study of the distribution of mucosa-associated Bifidobacterium species, Lactobacillus species, and other lactic acid bacteria in the human colon. lnt. J. Food Microbiol. 2003;69:189-215.
  50. O'Flaherty S., Klaenhammer T.R. The ipact of Omic technologies on the study of food microbes. Ann. Rev. Food Sci. Technol. 2001;2:353-71.
  51. Paschos K., Allday M.J. Epigenetic reprogramming of host genes in viral and microbial pathogenesis. Trends Microbiol. 2010;18(10):439-47.
  52. Patino W.D., Main O.Y., Kang J.G., Matoba S., Bartlett L.D., Holbrook B., Trout H.H. 3rd, Kozloff L., Hwang P.M. Circulating transcriptome reveals markers of atherosclerosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005;102(9):3423-28.
  53. Pflughoeft K.J., Versalovic J. Human microbiome in health and disease. Ann. Rev. Pathol. Mech. Dis. 2012;7:99-122.
  54. Preidis G.A., Versalovic J. Targeting the human microbiome with antibiotic, probiotics, and prebiotics: gastroenterology enters the metagenomic era. Gastroenterology. 2009;136:2015-31.
  55. Qin J., Li R., Raes J., et al. A human gut microbial gene catalogue established by metagenomic sequencing. Nature. 2010;4; 464(7285):59-65.
  56. Rinne M., Kalliomaki M., Salminen S., Isolauri E. Probiotic intervention in the first months of life: short-term effects on gastrointestinal symptoms and long-term effects on gut microbiota. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2006; 43(2):200-5.
  57. Romero R., Espinoza J., Gotsch F., Kusanovic J.P., Friel L.A., Erez O., Mazaki-Tovi S., Than N.G., Hassan S., Tromp G. The use of highdimensional biology (genomics, transcriptomics, proteomics, and metabolomics) to understand the preterm parturition syndrome. BJOG. 2006; 113(Suppl. 3):118-35.
  58. Sablon E., Contreras B., Vandamme E. Antimicrobial peptides of lactic acid bacteria: mode of action, genetics and biosynthesis. Adv. Biochem. Engineering Biotechnol. 2000; 68:21-60.
  59. Sahl H.G., Bierbaum G. Lantibiotic: biosynthesis and biological activities of uniquely modified peptides from gram-positive bacteria. Ann. Rev. Microbiol. 1998;52:41-79.
  60. Saxelin M., Tynkkynen S., Mattila-Sandholm T., de Vos W.M. Probiotic and other functional microbes: from markets to mechanisms. Curr. Opin. Biotechnol. 2005;16:204-11.
  61. Schnackenberg L.K., Beger R.D. Monitoring the health to disease continuum with global metabolic profiling and systems biology. Pharmacogenomics. 2006;7(7):1077-86.
  62. Simon C., Daniel R. Metagenomic analyses; past and future trends. Appl. Environ. Microbiol. 2011;77:1153-61.
  63. Szajewska H., Guarino A., Hojsak I., Indrio F., Kolacek S., Shamir R., Vandenplas Y., Weizman Z. Use of Probiotics for Management of Acute Gastroenteritis: A Position Paper by the ESPGHAN Working Group for Probiotics and Prebiotics, J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2014; 58(4):531-39.
  64. Tennyson C.A., Friedman G. Microecology, obesity and probiotics. Curr. Opin. Endocrinol. Diabet. Obes. 2008;15(5):422-27.
  65. Ventura M., Zinkf R., Comparative sequence analysis of the tuf and recA genes and restriction fragment length polymorphism of the internal transcribed spacer region sequences supply additionce tools for discriminating Bifidobacterium lactis from Bifidobacterium animalis. Appl. Envir. Microbiol. 2003;69:7517-22.
  66. Verholen F., Schori B., Haering G. Comment on the Safety of Enterococcus faecium SF68. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2016;62(1):e12.
  67. WGO Global Guideline Probiotics and Prebiotics. October, 2011.
  68. Wunderlich P.F., Braun L., Fumagalli I., D'Apuzzo V., Heim F., Karly M., Lodi R., Politta G., Vonbank F., Zeltner L. Double-blind report on the efficacy of lactic acid-producing enterococcus SF68 in the prevention of antibiotic-associated diarrhoea and in the treatment of acute diarrhea. J. Int. Med. Res. 1989;17:333-38.
  69. Zhang W., Li F., Nie L. Integrating multiple «omics» analysis for microbial biology: application and methodologies. Microbiol. 2010; 156(2):287-301.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ООО «Бионика Медиа», 2016