����� ������������������������������������

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті�Биология және биотехнология факультеті�Биотехнология кафедрасы �ПӘН �«ПРОБИОТИКАЛЫҚ БИОТЕХНОЛОГИЯ»��Пəннің жалпы көлемі: 3 кредит�1 кредит - лекция, 2 кредит – практикалық сабақ�

Лектор: б.ғ.к., доцент Абдиева Гулжамал Жанадиловна

Модуль 1. Асқазан – ішек жолдарының қалыпты микрофлорасының құрамы мен қызметі.

Лекция 3

Пробиотикалық биотехнологияның пәні, міндеттері және бағыттары. Пробиотиктер туралы жалпы түсінік.

​

�КІРІСПЕ�ХХ ғасырдың екінші жартысынан бастап адамзат алдында тұрған өзекті мәселелер �

• Таза су және тағамдық заттардың тапшылығы (әсіресе белоктық тағамдардың);
• Қоршаған ортаның ластануы;
• Шикізаттар мен энергетикалық ресурстардың жетіспеушілігі;
• Медицинада аурулардың диагностика және терапиясына қажетті жаңа препараттарды өңдеу және жаңа әдістер мен технологияларды енгізу қажеттілігі.

Осы мәселелерді кешенді шешуде биотехнологияның рөлі жоғары болып отыр.

​

Пробиотикалық биотехнологияның пәні

Адам организмінің микробиотасының құрамы мен қызметін жан-жақты зерттеу, осындай мәлеметтердің негізінде әртүрлі аурулардың профилактикасына, халықтың денсаулығын нығайту мен өмірін ұзарту мақсатында «микробиота - микроорганизм» бүтін симбиотикалық жүйесін басқару әдістері мен жаңа препараттарды және функциональдық өнімдерді алу болып табылады.

Организм және оның микробиотасының симбиоздық қарым - қатынасын фундаментальді зерттеудің дамуы бактериялардың биоқабат түзіп тіршілік етуі мәлім болғаннан бастап, пробиотиктердің рөлін айқындай түсетін жаңа бағытта жүре бастады.

​

​

​

Biocenter.kz

�Қазіргі кезде пробиотикалық биотехнологияның екі бағыты бар:�

1. Экспериментальді – теориялық бағыт.

2. Қолданбалы бағыт.

1. Экспериментальді – теориялық бағыттың міндеттері:

• адам организмінің микробиотасының қалыпты және патологиялық жағдайда зерттеу;
• организмнің әртүрлі биотоптарының микробиоценозының қызмет ету ерекшеліктері мен құрамын зерттеу;
• микробиоценоз құрамындағы микроорганизмдердің қарым-қатынасының механизмдері мен сипаттамасын анықтау;
• пробиотикалық профилактикалық және емдік препараттардың өңдеуге қажетті микроорганизмдерді селекциялау.

​

2. Қолданбалы бағыттың міндеттері:

• клиника-лабораториялық бағыт - микробиоценоздағы дисбиотикалық ауытқуларды диагностикалау әдістерін жетілдіру;
• терапевтік бағыт - пробиотикалық препараттарды аурулардың алдын алу және емдеу мақсатында қолдану;

​

Қазіргі медицинада актуальды проблемалардың бірі адамзаттың денсаулығын жақсартуда пробиотиктердің қолдану маңызды факторлардың бірі. Дамыған елдердің халқы мен дәрігерлерінің пробиотиктерге қызығушылығы біріншіден, олардың құрамында денсаулықты сауықтыратын және әртүрлі мүшелер мен жүйелердің жұмысына қажетті факторлардың болуымен байланысты.

​

Пробиотик ұғымы

«Пробиотиктер» терминін 1974 жылы Р.Паркер и Л.Ричард деген ғалымдар ұсынған. Пробиотиктер грек тілінен аударғанда «pro», «bios» - тіршілік үшін деген мағана береді.

M. Vanbelle et al. (1990) «Пробиотик» ұғымын антибиотиктің антонимы ретінде қарастырып, пробиотиктер «тіршілік промоторлары» деп атады.

​

​

• Пробиотиктер концепциясының негізін қалаушы орыс биологы, Нобель сыйлығының лаураты И.И. Мечников болды.
• И.И. Мечников ХХ ғасырдың басында яғни 1903 жылдары антагонист - микробтардың дақылдарын ауру қоздырғыштарымен күресу мақсатында практикада қолдануды ұсынды.
• Қазіргі биология және медициналық салаларындағы іргелі зерттеулердің арқасында тірі микроорганизмдер негізіндегі пробиотиктердің көптеген түрлері өңделіп, практикаға енгізілді.

Пробиотиктердің заманауи концепция �

•  Пробиотиктер ішек микробтық баланысын, зат алмасу және иммундық процестерді жақсарту арқылы адам және жануарлар организміне қолайлы әсер ететін тірі микроорганизмнен тұратын препараттар.
• Бұл препараттар жан-жақты ғылыми зерттеулердің негізгі объектілері және жылдық сатылымы миллиардтаған доллармен бағаланатын әлемдік нарықта маңызды тауар болып табылады.

​

• 2005 жылдың қарашасында Америка Микробиология Академиясы конференциясында микроорганизмдер, иммунитет және ауру арасындағы қарым-қатынас мәселелері, пробиотиктердің емдік қасиеттері және олардың тиімді қолдану мүмкіндіктері қарастырған.
• Пробиотиктерді инфекцияға қарсы, иммуномодуляторлық әсер, организмнің қорғаныштық қасиетін (қоршаған орта факторларының әсерінен, организмге бактерия, вирустар және зиянды заттардың енуінен қорғайтын физиологиялық механизмдер), ішектің моторикасы мен экскреторлық қызметін қарқындатады.

Пробиотиктерді екі топқа бөлуге болады:

1.Пробиотикалық бактериялық препараттар.

2. Пробиотикалық функциональдық тағамдар.

​

�1.Пробиотикалық бактериялық препараттарға: �

1.Пробиотикалық бактериялық препараттарға

• Құрамында пробиотикалық қасиеттерге ие

бактериялардың тірі клеткалары немесе олардың метоболиттері болатын препараттар жатады.

• Құрамында тірі микроорганизмдермен қатар сорбенттер мен иммунопротекторлар болатын препараттар.

​

�Пробиотикалық бактериялық препараттарды 3 бөледі:�

1. Пробиотиктер
2. Пребиотиктер
3. Синбиотиктер
4. Метобиотиктер
5. Психобиотиктер

​

ПРОБИОТИКТЕР

1. Пробиотиктер – микробиотаны белсендіру арқылы, организмнің физиологиялық, биохимиялық және иммундық реакцияларына жағымды әсер ететін, тірі микроорганизмдерден немесе олардың метоболиттерінен тұратын препараттар.

​

2. Пребиотиктер – ішектегі микроорганизмдердің биологиялық активтілігін, олардың өсуін және олардың метоболиттік активтілігін селективті қарқындататын қорытылмайтын заттар, препараттар немесе биологиялық активті заттар.

​

Пребиотиктер асқазан ішек жолының АІЖ жоғары бөлімдерінде қорытылмайтын және сіңірілмейтін тағамдық өнімдер. Тоқ ішектің микрофлорасымен ферментацияланатын және олардың тіршілігін мен өсуін стимулдайтын өнімдер.

Пребиотиктерге ірі талшықты көкөністерде, жемістерде, дәнді дақылдарда болатын төмен молекулалық көмірсулар болып табылады.

Пребиотиктерге:

• фруктозо-олигосахаридтер,
• инулин,
• галакто- олигосахаридтер,
• кальций пантотенаты
• лактулозалар жатады.

Лактулоза – фруктоза және галактозадан түратын аш ішекте сіңірілмейтін және ыдырамайтын синтетикалық дисахарид. Көп адамда лактоза аш ішекте өзінің қызметін атқарады.

Кальций пантотенаты – клеткадағы тотығу және ацетилдеу процесіне, көміртегі және май алмасуға, ацетилхолин синтезіне қатысады, кортикостероитердің түзілуін стимулдейді. Бифидобактериялармен утилизденеді және олардың биомассасының үлкеюіне қатысады.

​

Синбиотиктер

3. Синбиотиктер – пробиотиктер мен пребиотиктік заттардың комплексінен тұратын препараттар. Синбиотиктерде микроорганизмдер және олардың өсуін қарқындататын субстраттар болады.

​

Метобиотиктер немесе постбиотиктер

• Метобиотиктер немесе постбиотиктер – пробиотикалық бактериялардың тағамдық өнрімдерді қорыту нәтижесінде пайда болатын және адам организімне жағымды әсер ететін метоболиттер немесе химиялық қосылыстар.
• Психобиотиктер аламның нерв жүйесіне жағым ды әсер ететін пробиотикалық микроорганизмдер немесе препараттар.

2. Пробиотикалық функциональдық тағамдар.

Пробиотикалық өнімдер - пробиотикалық дақылдардан немесе олармен байытылған өнімдерден жасалатын ферментацияланған өнімдер.

Пробиотикалық өнімдердің құрамына микроорганизмдер мен табиғи жағдайда енгізгенде адам организмінің физиологиялық функциясына және биохимиялық реакцияларына оң әсерін көрсететін өнімдерден тұрады.

Соңғы жылдары сыртқы және ішкі факторлардың әсерінен әртүрлі жастағы адамдардың адаптациясының төмендеуінен, пробиотикалық өнімдердің өндірісі тез дамып келе жатыр.

​

Қазіргі кезде қолданылатын пробиотикалық микроорганизмдерді 4 негізгі топқа бөліп қарастырады:

1. Сүт қышқылын және пропион қышқылын синтездейтін бактериялар:

Lactobacterium,

Bifidobacterium,

Propionobacterium,

Enterococcus.

2. Bacillus туысының спора түзетін бактериялары.

3. Ашытқылар – Saccharomyces, Candida

4. Микроорганизмдердің комбинациясын қолданады.

Пробиотикалық бактериялық препараттарды құрамына жіктейді:

• Құрамында лактобактериялары бар препараттар.
• Құрамында бифидобактриялары бар препараттар.
• Құрамында Escherichia coli, Колибактерин бар препараттар.
• Споралы бактерияларға негізделген препараттар
• Сорбцияланған пробиотиктер.

Пробиотикалық бактериялардың түрлері

Пробиотикалық бактерияларға - бифидобактериялар мен лактобактериялар, эшерихия туысының және Bifidobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Bacillus subtilis жатады.� (Bifidobacterium longum, B. breve, B. infantis, B. bifidum, B. adolescentis, B. animalis ), лактобактерий ( L. acidophilus, L. casei, L. bulgaricus, L. gasseri ) және микроорганизмдер (Lactococcus cremoris, L. lactis, Streptococcus thermophilus, Enterococcus faecium, Saccharomyces boulardi ).

Пробиотиктердің қазіргі түрлері

I санаттағы препараттар

Монокомпонентті препараттар - құрамында пробиотикалық бактерияның бір штамы болатын препарат.

II санаттағы препараттар

Споралы пробиотиктер немесе құрамында өздігінен элиминацияланатын антагонисттер болатын препараттар. Оларға Bacillus туысының негізгі өкілдері В.subtilis, B.licheniformis түрлері болатын препараттар жатады.

III санаттағы препараттар

Комбинирленген немесе поликомпонентті препараттар – құрамында бактериялардың бірнеше штамдары немесе олардың әсерін қарқындататын қоспалары болатын препараттар.

IV санаттағы препараттар

Иммобилизацияланбан пробиотиктер – әртүрлі сорбенттерге иммобилизацияланған тірі бактериялардан түратын препараттар.

​

​

​

Бактерияларды алуан түрлілігі

Лактобактериялар

​

Лактобактериялар медицина және ветеринария салаларында пробиотикалық препараттар мен биологиялық активті қоспалар ретінде пайдаланылатын заттардың құрамында болады.

Лактобактериялар – адам ішігінде, барлық шырышты қабаттарда – ауыз қуысында, мұрын қуысында, гениталияларда болады.

Қазіргі кезде лактобациллалардың адгезивтік, антоганистік, иммуномодулдеуші, антиканцерогенді және антимутагенді сияқты биологиялық қасиеттеріне көп назар аударылуда. Лактобактериялардың антоганистік қасиеттері көптеген әдебиеттердегі мәліметтер бойынша, олардың қышқыл түзу белсенділігі мен бактериоцин түзу қабілетімен байланыстырады.

​

Бифидобактериялар

Бифидобактериялар – адамның ішек микрофлорасының негізгі өкілі. Ол балаларда барлық микрофлораның 90%, ал үлкендерде 68% құрайды.

Бифидобактерияларға адам организіміндегі қалыпты микрофлораның компоненттері болып табылады. Бифидобактериялар – анаэробты, пішіні бойынша вариабельді, грам - оң, спора түзбейтін сәл майысыңқырақ келген таяқшалар. Клетка соңы екі еселенген, жіңішкіреген немесе жуандау болады. Клеткалары жеке немесе қос, V- тәрізді, кейде цепочка бойымен немесе тізбекті орналасады. Бифидобактериялар көбіне тоқ ішекте болады. Балаларда жас ерекшелігіне қарай ішек микроорганизмдерінің көп бөлігін құрайды.

Лактобактерия және Бифидобактериялардың антоганистік активтілігі мен антибиотикалық сезімталдық қасиеті.

Пробиотикалық бактериялардың антоганистік әсері, төмендегі

қосылыстарға байланысты болады:

• Органикалық қышқылдарды түзу – сүт, сірке және прпопион, май қышқылдары; Сүт және сірке қышқылдарының әсері кеңінен зерттелінген. Қышқылдар мембрана арқылы еніп, нейтралды цитоплазмаға гидросил ионын бөледі, бұл клетканың тіршіліктік функцияларын тежейді.
• Бактериоцин және ингибиторлық протеиндер. Бактериоциндер – кейбір микроорганизмдер өндіретін, жақын туыстық микроорганизмдердің тіршілігін жойатын әсері бар белоктар. Бактериоциндер антибиотиктерге қарағанда, тар спектрлі белсенділікке ие болғанымен, оның әсері айқын көрінеді.
• Термолабильді және термостабильді жоғары және төмен молекулалы антибактериялық субстанциялар мен антибиотиктерді өндіруімен байланысты.

​

​

Сүт қышқыл бактериялар түзетін бактериоциндер екі топқа бөлінеді:

• I – тар спектрлі антибактериялық әсер көрсететін бактериоциндер: лактоцин В және F-27, амиловарин, педиоцин N 5P, термофиллин А, курвацин А, амиловарин L 471, энтерококцин.
• II –кең спектрлі антибактериялық әсер көрсететін бактериоциндер: педиоцин А, ацидоцин В, диацетин В1, курвацин FS47, лактицин 3147, плантарицин С, энтрококциндер, саливарцин, низин, саркацин 674, мутацин. Бұл топтағы бактериоциндер грам оң бактериялардың көптеген түрлерінің өсуін ингибирлейді, оның ішінде Listeria monocytogenes, Clostridium botilinum, Clostridium sporogenes, Staphylococcus aureus, Pediococcus acidolactici, Bacillus spp, Enterococcus faecalis.

Бұл бактериоциндердің көбісінің токсиндік әсері жоқ және иммуногенсіз.

• Қалыпты метобализм процесінде лактобактериялар сүт қышқылын, сутек асқын тотығын түзуге лизоцим және антибиотикалық белсенді заттар: реутерин, плантарицин, лактоцидин, лактолин өндіруге қабілетті. Лактобактериялар лизоцин, лектролин, низин, лактоцидин, ацидофилин сияқты бактериоцинді қоспаларды синтездейді. Лактобактериялар шіріту және іріңді шартты патогендердің өсуін тежейді.
• Бифидобактериялар органикалық май қышқылдарын түзуіне байланысты патогенді және шартты патогенді микроорганизмдерге қарсы жоғары антоганистік белсенділіке ие.

​

​

• Бифидобактериялардың сүт және сірке қышқылын өндіруі ішекте қышқыл реакцияны тудырып, патогенді, іріңді және газ түзуші микрофлораның көбеюіне кедергі жасап, организмнің физиологиялық функциясына оң әсер етеді.
• Төмен молекулалы антибактериялық субстанцияларға сутек асқын тотығы және диацетил жатады. Бұл екі субстанциялар кең көлемді патогенді және шартты патогенді микробтық белсенділікке ие.
• Қысқа тізбекті май қышқылымен түрлі органикалық қышқылдардың микробқа қарсы әсерімен қоса қалыпты микрофлорадағы антоганистік әрекетінің көрінуінде маңызды: сутегі асқын тотығы, микробты лизоциум және төмен молекулалы субстанциялар – лантибиотиктер мен микроциндер. Көптеген бактериялардың антибактериялық кең спектрлі антибиотикалық заттар синтездейтіні белгілі. Бұл – бактериоциндер. Сүт және сүт өнімдерінен бөлініп алынған сүт қышқыл бактерияларының Listeria Innocia т.б листерин түрлерінің (тамақ өнімдерін бұзатын) өсуін тежейтін кең спектрлі бактериоциндерді түзеді [7].

​

Құрамында Escherichia coli, Колибактерин бар препараттар. �Өндірістік штамдар. Комбинацияланған пробиотиктер.

​

• Escherihia coli – сәби ішегінде алғаш пайда болып, анаэробты микрооргаганизмдерге ортаны дайындайды, оттегіні сіңіреді.
• E.coli лактоза гидролизіне қатысады және белок пен көміртегі ажырауына, холестериннің метоболитикалық айналымына, майлы және шырышты қабаттар, В комплексінің витаминдерін, сонымен қатар биотинді, К витаминін, никотин және пантотен қышқылын синтездейді
• Энтерококкалар – ішекте10⁵-10⁷ КТБ/мл мөлшерінде нәжісте кездеседі және қалыпты жағдайда ішек таяқшаларының жалпы мөлшерінен аспайды. Энтерококкалар метаболизімі ашыту процесімен жүзеге асады, түрлі көміртектерді ферментациялап, сүт қышқылын түзеді, бірақ газ бөлмейді, рН 4,2-4,6 дейін төмендетеді. Кейбір жағдайда нитратты қалпына келтіреді, әдетте, лактозопозитивті.

​

Escherichia coli

Escherichia coli – липополисахариді, бактериологтардың айтуынша, клеткалық және гуморальды иммунитетің стимулденуін тудырады, нейтрофилокиндердің синтезін индуцирлей отырып, фагоциттердің әсерін реттейді және де иммунокомпанентті клеткалардың әсерлесуінде маңызды қоздырушы цитокиндерді (ФНО - α,IL-1,IL-6) синтездейді.

E.coli-дің липополисахариді иммунитеттің антиэндотоксинділігін қалыпты ұстап тұруда маңызды роль атқарады, ол микроорганизмдерді эндотоксинді шоктан қорғануын қамтамасыз етеді [26].

​

• Көптеген бактериялар табиғаты белокты пептидті антибиотикалық заттар синтездейді, бұлар туыс штамдарды өлтіреді немесе өсуін тежейді, кең спектрлі антибактериалды әсер ететіндіктен «бактериоциндер» деп аталады.
• Бұлардың биосинтезі ерекше плазмидалармен кодталып, көбінесе рибосомада жүреді.
• Бактериоциндер – жоғары молекулалы антибиотиктер. Мысалы, колицин m=50000-90000 Да. Бактериоциндер химиялық табиғатымен микробқа қарсы белсенділік спектрімен ерекшелінеді.
• Продуцент бойынша аталады: колицин, мегацин, лиоцин.

Бактериоциндердің түрлері

• Бірі төмен молекулалы салмағымен ерекшелінеді, центрифугалауда тұнбаға түспейді, трипсинге сезімтал термотұрақты және электронды микроскопта көрінбейді.
• Екіншілері жоғары молекулалы салмаққа ие, центрифугалауда тұнбаға түседі, трипсинге тұрақты, термолабильді, электронды микроскопта тек бір өскінді фаг бөлшектері сияқты көрінеді.

​

• Бактериоциндер түзетін грам - оң бактериялар: Bacillus, Clostridium, Streptococcus, Leuconostoc, Lactobacillus, Micrococcus, Corinobacterium, Micobacterium, Sarcina, Streptomyces бактериоцин тәрізді қоспа синтездейді.
• Сүт қышқыл бактериялар кең спектрлі бактериоциндер түзеді: курвацин, диацетин, лактококцин, ацидоцин, лактоцин, плантацин, плантарицин және т.б

​

Бақылау сұрақтар:

1. Пробиотикалық биотехнология нені зерттейді?

2. Лактобактериялар мен Бифидобактериялардың антоганистік активтілігі мен антибиотикалық сезімталдық қасиеті?

3. Құрамында лактобактериялары бар қандай препараттарды білесіз?

4. Құрамында Бифидобактериялары бар Қандай пробиотиктерді білесіз?

5.Құрамында Escherihia coli бар препараттардың қасиеті?

6. Өндірістік штамдардың қатары қандай?

​

�Ұсынылатын әдебиеттер:�

1. Бондаренко В.М., Мацулевич Т.В. Дисбактериоз кишечника как клинико- лабораторный синдром: современное состояние проблемы. - М., Гэотар-Медиа. - 2007.

2. Новик Г.И., Астопович Н.И., Самарцев А.А., Рябая Н.Е. //Микробиология. 1997. T. 66. №5. C. 621-627

3. Каширская Н. Ю. Значение пробиотиков и пребиотиков в регуляции кишечной микрофлоры // Руский мед.журнал. – 2000. - №13-14. –C.12-17

4. Ратникова И.А. Исследования микроорганизмов на способность к антиинтерфероновой активности // Известия АН РК, сер.мед. и биол. – 2000. №1.- C. 78-80.

​

​