Молочнокислые бактерии в кишечнике человека это

Молочнокислые пробиотические бактерии можно широко использовать для профилактики и лечения больных с различными заболеваниями (острыми и хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей, для восстановления кишечного микробиоценоза

Молочнокислые бактерии — общее название бактерий семейства Lactobacillaceae, основным свойством которых является способность образовывать молочную кислоту в качестве основного продукта брожения [1]. Молочная кислота положительно влияет на перистальтику кишечника человека, уменьшает метеоризм, а также способна оказывать стимулирующее действие на секреторную деятельность слюнных желез; в ее присутствии улучшается усвоение кальция, фосфора и железа [2, 3]. Молочнокислые бактерии не участвуют в возникновении каких-либо патологических процессов, напротив, они оказывают положительный эффект на жизнедеятельность человеческого организма [4]. Большинство молочнокислых бактерий — пробиотические штаммы, изолированные из кишечной флоры здорового человека (бифидо- и лактобактерии), сохраняющие жизнеспособность при прохождении через желудочно-кишечный тракт и благоприятно действующие на здоровье человека, что подтверждено клиническими испытаниями. Их вводят в состав лекарственных препаратов, пищевых добавок, а в последнее время — и кисломолочных продуктов. Современные тенденции таковы, что конечные формы обогащенных таким образом продуктов также должны иметь клинически доказанные положительные эффекты на организм человека.

В настоящее время известны разнообразные положительные эффекты молочнокислых пробиотических бактерий, подтвержденные многочисленными клиническими исследованиями. Прежде всего необходимо отметить, что эти бактерии играют важную роль в поддержании колонизационной резистентности, то есть оказывают выраженную антагонистическую активность в отношении патогенных микроорганизмов, продуцируя различные органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины [5]. Некоторые представители молочнокислых пробиотических бактерий (например, L. acidophilus) вырабатывают высокоактивную перекись водорода, благодаря чему оказывают выраженное вирусоцидное действие в отношении вируса иммунодефицита человека [6].

Несмотря на то, что еще в начале прошлого века И. И. Мечников предположил, что молочнокислые бактерии способны повышать устойчивость организма человека к различным заболеваниям, лишь в последние десятилетия была доказана теория об иммуномодулирующем влиянии этих микроорганизмов. Было установлено, что некоторые штаммы молочнокислых бактерий способны оказывать иммуностимулирующее действие, способствуя выработке в кишечнике цитокинов (в том числе интерлейкинов-1, 6, 10, фактора некроза опухоли альфа), антител, стимулировать синтез интерферона гамма лимфоцитами, а также повышать активность фагоцитов и естественных клеток-киллеров (NK-клеток) [6–9]. Таким образом, была доказана способность пробиотиков усиливать устойчивость организма человека к определенным заболеваниям. Так, молочнокислые пробиотические бактерии эффективны для профилактики широко распространенных зимних инфекций, обусловленных различными респираторными вирусами. Существуют данные, что при употреблении L. bulgaricus OLL1073R-1 в составе йогуртов снижается риск заражения простудными заболеваниями у пожилых людей, так как этот штамм дополняет естественную активность NK-клеток [10]. В исследовании, включавшем более 1000 взрослых добровольцев, было показано снижение продолжительности острых респираторных заболеваний у лиц, в течение 3 месяцев употреблявших ежедневно по 200 мл кисломолочного пробиотического продукта (Actimel), который содержит штамм L. casei DN-114001 [11]. Положительный эффект сохранялся даже спустя месяц после окончания приема. Американскими исследователями была предпринята попытка определить, как влияет употребление молочнокислых пробиотических бактерий на инфекционные заболевания у детей. В группе, получавшей L. casei DN-114001 (Actimel), заболеваемость была достоверно ниже, чем при употреблении плацебо [12]. Похожие данные были получены и российскими учеными [13].

Человеческому организму постоянно приходится адаптироваться в ответ на изменения, связанные с влиянием факторов окружающей среды и образа жизни. Старение, стресс, интенсивные физические тренировки, проживание в мегаполисе и даже холодная погода — все это негативно влияет на организм человека. Последнее подтверждают эпидемиологические данные о том, что число респираторных заболеваний и диарей в зимние месяцы увеличивается. S. Nagata и соавт. провели исследование для оценки эффективности приема кисломолочных продуктов, содержащих L. casei Shirota, при норовирусных гастроэнтеритах в зимний период у пожилых людей (средний возраст пациентов — 84 года). Установлено, что непрерывный прием кисломолочного продукта с L. casei Shirota уменьшает выраженность и длительность проявления симптомов лихорадки, вызванной норовирусным гастроэнтеритом, а также корректирует дисбаланс кишечной микрофлоры, свойственный пожилым людям [14].

Прием молочнокислых пробиотических бактерий эффективен и при диареях. Так, в восьми рандомизированных плацебо-контролируемых исследованиях с общим числом участников 988 человек была изучена эффективность продуктов питания, содержащих L. rhamnosus GG, при острых кишечных инфекциях (ОКИ). Было получено достоверное сокращение сроков проявления клинических симптомов ОКИ в среднем с 3,5 до 2,5 дней, по сравнению с группой пациентов, получавших плацебо [15, 16]. В работах профессора А. В. Горелова и соавт. показана клиническая эффективность L. casei DN-114001 (Actimel) в комплексной терапии ОКИ у детей старше 3 лет — длительность лихорадки, диарейного синдрома и сроки госпитализации у детей, его употреблявших, были достоверно меньше по сравнению с детьми, получавшими плацебо [17].

Еще одним направлением, при котором доказана эффективность молочнокислых пробиотических бактерий, является антибиотик-ассоциированная диарея (ААД), которая возникает при нарушении состава и активности нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека. У взрослых для профилактики ААД, вызванной Clostridium difficile, хорошую эффективность показал прием Actimel, содержащего пробиотический штамм L. сasei DN 114001 [18]. У детей молочнокислые бактерии, принимаемые внутрь, способны предотвращать возникновение диарей или уменьшать побочные эффекты, связанные с приемом антибиотиков (например, амоксициллина) [19]. Выявлено положительное влияние штамма L. сasei DN 114001 и при проведении эрадикационной терапии инфекции H. pylori у детей [20].

Читайте также:  Черные вкрапления в кале у грудничка

Иммуномодулирующие свойства молочнокислых бактерий способны уравновесить дисбаланс в иммунных реакциях, вызывающих аллергические реакции у детей. При употреблении детьми с аллергией кисломолочных продуктов, содержащих L. gasseri CECT5714 и L. coryniformis CECT5711, в течение 3 месяцев выявлено значительное снижение уровня IgE в плазме крови и существенное увеличение CD 4+ /CD 25+ T-регуляторных клеток, секреторного IgA и NK-клеток. Таким образом, употребление молочнокислых пробиотических бактерий способно благотворно влиять на иммунные параметры, участвующие в аллергической реакции [21].

Молочнокислые пробиотические бактерии положительно влияют на уровень холестерина в сыворотке крови — в некоторых исследованиях показано, что при их употреблении происходит снижение общего холестерина и липопротеинов низкой плотности, улучшение функции печени [22, 23].

Наконец, нормализация кишечной микрофлоры способствует нормализации кишечного пассажа. Было показано, что регулярный прием Bifidobacterium animalis DN-173 010 (Активиа) пациентами с синдромом раздраженного кишечника, сопровождающегося запорами, уменьшает время транзита по кишечнику, увеличивает частоту дефекаций и улучшает качество жизни таких пациентов [24–27].

Таким образом, молочнокислые пробиотические бактерии можно широко использовать для профилактики и лечения больных с различными заболеваниями (острыми и хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей, для восстановления кишечного микробиоценоза и др.). Форма приема этих микроорганизмов разнообразна (кисломолочные продукты, лекарственные препараты, биологически активные добавки), причем при выборе необходимо руководствоваться прежде всего тем, что положительное действие на организм человека должно быть клинически доказано не только для самих молочнокислых пробиотических бактерий, но и для готовых продуктов, содержащих эти бактерии.

Литература

С. В. Николаева, кандидат медицинских наук

ФБУН Центральный НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора, Москва

Молочнокислые бактерии известны благодаря способности перерабатывать сахар в молочную кислоту. Этот процесс издавна применялся людьми для консервации продуктов питания, приготовления кормов, изготовления разнообразных молочных продуктов, вина.

Характеристика бактерий

Молочнокислые бактерии являются грамположительными анаэробами. Это означает, что для окислительных процессов и обмена веществ им не требуется кислород. Молочнокислые бактерии относятся к группе (семейству) Lactobacillaceae, которое включает в себя:

• подсемейство Lactobacilleae (включает род Lactobacillus);
• подсемейство Streptococceae (включает роды Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus).

Первые два рода наиболее значимы для человека и его хозяйственной деятельности. Несмотря на близкое родство, представителей отряда Lactobacillales наподобие пневмонийных стрептококков обычно не относят к группе молочнокислых бактерий. А полезные бифидобактерии или микробы из рода Bacillus, являющиеся спорообразующими аэробами, иногда причисляют к группе лактобактерий из-за сходства в углеводном обмене и их роли в пищевой промышленности.

Классификация

Классификация молочнокислых бактерий разработана недостаточно. По характеру выделяемых продуктов брожения их разделяют на две группы.

• Гомоферментативные. В результате сбраживания углеводов выделяется в основном молочная кислота. В малых количествах процессу сопутствуют янтарная и фумаровая кислоты, углекислый газ и этанол.
• Гетероферментативные также образуют в результате разложения углеводов молочную кислоту. Наравне с этим примерно половину сахаров они используют на производство уксусной кислоты, диоксида углерода и этанола.

Классификация по форме затруднена, поскольку молочнокислые бактерии относятся к группе изменчивых микроорганизмов. Форма микробной клетки зависит от возраста бактерии, химической среды и условий обитания. Для определения вида лактобактериям создают конкретные условия, используют стандартную среду и проводят исследование культуры в определенном возрасте. Также оценивают тип сбраживания углеводов, потребность в источниках питания, оптическое вращение молекулы молочной кислоты.

Стрептококки

Виды рода Streptococcus по типу брожения относятся к гомоферментативным. При сбраживании более 90% исходных сахаров они превращают в молочную кислоту и лишь малое их количество — в уксусную кислоту и спирт. Наиболее известными представителями являются культуры:

• Str. lactis.
• Str. citrovorus.
• Str. diacetilactis.
• Str. paracitrovorus.
• Str. thermophilus.
• Str. cremoris.
• Str. liquefaciens.

Лактобациллы

В молочной промышленности лактобациллами называют молочнокислые палочки. Они сквашивают молоко намного быстрее, чем кокковые формы, достигая более низких значений рН (около 3,5). Оптимальное развитие лактобациллы показывают в условиях кислой среды с пониженным содержанием кислорода. В природе эти бактерии обитают на поверхности растений, выделяются из слюны и пищеварительного тракта человека и животных.

Отмечено, что стерильно выдоенное молоко не содержит молочнокислых палочек – они поступают в него из внешней среды. Лактобациллы выдерживают кратковременную пастеризацию, но погибают при высоких температурах стерилизации. Поэтому в пастеризованном молоке молочнокислые бактерии значительно снижены, но все-таки присутствуют. Самые распространенные представители рода Lactobacterium:

• L. bulgaricum.
• L. casei.
• L. plantarum.
• L. acidophilum.
• L. brevis.

Основные свойства

Кокковые формы лактобацилл имеют диаметр 0,6 – 1,1 мкм. В культуре кокки расположены одиночно, сдвоенно или цепочками различной длины. Палочки очень вариабельны по форме: от шаровидных до нитевидных форм длиной от 0,7 до 8,0 мкм, одиночные или в цепочках. На морфологию клеток значительно влияет химический состав среды обитания. Молочнокислые бактерии, фото которых представлено ниже, выделены из йогуртовой закваски.

Размножаются лактобактерии в основном делением, описаны случаи перешнуровывания клетки и размножения с помощью гонидий. Доказано наличие фильтрующихся форм и процесса спорообразования.

Где обитают молочнокислые бактерии

Лактобактерии не могут самостоятельно синтезировать аминокислоты и некоторые витамины. По этой причине их нет ни в почве, ни в воде. В естественных условиях их выделяют из содержимого кишечника человека и животных, с поверхности растений. Оптимальной средой для жизнедеятельности молочнокислых бактерий является молоко и молочные продукты.

Источники питания для лактобактерий — это моно- и дисахариды. Некоторые разновидности сбраживают полисахариды, например, декстрозу. Также в качестве источника энергии эти микроорганизмы при определенных условиях используют органические кислоты: яблочную, уксусную, пировиноградную, муравьиную, фумаровую и лимонную. При отсутствии углеродсодержащих субстратов для питания могут перерабатывать аминокислоты.

Молочнокислые бактерии не способны к синтезу органического азота, поэтому требовательны к его содержанию в питательной среде. Также нуждаются они в витаминах, особенно в пуриновых основаниях: биотине, тиамине, пантотеновой, фолиевой кислотах. Все формы лактобацилл устойчивы к повышенной концентрации спирта. При этом они медленнее размножаются, но дольше живут. Так, в осветленных винах молочнокислые бактерии сохраняются до 7 месяцев.

Микроб является мезофильным, реже термофильным. Оптимальная температура для жизнедеятельности составляет + 25 °С. + 30 °С. При + 15 °С брожение значительно замедляется, а при + 45 °С лактобациллы перестают размножаться. Среда обитания молочнокислых бактерий может быть как кислородной, так и без доступа воздуха. Кислород им не нужен, в большинстве случаев он угнетает развитие микробов и препятствует нормальному процессу брожения.

Молочнокислое брожение

Молочнокислым брожением называется процесс анаэробного окисления углеводов, при котором выделяется молочная кислота. В результате молочнокислого брожения бактерии получают энергию, реализуемую для роста и размножения в безкислородных условиях. При этом лактобактерии снижают рН до значений ниже 5, подавляя рост других микроорганизмов.

Гетероферментативное брожение – более сложный процесс. В зависимости от условий и микробной культуры из углеводов образуется различное сочетание молочной и уксусной кислоты с выделением диоксида углерода и этанола.

Молочнокислое брожение в чистом виде применяют в химической промышленности для получения молочной кислоты. Ее широко используют для выделки кожи, в красильном производстве, в фармацевтике, при изготовлении пластмассы и стиральных порошков. В пищевой промышленности молочная кислота требуется для производства кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

Не всегда молочнокислое брожение полезно для человеческой деятельности. Самопроизвольно возникающий процесс, начинающийся в молоке, вине, безалкогольных напитках, приводит к порче продуктов. Органолептически это выражается в прокисании, помутнении и ослизнении субстрата.

Пищевая промышленность и лактобактерии

Для производства и консервации различных продуктов широко используются молочнокислые бактерии. Значение их особенно велико в молочном деле.

Для производства кефира и кумыса применяют культуры, которые, кроме молочнокислого, обеспечивают и спиртовое брожение. Закваску готовят на основе кефирных зерен, являющихся источником обширного сообщества еще до конца не изученных микроорганизмов (молочнокислые палочки и стрептококки, микрококки и дрожжи).

В процессе изготовления сыров молочнокислые бактерии работают на первом этапе, обеспечивая сворачивание казеина, затем их сменяют пропионовокислые микроорганизмы.

Для получения кисломолочного масла в сливки вносят культуру Str. lactis, Str. cremoris и Leuconostoc cremoris. При добавлении в гомогенезированное молоко L. bulgaricus и Str. thermophilus получают йогурт.

В производстве творога и сыров немецкой группы в молоко вносят закваски, содержащие Str. lactis или L. bulgaricus и Str. thermophilus. А для изготовления твердых сыров на стадии созревания используют культуру L. casei и Str. lactis.

При производстве вин широко применяют три рода лактобактерий: Lactobacillus, Pediococcus, Leuconostoc. В основном это гетероферментативные кокки, обеспечивающие брожение по яблочно-молочному типу в высококислотных винах. При этом они сбраживают яблочную кислоту и не затрагивают другие химические компоненты вина. Лактобактерии могут испортить напиток, вызвав молочнокислое брожение. В результате появляются такие пороки вина, как прогоркание, ожирение, разложение винной кислоты.

В хлебе обнаруживают около 70 вкусовых и ароматических веществ, среди них 28 кислот, 11 спиртов, 28 карбонильных соединений, 6 эфиров, метилмеркаптан и аммиак. Молочнокислые бактерии принимают участие в образовании большинства из них. Наибольшее значение лактобациллы имеют для производства ржаного хлеба. Закваска придает тесту упругость, разрыхляет его и способствует подъему. Кислотность теста – важный показатель качества. При производстве пшеничного хлеба лактобактерии играют незначительную роль, в основном процесс зависит от дрожжевых культур. Основными составляющими молочнокислых заквасок для подготовки теста являются L. brevis, L. plantarum и L. fermenti.

Молочнокислые бактерии применяются при изготовлении салями и сервелата, других колбасных изделий, при созревании рыбы слабого посола. Молочная кислота ускоряет процесс консервирования и придает продуктам ценные вкусовые качества.

• Биологическое консервирование овощей и фруктов.

Заготовки проводятся по тому же принципу, что и силосование корма. Углеводы растений под воздействием молочнокислых бактерий превращаются в молочную и уксусную кислоты, которые являются прекрасными консервантами.

Роль в сельском хозяйстве

Силосование корма – это лучший способ заготовки и сохранения зеленой массы. Для создания необходимых условий исходное сырье (траву, зеленую массу кукурузы, ботву) укладывают в специальные силосные ямы, тщательно утрамбовывают и накрывают слоем земли. При этом создаются условия, в которых основная часть микробов погибает, а молочнокислые бактерии перерабатывают углеводы растений до тех пор, пока концентрация молочной кислоты не составит 60 % и более, а кислотность силоса не достигнет рН 4.5. Кроме молочной, в силосе накапливается и уксусная кислота. Для завершения процесса требуется около одного месяца.

Микрофлора в кишечнике человека

В кишечном тракте человека обитает множество молочнокислых микроорганизмов, называемых лакто- и бифидобактериями. Продукт их метаболизма — молочная кислота — обладает рядом положительных моментов.

• Стимулирует перистальтику кишечника.
• Уменьшает газообразование.
• Стимулирует выделение пищеварительных соков.
• Улучшает усвояемость кальция, фосфора и железа.

Кроме того, лактобактерии обладают способностью противостоять различным патогенным микробам. За счет выработки биологически активных веществ (органические кислоты, перекись водорода, антибиотики и бактериоцины) происходит вытеснение опасных для деятельности кишечника микроорганизмов. Если в содержимом химуса молочнокислые бактерии снижены по количеству, то их место занимает условно-патогенная микрофлора. На основе выделенных из кишечника человека и животных штаммов разработаны лекарства, улучшающие состояние больного при многих инфекциях.

Что такое пробиотики

В настоящее время пробиотики – класс лекарственных препаратов, направленный на восстановление естественной среды организма. Многолетние изучения доказали эффективность применения пробиотиков (в том числе и лактобактерий) в различных клинических случаях.

Молочнокислые пробиотические бактерии широко применяются в медицине для профилактики и лечения острых и хронических заболеваний кишечника, дыхательных путей, для восстановления кишечной микрофлоры и стимуляции иммунитета. Принимать культуры пробиотиков можно как в виде таблеток и порошков, так и в натуральном виде (кефир, простокваша, ацидофильное молоко, йогурты и другие продукты молочной промышленности).

В организме бактерии выполняют множество полезных функций. Прежде всего, кисломолочные бактерии поддерживают оптимальный баланс кислотности в кишечнике благодаря своей способности вырабатывать уксусную и молочную кислоту.

Кроме того, они способствуют нормализации защитной функции кишечника, что помогает человеку справиться с различными болезнетворными бактериями и прочими микроорганизмами. Молочнокислые бактерии благотворно влияют на печень через подавление повышенной активности метаболитов.

Помимо уксусной и молочной кислоты эти полезные микроорганизмы способны вырабатывать такие летучие соединения как сероводород и перекись водорода, которые эффективно подавляют различные кишечные инфекции.

Множество проведенных исследований доказали, что кислотоустойчивые бактерии, к которым относятся молочнокислые микроорганизмы, производят множество микроэлементов и витаминов, которые способствуют оздоровлению организма в целом. При взаимодействии с другими веществами и между собой они выделяют ферменты, необходимые для нормального обменного процесса и пищеварения, а также лучшего усвоения питательных веществ.

Особый интерес среди всего разнообразия молочнокислых бактерий представляют микроорганизмы семейства Lactobacillaccae и семейства Slreptocuccaccae. Последние широко применяются при изготовлении различных кисломолочных продуктов: сметаны, йогурта с фруктовыми наполнителями, а также творога. Такие молочнокислые бактерии как ацидофильная палочка, легко приживаются на стенках кишечника и препятствуют делению гнилостных бактерий, вредных для здоровья человека.

Для того чтобы ваш организм мог самостоятельно поддерживать необходимые условия для размножения данных микроорганизмов, особых усилий не требуется. Достаточно придерживаться здорового рациона питания. К сожалению, современный мир устроен так, что выполнить данное условие непросто. Вся проблема в том, что, несмотря на полноценное питание, не все продукты из ежедневного рациона соответствуют стандартам качества.

Кроме неправильного питания, на кишечную микрофлору пагубно влияют такие факторы как постоянное стрессовое состояние, злоупотребление спиртными напитками и курение, а также длительное лечение антибиотиками.

Восстановить здоровую микрофлору в кишечнике можно, употребляя в пищу домашние молоко, простоквашу, сметану, творог или кефир. Можно воспользоваться магазинными молочнокислыми продуктами, однако пользы от них будет значительно меньше.

В зависимости от вида, молочнокислые бактерии способны по-разному влиять на состояние иммунной системы. К примеру, бифидобактерии, в отличие от лактобактерий, тормозят иммунный ответ. Поэтому, прежде чем покупать кисломолочные продукты, обратите внимание на то, какие именно кисломолочные бактерии они содержат в своем составе.

С использованием молочнокислых микроорганизмов изготавливается множество лекарственных средств, которые назначаются при таких нарушениях деятельности пищеварительной системы как дисбактериоз, пищевое отравление, диарея и прочие.