58. Нормофлоры (пробиотики, микробиотики, эубиотики) - препараты на основе живых культур микроорганизмов-симбионтов. Характеристика. Резидентная микрофлора жкт, причины дисбактериоза.

Микрофлора человека составляет основу его микроэкологии, организм человека населяют примерно 500 видов бактерий, не считая вирусов, простейших, а также грибов. Нормальную флору принято рассматривать как совокупность микробиоценозов различных частей тела, контактирующих с внешней средой. Совокупность микробиоценозов обозначается как нормобиоценоз или эубиоз. Для здорового человека характерно состояние равновесия микроэкологии организма. В организме человека проживает 10¹⁴-10¹⁶ бактерий, т.е. бактериальных клеток значительно больше, чем клеток самого организма. Они составляют своеобразный «экстракорпоральный» (хорошо организованный) орган. Этот «орган», как и любой орган человека, имеет свои функции, критерии, показатели функционального состояния, т.е. нормы и отклонения от нее.

Велика защитная роль нормофлоры в обеспечении здоровья, поэтому нарушение равновесия между отдельными видами микроорганизмов в местах их постоянного обитания за счет более интенсивного размножения или гибели какого-либо вида может повлечь нарушение гомеостаза с соответствующими последствиями патологического характера. Дисбиотические состояния приводят к изменениям количественного и качественного состава нормофлоры человека.

Микроорганизмы индигенные (постоянные) и транзиторные (случайные), с которыми человек встречается в течение жизни, можно условно разделить на 4 группы:

1. микроорганизмы, не способные к длительному пребыванию в организме человека, нахождение которых в нем носит случай ный характер;

2. постоянные представители микрофлоры, приносящие несомненную пользу (бифидо-, лакто- и колибактерии);

3. условно-патогенные представители нормофлоры, которые при определенных условиях могут стать патогенными (стафилококки);

4. микроорганизмы - возбудители инфекционных заболеваний.

Рассматривая микрофлору желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) даже практически здорового человека, нельзя говорить об абсолютной норме.

Нормальная микрофлора кишечника в процессе эволюции приобрела исключительно важную роль в формировании колонизационной ре-зистентности организма. Одним из главных механизмов защиты от колонизации условно-патогенными и патогенными бактериями является присутствие в организме достаточного количества собственной полезной микрофлоры, к которой, в первую очередь, относятся лакта- и бифидобактерии. Молочнокислые бактерии (Lactobacteria) относятся к грампозитивным истинным бактериям, имеющим округлую форму (Streptococcus, Diplococcus) или палочковидную (lactocobacterium) форму. Молочнокислые кокки и многие бактерии располагаются в виде коротких или длинных цепочек. Те и другие не образуют пор, неподвижны, анаэробны.

Молочнокислые бактерии в кишечнике человека занимают одно из ведущих мест по своей численности среди других представителей бактериальной флоры. Бесспорно, что эти микроорганизмы играют первостепенную роль в симбиотических взаимоотношениях нормальной микрофлоры кишечника с макроорганизмом.

В процессе сбраживания сахара одни молочнокислые бактерии образуют в качестве главного продукта молочную кислоту. Поэтому их называют гомоферментными (одноферментными), другие - гетеро-ферментыми, продуцирующими в качестве основных продуктов молочную и уксусную кислоты, этанол, двуокись углерода и некоторые летучие вещества типа эфиров. Гомоферментативные бактерии включают S. lactis, S. cremoris, Lactobacterium casei, L. lactis и др. К гетеро-ферментым относят ароматообразующие бактерии, а также представителей бактерий из групп Betabacterium, Coli: - aerogenes и некоторые другие.

Имеются молочнокислые бактерии, развивающиеся при оптимальной температуре 25-35 °С (мезофилы), S.lactis, ароматообразующие бактерии; при 40-45 °С (термофилы) – L. lactis, L.. helventicum.

Нормальная микрофлора кишечника выполняет и регулирует многие функции организма, которые можно уподобить работе лаборатории, осуществляющей многие сотни биохимических процессов. Биомасса микробов, заселяющих кишечник взрослого человека, составляет 2,5-3 кг. В процессе их жизнедеятельности образуются органические кислоты, снижающие рН среды толстой кишки до 5,3-5,8, лизоцим и другие антибиотикоподобные вещества, обусловливающие антагонистическую активность этих бактерий по отношению к патогенной, гнилостной и газообразующей микрофлоре. В результате значительно снижается хроническое отравление организма продуктами гнилостного распада в кишечнике (индол, фенол, скатол). Представители нормофлоры в кишечнике конкурируют с патогенной флорой за аргинин, аспарагиновую кислоту, серии, за область обитания - экологические ниши. Таким образом, бифидо- и лактобактерии регулируют количественный и качественный состав нормальной микрофлоры кишечника, сдерживая рост и размножение в нем патогенных и условно-патогенных микробов.

Важна ферментопродуцирующая роль микрофлоры кишечника, имеющая большое значение в процессах пищеварения и метаболизма. Бактериальные протеазы гидролизуют белки и пептиды, последние под действием бактероидов гидролизуются до аминокислот и пептидных остатков. Одним из свойств нормофлоры является метаболизм азот- и углеродсодержащих соединений за счет микробных ферментов. Метаболизм мочевины в кишечнике происходит за счет микробных уреаз. Микрофлора кишечника участвует в деградации липидов и в их синтезе. Нормальная микрофлора принимает участие в рециркуляции желчных кислот и активно влияет на холестериновый и билирубиновый метаболизм. Бифидо- и лактобактерии, бактероиды, эубактерии способствуют всасыванию кальция, витамина Д, железа.

Эшерихии, бифидо- , лакто- и эубактерии выполняют витаминообразующую функцию (участвуют в синтезе и всасывании витаминов К, группы В, тиамина, биотина, цианкобаламина, фолиевой и никотиновой кислот). Кроме того, они способствуют синтезу незаменимых аминокислот, лучшему усвоению солей кальция, витамина Д. Метаболиты бифидо- и лактобактерии препятствуют микробному декарбоксилиро-ванию пищевого гистидина и повышению количества гистамина, т.е. обладают антианемическим, антирахитическим, антиаллергическим действием. Лактобактерии образуют молочную кислоту, продуцируют лизоцим, лизин, ацидофилин и др. Кишечная палочка способствует синтезу иммуноглобулинов, что препятствует развитию инфекции, вырабатывает канцеролитические вещества.

Большое значение имеет продуцирование анаэробами биологически-активных соединений - летучих жирных кислот, принимающих участие в рециркуляции и абсорбции ионов натрия, калия, кальция, магния, цинка, хлора, воды. Кишечная нормофлора способна разлагать белки до конечных продуктов распада (индол, фенол, скатол), утилизировать непереваренные пищевые субстраты, образуя органические кислоты, аминокислоты и другие соединения, которые нормализуют обмен веществ в организме. Микрофлора кишечника, в конечном счете, поддерживает водный, электролитный и кислотно-щелочной балансы организма.

Нормальная микрофлора кишечника играет важную роль в формировании и функционировании иммунной системы. В экспериментах на животных установлено, что пероральное введение бифидо- и лактобактерии повышает устойчивость к различным инфекциям, что дает возможность говорить об иммунопотенциирующей способности эубиотиков. Иммуностимулирующий эффект под воздействием нормофлоры проявляется усилением фагоцитарной активности макрофагов, моноцитов, синтезом цитокинов, стимуляцией клеточных иммунных механизмов защиты.

Нормальная микрофлора способствует пролиферации плазматических клеток. Бифидобактерии стимулируют синтез антител, лактобактерии повышают активность фагоцитов и лимфоцитов. Бактериальные модулины бифидо- и лактобактерии стимулируют лимфоидный аппарат, синтез иммуноглобулинов, интерферона, увеличивают уровень пропердина и комплемента, повышают активность лизоцима, способствуют уменьшению проницаемости сосудисто-тканевых барьеров для токсичных продуктов патогенных и условно-патогенных микроорганизмов, препятствуют транслокации бактерий во внутренние органы и кровь, уменьшают воспалительные процессы слизистой кишечника.

Анаэробные бактерии вырабатывают БАВ, как р-аланин, 5-амино-валериановая и гамма-аминомасляная кислоты, а также медиаторы, влияющие на функцию ЖКТ, печени, сердечно-сосудистой системы, кроветворение и обменные процессы. Продукты жизнедеятельности нормальной микрофлоры кишечника (в том числе пропеоновые бактерии) оказывают регулирующее действие на вегетативную нервную систему. Как «естественный биосорбент» нормальная микрофлора способна аккумулировать значительное количество различных токсических продуктов, включая металлы, фенолы, яды растительного и микробного происхождения, другие ксенобиотики. Деятельность нормальной микрофлоры кишечника делает организм менее зависимым от окружающей среды.

Положительными функциями нормальной микрофлоры кишечника являются:

1. Колонизационная резистентность;

2. Синтетическая функция - способность бактерий продуцировать витамины, гормоны, антибиотики;

3. Поддержание высокого уровня содержания лизоцима, секреторных иммуномодулинов, интерферона, важных для иммунологической резистентности;

4. Детоксикация экзогенных и эндогенных субстратов и метаболитов;

5. Обменная функция - участие бактерий в метаболизме белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, солей, желчных кислот и других жизненно важных веществ;

6. Пищеварительная - морфокинетическое влияние на слизистые оболочки, абсорбцию абиотических компонентов, транзит нутриентов, газовый состав, мышечный тонус кишечника, перистальтику кишечника, эвакуацию кишечного содержимого.

При определенных условиях микрофлора человека может оказать неблагоприятное влияние на жизнедеятельность и состояние организма человека. Возможно возникновение гнойно-воспалительных реакций, сенсибилизации организма со многими клиническими проявлениями аллергического порядка, формирование в организме банка плазмид и генов с проявлениями мутагенной и антимутагенной активности.

58. Нормофлоры в борьбе с дисбактериозом. Бифидобактерии, молочнокислые бактерии, непатогенные штаммы кишечной палочкй, образующей бактериоцины на основе нормофлоров. Получение готовых форм нормофлоров.

Велика защитная роль нормофлоры в обеспечении здоровья, поэтому нарушение равновесия между отдельными видами микроорганизмов в местах их постоянного обитания за счет более интенсивного размножения или гибели какого-либо вида может повлечь нарушение гомеостаза с соответствующими последствиями патологического характера. Дисбиотические состояния приводят к изменениям количественного и качественного состава нормофлоры человека.

Микроорганизмы эндогенные (постоянные) и транзиторные (случайные), с которыми человек встречается в течение жизни, можно условно разделить на 4 группы:

5. микроорганизмы, не способные к длительному пребыванию в организме человека, нахождение которых в нем носит случайный характер;

6. постоянные представители микрофлоры, приносящие несомненную пользу (бифидо-, лакто- и колибактерии);

7. условно-патогенные представители нормофлоры, которые при определенных условиях могут стать патогенными (стафилококки);

8. микроорганизмы - возбудители инфекционных заболеваний.

Рассматривая микрофлору желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) даже практически здорового человека, нельзя говорить об абсолютной норме.

Нормальная микрофлора кишечника в процессе эволюции приобрела исключительно важную роль в формировании колонизационной ре-зистентности организма. Одним из главных механизмов защиты от колонизации условно-патогенными и патогенными бактериями является присутствие в организме достаточного количества собственной полезной микрофлоры, к которой, в первую очередь, относятся лакта- и бифидобактерии. Молочнокислые бактерии (Lactobacteria) относятся к грампозитивным истинным бактериям, имеющим округлую форму (Streptococcus, Diplococcus) или палочковидную (lactocobacterium) форму. Молочнокислые кокки и многие бактерии располагаются в виде коротких или длинных цепочек. Те и другие не образуют пор, неподвижны, анаэробны.

Молочнокислые бактерии в кишечнике человека занимают одно из ведущих мест по своей численности среди других представителей бактериальной флоры. Бесспорно, что эти микроорганизмы играют первостепенную роль в симбиотических взаимоотношениях нормальной микрофлоры кишечника с макроорганизмом.

Нормальная микрофлора кишечника выполняет и регулирует многие функции организма, которые можно уподобить работе лаборатории, осуществляющей многие сотни биохимических процессов. Биомасса микробов, заселяющих кишечник взрослого человека, составляет 2,5-3 кг. В процессе их жизнедеятельности образуются органические кислоты, снижающие рН среды толстой кишки до 5,3-5,8, лизоцим и другие антибиотикоподобные вещества, обусловливающие антагонистическую активность этих бактерий по отношению к патогенной, гнилостной и газообразующей микрофлоре. Представители нормофлоры в кишечнике конкурируют с патогенной флорой за аргинин, аспарагиновую кислоту, серии, за область обитания - экологические ниши. Таким образом, бифидо- и лактобактерии регулируют количественный и качественный состав нормальной микрофлоры кишечника, сдерживая рост и размножение в нем патогенных и условно-патогенных микробов.

Микроорганизмы, составляющие нормофлору, представляют собой четкую морфологическую структуру в виде биопленки. Толщина ее 0,1 - 0,5мм. В ней содержится от нескольких сотен до нескольких тысяч микроколоний, образующихся как из анаэробных, так и аэробных бактерий.

Формирование биопленки создает для бактерий дополнительную защиту. Внутри биопленки бактерии более устойчивы к действию химических и физических факторов, влияющих на состояние нормальной микрофлоры. К ним относятся:

1)эндогенные:

а)секреторная функция организма;

б)гормональный фон;

в)кислотно-основное состояние;

2)экзогенные: условия жизни (климатические, бытовые, экологические).

Любые количественные или качественные изменения типичной для данного биотопа нормофлоры человека, возникающие в результате воздействия на макро- или микроорганизм различных неблагоприятных факторов приводят в дисбактериозу.

Для коррекции дисбактериоза необходимо устранить причину, вызвавшую его, затем использовать эубиотики(пробиотики) и пребиотики и симбиотики.

Пребиотики - это препараты немикробного происхождения, способные оказывать позитивный эффект на организм хозяина через селективную стимуляцию роста или метаболической активности нормальной микрофлоры кишечника, стимулирующие рост и размножение так называемых дружественных человеку бактерий. Это низкомолекулярные углеводы (фруктозо-олисахариды, инулин, лактулоза и др.), которые не должны подвергаться гидролизу пищеварительными ферментами.

Основные известные препараты:

- лактулоза - синтетический дисахарид. Микрофлора толстой кишки гидролизует лактулозу до молочной (в основном) и частично до муравьиной и уксусной кислот. Она способствует понижению рН содержимого толстого кишечника, снижению концентрации гнилостных бактерий, стимулирует перистальтику кишечника и усиливает рост бифидо- и лактобактерий;

- кальция пантотенат участвует в процессах ацетилирования и окисления в клетках, углеводном и жировом обменах, синтезе ацетилхолина, стимулирует образование кортикостероидов в коре надпочечников;

- лизоцим способствует нормализации нарушений микрофлоры. наиболее активен в отношении грамположительных патогенных и условнопатогенных бактерий. Лизоцим обладает бифидогенным, имунномоделирующим, противовоспалительным действием, улучшает пищеварение, стимулирует метаболические процессы и эритропоэ, проявляет синергизм со многими антибиотиками.

Симбиотики - комплексные препараты, содержащие пробиотик и пребиотик [4].

Пробиотики - это препараты нормальной микрофлоры человека. пробиотики имеют в своем составе живые клетки специально подобранных штаммов микроорганизмов растительного или животного происхождения; они выживают в условиях кишечного окружения, непатогенны, нетоксичны, стабильны в течение длительного срока хранения.

Механизм положительного влияния пробиотиков включает:

- подавление микробных патогенов за счет продукции антибактериальных веществ, конкуренции за лимитируемые питательные вещества и сайты адгезии на кишечной стенке;

- влияние на ферментативную активность кишечных микроорганизмов;

- стимуляцию иммунной системы макроорганизма.

В России производят в основном моновалентные препараты: бифидумбактерин (на основе Bifidobacterium bifidum), апилак (на основе Lactobacillis acidophillus), колибактерин (на основе кишечной палочки E. Coli M-17), лактобактерин (на основе Lactobacillus plantarum, fermentum). комплексные препараты, например бификол (Bifidobacterium и E. Coli M -17). За рубежом производя поливалентные (комплексные) препараты: симбиофтор, бификор, примадофилюс (содержит комплекс микроорганизмов симбионтов) и другие.

Они предназначены в основном для профилактики и лечения дисбактериоза. Особенно широко применяют в клинике детских болезней (при острой дизентерии, сальмонеллезе, эшерехиозе, вирусных диареях, диатезе и др.). При несформировавшейся микроэкологической системы ЖКТ у детей применение препаратов пробиотиков оказывается очень эффективным.

Препараты пробиотиков также применяют в комплексном лечении кишечных инфекций, энероколитах на фоне нарушения микрофлоры с дефицитом или полным отсутствием бифидофлоры и др.).

Пробиотики также назначаются ослабленным людям после соматических заболеваний и по завершении лечения антибиотиками, лицам преклонного возраста, так как у них в связи с изменением гормонального статуса уменьшается количество бифидо- и лактобактерий.

Действующим началом лактосодержащих препаратов являются живые лактобациллы, обладающие антагонистическим действием против широкого спектра патогенных и условнопатогенных бактерий за счет продукции кислот, перекиси водорода, лизоцима и антибиотическихвеществ. локтобациллы выделяют ферменты, витамины, способствуют пищеварению, улучшают обмен веществ, обладают иммуномоделирующим действием, нормализуя естественную резистентность организма. Лактосодержащие препараты целесообразно назначать детям и взрослым при лечении ОКИ, хрогических заболеваниях ЖКТ с выраженными дисбиотическими явлениями, особенно в случае дефицита лактофлоры или при использовании этих препаратов в комбинированной терапии с антибиотиками.

К лактосодержащим препаратам относится лактобактерин, апилакт, аципол, линекс, гастрофарм, биобактон.

Среди колисодержащих препаратов следует отметить колибактерин, лечебное действие которого обусловлено антагонистической активностью кишечной палочки в отношении патогенных и условнопатогенных микроорганизмов, включая шингеллы, сальмонеллы, протей и др., бификол и бифилор.

Препараты из апатогенных представителей других таксономических групп или микробных метаболитов. В этой группе относятся препараты из апатогенных представителей родов Bacillus, Aerococcus и Saccharomyces. Из спорообразующих бацилл готовят препараты бактисубтил, споробактерин, бактиспорин и биоспорин. Лечебное свойство споровых препаратов обусловлено их выраженными антагонистическими свойствами против широкого спектра патогенных и условнопатогенных бактерий, в том числе протеев, стафилококков и грибов рода Candida. Эти препараты содержат комплекс ферментов, стимулирующих пищеварение, способствуют лучшему усвоению пищи, содержат протеолитические и фибринолитические ферменты, чем способствуют очищению воспалительных очагов от некротических тканей. Наиболее известный представитель этой группы - это препарат Хилак-форте. Он содержит концентрат продуктов метаболизма бактерий тонкой и толстой кишки, в том числе метаболиты Lactobacillus acidophilus, L.helveticus, E-coli, Enterococcus faecalis, молочную и фосфорную кислоты, аминокислоты и другие вещества, способствущие нормализации рН, восстановлению водно-электролитного баланса, состава нормофлоры и поддержанию физиологической функции слизистой оболочки кишечника.

Технология получения пробиотиков

Необходимым условием массового производства препаратов пробиотиков является сохранение их стабильности в течение длительного времени. Бактерийные препараты, содержащие живые организмы, относятся к наименее стойким. На выживаемость микроорганизмов в сухих препаратах влияют следующие факторы:

- регламентированное содержание остаточной влаги;

- наличие защитных сред;

- хранение сухих препаратов в атмосфере, не содержащей кислород.

В целях защиты пробиотиков от кислой среды желудка на таблетированные и капсулированные формы наносят ацидорезистентные покрытия или проводят иммобилизацию бактерий на сорбенте.

Для получения препаратов пробиотиков необходимо иметь штаммы микроорганизма симбионта. Их выделяют из кишечного содержимого здоровых детей и взрослых. Эти штаммы должны обладать следующими свойствами:

- наличие полезного воздействия на организм хозяина, подтвержденным лабораторными исследованиями и клиническими наблюдениями;

- штаммы должны быть идентифицированы с учетом генетических признаков так как для получения пробиотиков разрешены штаммы только определенных видов микроорганизмов;

- при длительном использовании они не должны вызывать побочных эффектов. Штаммы не должны быть непатогенными и нетоксичными;

- наличие колонизационного потенциала, то есть сохранение в пищеварительном тракте до достижения максимального положительного действия (должны быть устойчивы к низким значениям рН, желчным кислотам, антимикробной субстанциям, продуцируемым индогеннлй микрофлорой с адгезией к эпителию соответствующих слизистых оболочек);

- наличие выраженной антагонистической активности по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам;

- наличие стабильных характеристик как в клиническом, так и в технологическом плане;

- наличие высокой скорости роста и размножения в условиях, близких к таковым в кишечном тракте;

- штаммы молочнокислых палочек должны продуцировать преимущественно L(+) - изомер молочной кислоты;

- при введении в больших количествах они должны обладать минимальной способностью к транслокации из просвета пищеварительного тракта во внутреннюю среду макроорганизма;

- наличие четкой физиолого-биохимической и генетической маркировки как для исключения фальсификации, так и для периодического контроля идентичности свойств исходных и производственных культур.

Удовлетворяющие всем этим требованиям штаммы поступают в контрольный институт, откуда их передают в фармацевтическое производство с соответствующими документами, отражающими их характеристики.

В заводских лабораториях штаммы высеивают на искусственные питательные среды, проверяют их соответствие паспортным данным (род, вид, биологические свойства). После этого их используют для получения препаратов пробиотиков. В условиях промышленного производства эти штаммы рассеивают и получают отдельные колонии, которые затем пересевают на агаризированные или жидкие питательные среды (например, молочнокислые бактерии хорошо растут в обезжиренном молоке).

Бифидобактерии, лактобациллы, энтерококки - это ауксотрофы. Они не могут сами синтезировать аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, витамины, поэтому их должна содержать питательная среда, в которой они выращиваются. Для культивирования этих бактерий используется сырье, разрешенное в пищевой промышленности, так как препарат, выращенный на этих средах, используется для внутреннего применения.

Источником аминокислот обычно служит белок молока (казеин), который гидролизуют с помощью ферментов (трипсина и пепсина) и получают, соответственно триптол или пептол. Как источник витаминов, а также пиримидиновых и пуриновых оснований используют дрожжевой экстракт, который получают из дрожжей Saccharomyces (пивных либо пекарстких). В качестве микроэлементов используют соли магния, марганца, цинка, которые добавляют в питательную среду для культивирования молочнокислых бактерий. Источником энергии служит лактоза или глюкоза.

Молочнокислые бактерии культивируют от 8 до 16часов, собирают штаммы в той фазе роста, при которой выживание клеток будет наиболее длительным. Это обеспечит длительное хранение полученного препарата.

После процесса культивирования получают бактериальную суспензию, содержащую в 1 мл 109 и более клеток. Эти клетки собирают, используя поточные центрифуги или сепараторы, в которой образуется похожая на сметану с кремовым оттенком масса со специфическим запахом кислого молока. Раствор криопротекторов (вещества белковой природы - обезжиренное молоко или желатин, углеводы - лактоза, сахароза) добавляют в проточную массу и получают густую суспензию клеток, которую разливают в ампулы.

Затем их замораживают в жидком азоте и подвергают лиофильной сушке. Сухая масса приобретает пузырчатый вид. Ее измельчают и определяют титр, в соответствии с которым вносят во флаконы или смешивают с культурой другого штамма.

Для увеличения сроков жизнеспособности бактерий показана сублимационная сушка, проходящая в условиях низкой температуры (-40⁰С) и глубокого вакуума.

Укупорку сухих биопрепаратов в виду их гигроскопичности производят под вакуумом или в токе инертного газа.

Форма выпуска - флаконы (бифидумбактерин), или ампулы (бификол), или капсулы («Нутролин В»), или пакетики (бифидумбактерин фирмы «Партнер»).

58. Пути создания высокоактивных продуцентов антибиотиков (плесневые грибы, актиномицеты, эубактерии). Биосинтез и оргсинтез в создании новых антибиотиков.

62.(2) Антибиотики как биотехнологические продукты. Пути создания высокоактивных продуцентов антибиотиков. Методы скрининга

Антибиотики вырабатываются микроорганизмами в результате совместного действия продуктов 10 - 30 генов, что усложняет использование генно-инженерных подходов для управления их синтезом. Однако данная проблема разрешима в тех случаях, когда синтез антибиотиков определяется мультиферментными комплексами, кодируемыми одним опероном (например, в случае антибиотиков пептидной природы). Это открывает новые перспективы в биотехническом получении антибиотиков. Внедрение соответствующих генов из одного микроорганизма в клетки другого близкородственного может приводить к получению "гибридного” антибиотика, обладающего новыми свойствами

Широко применяют антибиотики в медицине, сельском хозяйстве (для лечения, а также для улучшения роста и развития молодняка), в пищевой промышленности (консервирующие средства.

В борьбе с болезнетворными бактериями вместо антибиотиков иногда используют другую бактерию - антагонист патогенного штамма. Примером может служить дикий патогенный штамм бактерии Streptococcus mutans, разрушающий зубную эмаль и дентин. При введении в ротовую полость мутантного штамма этого же вида выделяется белковый продукт, губительный для дикого штамма. В данном случае бактерии-антагонисты выступают в роли биостерилизаторов.

Антибиотики - самый большой класс фармацевтических препаратов, которые синтезируются микроорганизмами. Некоторые из антибиотиков используют в сельском хозяйстве против различных сельскохозяйственных вредителей (например, полиоксин, баридакицин, косгалицин), другие - в медицинских целях (пенициллины, тетрациклины, цефалоспорин С и др.).

Шесть родов феламентозных грибов производят около 1000 различных антибиотиков. Много антибиотиков синтезируют актиномицеты (один только вид Streptomyces griscus производит более 50 антибиотиков). В практике реально используют небольшое число из известных пауке антибиотиков, производимых микроорганизмами. Это в первую очередь пенициллины и цефалоспорины, продуцируемые грибами родов Penicillum; стрептомицин, гентамицин, канамицин, эритромицин и тетрациклины, синтезируемые актиномицетами рода Streptomyces и бактериями родов Micromonospora и Bacillus, и некоторые другие.

До "эры" генной инженерии ценные для промышленности штаммы-продуценты антибиотиков с повышенной продуктивностью получали в основном с помощью мутагенеза и селекции природных микроорганизмов. Например, в результате селекции и улучшения техники ферментации промышленный выход пенициллина достиг 20 г/л, что в 10 тыс. раз выше уровня, который имелся в исходном штамме Penicillum chrysogenum.

Разработан также метод так называемого мутасинтеза, позволяющий получать модифицированные антибиотики. В этом случае используют мутантные штаммы-продуценты, в которых нарушен синтез определенных участков молекулы антибиотика. Для биосинтеза функционально-активного антибиотика в среду культивирования продуцента вносят аналоги этих участков. В связи с постепенным приобретением патогенными бактериями устойчивости к антибиотикам созданы методы внесения специальных модификаций в структуры антибиотиков, сохраняющие их антибактернальные эффекты. В настоящее время широко распространены полусинтетические антибиотики, например ампициллин, цефалексин, метициллин и др.

58. Программа «Геном человека», ее основные цели и задачи. Социальные аспекты. Полное секвенирование генома.

«Геном человека» — это широкомасштабная исследовательская программа, конечной целью которой является полное секвенирование генома человека. Различные ее направления включают:

1. построение генетических и физических карт всех хромосом человека с высоким разрешением;

2. секвенирование геномов различных модельных организмов типа Е. соіі, S. cerevisae, М. musculus;

3. создание компьютерных технологий для обработки и анализа данных по генетическому и физическому картированию и секвенированию ДНК;

4. информирование общественности по всем проблемам, связанным с получением и использованием данных по генетике человека,

5. изучение этических, правовых и социальных аспектов генетических исследований.

На этом пути уже достигнуты впечатляющие успехи.

Программа "Геном человека" существует и финансируется в России с 1989 года. Несмотря на серьезные экономические трудности, работы в этой области продолжаются и поныне. В США, которые осуществляют большую часть проводимых исследований по проекту "Геном Человека", финансирование началось с 1990 года. Помимо США и России в реализации проекта участвуют научные центры Западной Европы, Японии и некоторых других стран. Задача проекта заключается в том, чтобы картировать и установить последовательность около 80000 генов и трех миллиардов нуклеотидов, из которых состоит ДНК человека. Ее конечная цель состоит в определении нуклеотидной последовательности всего генома человека. Полученная обширная генетическая информация станет основой для более узких проектов исследования всех моногенных генетических заболеваний и послужит трамплином для изучения сложных наследственных патологий. За короткое время программа стала международной, ее проекты финансируются правительствами Великобритании, Франции, Канады, Германии и Японии. В настоящее время происходит кооперация и координация усилий многих государственных и межгосударственных агентств, частных компаний и некоммерческих исследовательских институтов. НGР — обширная программа, охватывающая множество различных направлений.

В США стоимость проекта на 15 лет составляет около трех миллиардов долларов. Его амбициозность сопоставима с проектами "Манхэттен" (разработка ядерной бомбы) и "Аполлон" (обеспечение полета на Луну). Небезынтересно, что в инициации и разработке проекта активное участие принимают исследовательские центры, ранее задействованные в разработке проекта "Манхэттен". Работа над реализацией программы «Геном человека» и контролирует ее Министерство энергетики (Department of Energy) совместно с Государственными институтами здоровья (National Institutes of Health) США.

Реализация проекта имеет серьезное значение для фундаментальной науки, поскольку значительно углубит знания об организации и функционировании генетического аппарата человека. Зная сходство и различие в строении ДНК человека и приматов, можно будет более точно реконструировать процесс антропогенеза.

Трудно переоценить его значение для медицинской практики. Уже сейчас разработаны десятки и еще больше на подходе новых тестов для ДНК-диагностики наследственных болезней человека. Отмечу, что, например, внедрение тестов, выявляющих болезнь Тея-Сакса, снизило рождаемость детей с этой патологией в США более чем на 90%.

Определение локализации и физической структуры генов, ответственных за возникновение тех или иных генетических нарушений человека, открывает возможности для исправления наследственного материала методами генетической терапии.

Следует также отметить, что осуществление проекта "Геном человека" сопряжено с революционизацией молекулярно-биологических технологий, которые впоследствии могут найти применение в диагностике и коррекции генетически детерминированных заболеваний, а также в промышленных биотехнологиях. Уже сейчас растет число частных фирм, которые вкладывают значительные ресурсы в развитие геномных исследований, предполагая получить грандиозные прибыли.

С самого начала своего существования НGР должна была решать этические, правовые и социальные проблемы, связанные с картированием и секвенированием генома человека, вырабатывать стратегию, тактику и разрабатывать законопроекты, гарантирующие ответственное использование информации по генетике человека. На самом деле НGР не ставит каких-либо принципиально новых этических, правовых или социальных вопросов, которые не возникали бы при проведении медико-генетических исследований в целом. Однако реализация НGР неизбежно приведет к идентификации большого числа генов различных заболеваний и к опреде-лению последовательности многих из них, и эта информация будет использоваться при разработке ДНК-диагностических тестов.

Здесь возникает множество новодов для беспокойства:

- Не будет ли генетическая информация использоваться для дискриминации людей при медицинском страховании, приеме на работу или иммиграции?

- Не приведет ли ее доступность к социальному неравенству?

- Все ли меры приняты, чтобы сохранить конфиденциальность персональной генетической информации?

- Как найти баланс между нуждами личности и общества?

- Обладают ли частнопрактикующие врачи и врачи, работающие в клиниках, достаточными знаниями по медицинской генетике, чтобы они могли разъяснить пациентам смысл конкретного генетического теста?

- Сможет ли генетическое консультирование уменьшить обеспокоенность обратившегося?

- Не скажется ли отрицательно доступность генетической информации на семейных отношениях?

- Можно ли надеяться на то, что удастся получить согласие на проведение диагностического теста у достаточно осведомленного пациента?

- Следует ли предлагать тестирование в том случае, когда данное наследственное заболевание неизлечимо?

- Как повысить образовательный уровень населения, чтобы оно понимало значение генетической информации?

На эти и многие другие вопросы, возникающие при изучении генетики человека, нет однозначных ответов. В США, в рамках подпрограммы по изучению этического, правового и социального аспектов генетических исследований организован целый ряд мероприятий: разработаны обучающие программы, проводятся семинары и выставки для студентов, учителей, врачей, общественности, адвокатов и судей; исследована возможность генетического тестирования муковисцидоза и наследственных форм рака молочной железы, яичников и толстой кишки, созданы две комиссии (по генетической информации и страхованию; по генетическому тестированию) для исчерпывающего изучения конкретных вопросов; разрабатываются предложения для выработки федеральных законов США, которые обеспечивали бы конфиденциальность генетической информации, получаемой при идентификации личности.

На основе этой программы и других исследований были сформулированы пять основных принципов, которыми следует руководствоваться при использовании генетической информации и в работе генетических консультаций:

- право на автономию,

- конфиденциальность,

- справедливость,

- беспристрастность

- качество.

Концепция права на автономию в данном случае означает необходимость соблюдения прав человека, обращающегося в генетическую консультацию. Например, генетическое тестирование должно проводиться добровольно и только после того, как пациент в достаточной степени информирован; тестированию должны подвергаться лишь лица, относящиеся к группе риска; тестируемые должны сами решать, будут ли они знакомиться с результатами теста. Консультируемые должны быть хорошо осведомлены о всех особенностях теста: его прогностической ценности, медицинских аспектах, характере терапии, если она возможна.

Обычно считается, что генетическая информация отличается от других видов личностной информации, поэтому необходимо предусмотреть особые меры предосторожности, гарантирующие ее конфиденциальность. Справедливость и беспристрастность — это довольно близкие понятия. Достигнуто соглашение, что генетическое консультирование должно быть доступно всем, кто в нем нуждается. Как и в случае социальных и медицинских программ, необходимо защитить права умственно неполноценных пациентов и детей. Что касается качества, то тестирование должны проводить высококвалифицированные сотрудники, используя при этом надлежащие методы и средства; все этапы должны соответствующим образом контролироваться, чтобы гарантировать правильность их использования.