Новосибирский государственный аграрный университет

Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2006 год, Том 3, выпуск 2), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника

В природных условиях на нашей планете микроорганизмы постоянно осуществляют биодеградацию органических веществ в минеральные, обеспечивая круговорот биогенных элементов. Эти процессы не контролируются человеком, они протекают «стихийно», под влиянием целого ряда биотических и абиотических факторов. В настоящее время достигнуты значительные успехи в управлении микробиологическими процессами в условиях промышленного культивирования, когда производятся биологически активные вещества, применяемые в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве (антибиотики, витамины, аминокислоты, ферменты, токсины). Микроорганизмы неразрывно связаны с организмом человека и невозможно представить себе его существование без микробной биопленки, покрывающей кожные покровы снаружи и слизистые оболочки изнутри. Микробная колонизация представляет собой одно из явлений, наблюдаемых в природе, при расселении микроорганизмов на различных субстратах. Она находится в тесном функциональном взаимодействии с организмом хозяина, обеспечивая его естественную резистентность. Естественная резистентность организма относится к числу важнейших интегральных, функциональных характеристик организма. Она базируется на неспецифических и  специфических механизмах, которые сформировались в процессе эволюции, закреплены естественным отбором и которые обуславливают адаптивную норму реакции того или иного индивидуума или вида в целом (Шмальгаузен И.И., 1968). Естественную резистентность организма можно рассматривать в качестве одного из основных критериев эффективности процесса адаптации, его качественного состояния в той или иной ситуации, которая не соответствует гено-фенотипическим особенностям биосистемы (Казначеев В.П., 1973).
В последние десятилетия целый ряд работ посвящен исследованию роли микрофлоры в организме человека, в том числе в толстом кишечнике. У здоровых людей микрофлора толстого кишечника стабильна, популяции однородны и различия в колонизации носят лишь количественный характер (Куваева И.Б., 1993, Новак Г.И., 1998). Микроорганизмы кишечника обладают большей гибкостью физиологических процессов, чем сам организм, так как им необходима высокая способность к адаптации. Это определяется их малыми размерами и, следовательно, небольшим содержанием в микробной клетки белковых молекул. Поэтому ненужные в данный момент ферменты не могут содержаться «про запас». Ряд ферментов микроорганизмов, служащих для переработки питательных веществ, синтезируются только тогда, когда соответствующее вещество появляется вблизи клетки. У животных и человека изменения обмена веществ относительно жестко ограничены имеющимся набором ферментов. В процессе индивидуального развития состав ферментов у них,несомненно, меняется, однако, при изменении условий внешней среды такие изменения весьма незначитьельны.
Индуцибельные микробные ферменты играют значительно большую роль у микроорганизмов, чем у других живых существ. Каждое из множества разнообразных веществ создается в микробной клетке в строго необходимых для роста пропорциях, в результате ферментативных реакций. Координация химических превращений, обеспечивающая экономность метаболизма, осуществляется у микроорганизмов тремя основными механизмами: регуляцией активности ферментов, в том числе путем ретроингибирования; регуляцией объема синтеза ферментов (индукция и репрессия биосинтеза ферментов); катаболитные репрессии.
Из раздела учебника для медицинских вузов «физиология пищеварения» известно, что в толстом кишечнике человека происходит всасывание воды и минеральных веществ и крайне низкое всасывание остатков органических компонентов, переваренных в тонком кишечнике. Собственные ферментативные системы организма в толстом кишечнике практически неактивны, так как основное их место действия  - тонкий кишечник.
Кроме ферментативной роли микроорганизмов в переваривании остатков питательных веществ, образовании кислых продуктов брожения и конечных продуктов распада белка, сапрофиты толстого кишечника синтезируют биологически активные вещества, принимая участие в целом в обмене веществ организма. Через эпителиоциты происходит связь между организмом и внешней для него микробиальной средой, заселяющей кишечник. Одновременно идет переваривание и самого микробного белка, переваримость которого высока и находится почти на уровне белка молока – казеина. По своей биохимической структуре микробный белок стоит ближе к животному, нежели к растительному, поскольку переваримость растительных белков достигает 60-70%. Несомненна и роль микрофлоры в стимуляции развития иммунной системы (Ленцлер А.А., Ленцлер Х.П., 1988).
Таким образом, важная роль в пищеварительных функциях организма человека принадлежит микроорганизмам - симбионтам. В норме между макро - и микроорганизмами существует состояние динамического равновесия, закрепившееся  в процессе длительной эволюции. Наибольшее количество микроорганизмов, находясь в толстом кишечнике, участвуют в разнообразных функциях: полноценном переваривании остатков пищевых компонентов, подавлении токсигенных микробов, стимуляции перистальтики, нормализации процессов всасывания воды и газообразования, синтезе аминокислот и витаминов В, К, аккумуляции и усвоении солей кальция, железа, и др. (Блохина И.Н., Дорофейчук В.Г., 1979 г., Рябчук Ф.Н. и др., 1988г.). Доказана роль нормальной микрофлоры в поддержании иммунного статуса здорового организма (Насонова Т.А., Мальцев В.Н. 1983, Гончарова Г.И. и др. 1988, Покровский В.И. 1999 г.).
Представление о нормальном составе микрофлоры (т.е. об эубиозе) включает в себя понятие о количественном и качественном равновесии отдельных групп микроорганизмов, заселяющих те или иные экологические ниши организма человека. Когда речь идет о микроценозе кишечника, то это соотношение сдвигается в пользу анаэробной аспоргенной грамположительной флоры – бифидобактерий и бактероидов. Именно они должны составлять 90% от общего числа микробов в кишечнике и являются облигатной или резидентной флорой (Покровский В.И. 1999). Род Bifidobacterium образован полиморфными палочками, неподвижными, не растущими при рН ниже 4,5 и выше 8,5 (оптимум рН 6,0), температурный оптимум 37-40 С0. Ферментируют глюкозу, сахарозу, манит с образованием преимущественно уксусной и молочной кислот. Хорошо растут на мясопептонных средах, на печеночном отваре с добавление лактозы. Механизм подавления токсигенной микрофлоры связывают с кислыми продуктами брожения бифидобактерий. Снижение количества индигенной микрофлоры, обеспечивающей колонизационную резистентность кишечника, приводит к заселению его условно-патогенной флорой, синтезирующей ферменты агрессии (ДНК-азу, РНК-азу, фосфатазу, гемолизин, антилизоцим и др.).
Цитируя слова Л. Пастера «Микроб – ничто, субстрат – все» можно понять, что для развития определенных групп микроорганизмов необходима соответствующая питательная среда, т.е. субстрат. В последние годы получены высокоэффективные стимуляторы роста бифидобактерий – олигосахариды. Это углеводы, построенные из небольшого числа остатков моносахаридов, связанных гликозидными связями. Способность олигосахаридов оказывать выраженный бифидогенный эффект дает возможность рассматривать их как компоненты функционального питания. В настоящее время в качестве бифидогенных факторов используют разнообразные субстраты – картофельный, кукурузный и рисовый экстракты, экстракт водорослей, гидролизат казеина, молочную сыворотку и др. Считается, что соевые олигосахариды являются хорошим питательным субстратом для бифидобактерий, они в 3 раза эффективнее других олигосахаридов. Способность олигосахаридов эффективно стимулировать развитие бифидобактерий, несомненно, улучшит ферментативные процессы в толстом кишечнике и окажет благоприятное влияние на физиологию пищеварения в целом.

Литература
1.    Казначеев В.П. Механизмы адаптации человека в условиях высоких широт. Л.: Медицина, 1980. – 200 с.
2.    Куваева И.Б. Обмен веществ организма и кишечная микрофлора. - М.: Медицина, 1976. – 150 с.
3.    Медицинская микробиология / Гл. ред В.И. Покровский, О.К. Поздеев – М.: ГЭОТАР МЕДИЦИНА, 1999 – 1200 с.
4.    Панин Л.Е. Энергетические аспекты адаптации Л.: Медицина, 1978.  – 192 с.
5.    Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции М.: Наука, 1968, 451с.
6.    Oligosaccarides and probiotic bacteria conference of the International Dairy Federation. Vienna (Austria). Bull. of IDF 313.1996. Перевод Ст. ГТУ, 1998