БАКТЕРИАЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ НОРМАЛИЗАЦИИ МИКРОБИОЦЕНОЗА ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к медицинским и ветеринарным препаратам, а именно к бактериальным системам, предназначенным для нормализации микробиоценоза организма человека и животных.

В настоящее время проблема дисбактериозов и кишечных дисфункций является по-прежнему актуальной, что обусловлено комплексом причин различного характера: ухудшение экологической ситуации, воздействие ксенобиотиков (промышленных и бытовых загрязнителей, биохимически чужеродных соединений, консервантов, пестицидов, гербицидов, нитратов, нитритов и т.д.), нерациональное и несбалансированное питание (дефицит пищевых волокон, избыток консервированных и рафинированных продуктов, авитаминозы и т.д.), повышенная хронизация и аллергизация населения, рост иммунодефицитных состояний, стрессы, грубые нарушения микробиоценоза в результате антибактериальной, гормональной или лучевой терапии, микро- и макроэлементозы и т.д.

Функции нормальной микрофлоры в организме жизненно важные и очень обширные: защитная, синтезирующая, регуляторная, десенсибилизирующая, дезинтоксикационная, ферментативная, иммуностимулирующая (Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Дисбактериозы и эубиотики» / ЖМЭИ, 1996, №5, с.124-125; «Микробиоценоз кишечника. Современные представления о норме и патологии. Принципы коррекции нарушений» / Методические рекомендации для врачей, под ред. С.А. Курилович; сост. И.О. Светлова, Г.С. Солдатова, М.И. Лосева, Т.И. Поспелова, Новосибирск, 1998, 26 стр.).

Известны бактериальные системы, содержащие живые бактериальные клетки эубиотиков: бифидобактерий, лактобактерий, колибактерий, молочнокислых бактерий, энтерококков и т.д. (Заявка WO 85/03848, МКИ A23C 9/12, опубл. 12.09.85 г.; ЕВП №0154614, МКИ A23C 9/123, опубл. 11.09.85 г.).

Недостатками известных технических решений являются низкая детоксикационная активность и, как следствие, низкая колонизирующая способность. Причины этих недостатков следующие. Нарушения нормофлоры, дисбактериозы, кишечные дисфункции, как правило, сопровождаются токсикозами той или иной степени, которые затрудняют колонизацию слизистой кишечника бактериями-пробиотиками. А детоксикационная активность вышеупомянутых препаратов развивается только по мере заселения кишечника нормальной микрофлорой. Кроме того, при прохождении через желудок значительная (подавляющая) часть бактерий гибнет в неблагоприятной желудочной среде и под действием ферментов. В настоящее время такие препараты рассматриваются в большей степени как компоненты диетического и лечебно-профилактического питания, но не используются в лечебных целях.

Известны бактериальные системы, в которых бактерии-пробиотики защищены от инактивирующего действия желудочной среды («Микробиоценоз кишечника. Современные представления о норме и патологии. Принципы коррекции нарушений» / Методические рекомендации для врачей, под ред. С.А.Курилович; сост. И.О.Светлова, Г.С.Солдатова, М.И.Лосева, Т.И.Поспелова / Новосибирск, 1998, 26 стр.)… Известные бактериальные системы выполнены в виде кишечнорастворимых капсул. Их терапевтическая эффективность выше, чем у сухих и жидких концентратов. В настоящее время это наиболее широко распространенные препараты, примеры: линекс, бифинорм, бификол, примадофилус бифидус, нормоспектрум и т.д.

Принципиальными недостатками известных бактериальных систем являются низкая детоксикационная активность: она развивается только по мере заселения стенок кишечника полезной микрофлорой (так же, как у некапсулированных форм пробиотиков), а также низкая колонизационная эффективность. Причина низкой колонизирующей эффективности заключается в том, что макрокапсулированные формы пробиотиков действуют, в основном, на просветную микрофлору, а для организма определяющей является микрофлора, локализованная на стенках кишечника. Бактерии просветной микрофлоры вместе с содержимым кишечника передвигаются по кишечнику и эвакуируются естественным путем, соответственно, макрокапсулированные формы пробиотиков действуют локально и недолговременно.

Нарушения нормофлоры, дисбактериозы, кишечные дисфункции, как правило, сопровождаются токсикозами той или иной степени, поэтому схемы лечения таких нарушений и дисфункций предполагают включение средств детоксикационной терапии.

Для профилактики и лечения многих патологических состояний, обусловленных нарушением эндоэкологии, широкое распространение получили энтеросорбенты. Это различные типы активных углей, например активированный уголь, карбактин, карболонг, полифепан и т.д., природные материалы и их аналоги (микрокристаллическая целлюлоза, цеолиты, хитозаны, пектины, микросорб и т.д.), синтетические минеральные сорбенты и другие материалы, которые используются для очищения организма от шлаков, тяжелых металлов, радионуклидов и других токсинов. Энтеросорбенты снижают эффекты экзо- и эндотоксикозов.

Дальнейший шаг в конструировании эффективных препаратов-пробиотиков - это получение комплексных бактериальных систем, представляющих собой энтеросорбент с иммобилизованными на нем живыми бактериями-эубиотиками. Терапевтическая эффективность таких бактериальных систем складывается из сорбционной (детоксикационной) активности и защитной способности используемого энтеросорбента, последняя проявляется в функциональной и колонизационной активности иммобилизованных бактерий-эубиотиков.

Известна бактериальная система, включающая энтеросорбент - активированный уголь - и иммобилизованные на нем микробные клетки -эубиотики (Патент РФ №2017486, МПК⁵ A61K 31/00, опубл. 15.08.94 г.).

Недостатком известной бактериальной системы является низкая колонизационная активность, причиной чего являются недостатки активированного угля, как энтеросорбента: активированные угли быстро забиваются, активно поглощают низкомолекулярные гормоны, ферменты и газы кишечника, что ухудшает работу кишечника. Кроме того, защитные свойства активированного угля недостаточны. Это обусловлено тем, что используемый в качестве носителя активированный уголь с размером частиц менее 30 мкм представляет собой тонкопористый сорбент с преобладанием микропор и высокой удельной поверхностью. Вследствие этого микробные клетки расположены на внешней поверхности частиц сорбента и недостаточно защищены от неблагоприятных воздействий окружающей среды, включая инактивирующее действие желудочной среды.

Известна бактериальная система, включающая углеродминеральный энтеросорбент и иммобилизованные на нем компоненты (клетки эубиотиков, иммобилизованные на нем совместно с питательной средой) - прототип (Патент РФ №2118535, МПК⁶ A61K 35/74, C12N 11/14, опубл. 10.09.98 г.).

Недостатками известной бактериальной системы являются недостаточная колонизационная и функциональная активность, к тому же адсорбционная (детоксикационная) способность энтеросорбента в нем существенно понижена за счет сорбции компонентов питательной среды с клетками-эубиотиками. Все это не способствует высокой терапевтической активности.

Авторам известно одно из направлений усовершенствования бактериальных систем. Это направление заключается в увеличении содержания в бактериальных системах клеток эубиотиков, десорбируемых с поверхности сорбента, что увеличивало бы суммарную колонизационную и функциональную активность. По этому пути пошли авторы следующих патентов, создававших БАД Экофлор: Патент РФ №2164801, МПК A61K 35/74, A23C 9/12, C12N 1/08, опубл. 10.04.2001 г., патент РФ №2317089, МПК⁶ A61K 35/74, A61P 43/00 опубл. 20.02.2008 г. С получаемых препаратов смывается 10⁸-10¹⁰ КОЕ/г бифидобактерий. В результате адсорбционная (детоксикационная) способность используемого энтеросорбента СУМС-1 (энтерумина) уменьшается даже по сравнению с прототипом. Предлагаемый в вышеуказанных патентах подход к конструированию бактериальных систем хорош для бактериальных систем, использующихся в качестве биологически активных добавок (БАД) к пище для профилактики дисбактериозов у сравнительно здоровых людей. При заболеваниях же существенным фактором, стабилизирующим дисбиоз, является интоксикация. В этих случаях крайне желательно усилить детоксикационную (адсорбционную) активность бактериальной системы.

Задача изобретения - усиление детоксикационной (адсорбционной) активности бактериальной системы и увеличение функциональной и колонизирующей активности иммобилизованных клеток-эубиотиков.

Задача решается тем, что в заявляемой бактериальной системе, содержащей носитель, представляющий собой углеродминеральный энтеросорбент, иммобилизованные на нем бактерии-эубиотики, компоненты питательной и защитной среды, углеродминеральный энтеросорбент модифицирован окислительной обработкой, а титр бактерий-эубиотиков в готовом препарате составляет 1 - 1×10⁷ КОЕ на грамм препарата. При этом углеродминеральный энтеросорбент представляет собой либо энтерумин, либо СУМС-1, клетки-эубиотики представляют собой либо бифидобактерий, либо лактобактерии, либо их смесь.

Технический эффект заявляемого изобретения заключается в повышении детоксикационной активности (сорбционной способности), в увеличении функциональной и колонизирующей активности иммобилизованных клеток-эубиотиков.

Сущность изобретения: для получения заявляемой бактериальной системы используют углеродминеральный сорбент либо типа Энтерумин, либо СУМС-1, который подвергают окислительному модифицированию, и иммобилизованные живые лиофильно высушенные бактерии-эубиотики в заведомо пониженной по сравнению с прототипом концентрации - 1 - 1×10⁷ КОЕ/г. Такая мягкая оксигенизация поверхности повышает тропность поверхности сорбента к иммобилизованным бактериям и повышает жизнеспособность этих бактерий. Повышенная тропность и жизнеспособность позволяет уменьшить концентрацию бактерий в препарате до 1 - 1×10⁷ КОЕ/г, и таким образом повысить по сравнению с прототипом сорбционную (детоксикационную) активность бактериальной системы. В результате повышается функциональная и колонизационная активность иммобилизованных бактерий в препарате.

Сущность изобретения далее иллюстрируется примерами.

Способ получения бактериальной системы.

Модифицирование окислительной обработкой носителя, представляющего собой углеродминеральный энтерособрент.

Влагоемкость - это общее количество жидкости (воды, растворителя), необходимое для полного смачивания поверхности и заполнения пор сорбента. Измеряется опытным путем. Для углеродминерального энтеросорбента типа энтерумин находится в пределах 650-750 мл/кг сорбента.

1 кг углеродминерального энтеросорбента, в качестве которого может быть использован Энтерумин, пропитывают по влагоемкости 700 мл 3-5% раствора перекиси водорода. Перемешивают до однородного состояния и выдерживают при комнатной температуре 30-40 минут или при повышенной температуре 50-60°C 10-15 минут, затем промывают 1-2 раза 1 л дистиллированной воды, после чего воду сливают, сорбент высушивают при температуре 70-100°C до сыпучего состояния и остаточной влажности не более 7%.

Нанесение бактерий-эубиотиков на углеродминеральный энтерособрент.

Эксперименты проводились с одним видом бактерий-эубиотиков (бифидобактериями).

Хотя нет никаких основания предполагать наличие различий между разными штаммами бифидобактерий с точки зрения их взаимодействия с поверхностью углеродминерального энтеросорбента, работы проводились с несколькими штаммами бифидобактерий: B.adolescentis MC-42, B/ bifidum № 791, B. longum.

Готовый модифицированный окислительной обработкой углеродминеральный энтерособрент охлаждают до температуры ниже 10°C, и пропитывают по влагоемкости 700 мл раствора жидкого концентрата, содержащего бактерии-эубиотики (бифидобактерии) и компоненты питательной и защитной среды.

Перемешивают до однородного состояния и полного увлажнения, далее подвергают замораживанию и лиофильной сушке. После сушки получают готовую бактериальную систему. Все работы ведут с соблюдением мер асептики. Титр бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в готовой бактериальной системе в КОЕ/г. (колониеобразующих единицах на грамм препарата) определяются титром исходного используемого концентрата (стандартным методом биотитрования на питательных средах). В зависимости от титра исходного используемого концентрата титр составляет 1 - 1×10⁷ КОЕ/г).

Сравнительное изучение адсорбционной активности прототипа и заявляемой бактериальной системы (примеры отличаются содержанием бактерий-эубиотиков).

Адсорбционную активность бактериальных систем сравнивали на модели сорбции субстрата - витамина В12, в стандартизированных условиях. Схема эксперимента: через 3 г сухого препарата в колонке прокачивают 30 мл раствора витамина В12 с концентрацией 200 мг витамина на литр раствора, со скоростью циркуляции 60 мл/мин. Через 10 минут и 30 минут отбирают пробы раствора, спектрофотометрически измеряют остаточную концентрацию витамина в растворе и рассчитывают адсорбционная способность в %. Измерение оптической плотности проводят в условиях, соответствующих мутным растворам. Результаты представлены в таблице 1.

Сравнение функциональной активности иммобилизованных бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в заявляемой бактериальной системе (примеры отличаются содержанием бифидобактерий).

Функциональную активность (способность конкурировать с другими видами бактерий в кишечнике) иммобилизованных бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) определяли стандартным методом по активности кислотообразования. Схема эксперимента: в 25 мл среды Блаурокка внесли одинаковые количества бактериальной системы (по 3 г), инкубировали при температуре 37°C в течение 48 часов при периодическом перемешивании. По окончании инкубации отбирали 2 пробы по 10 мл и оттитровывали их раствором едкого натра в концентрации 0,1 моль/л до pH=8,5, значения полученных титров усредняли. Показатель активности выражали в градусах Тернера, вычисленных по формуле: Т°=А×К×10, где А - количество мл раствора едкого натра, использованное на титрование; К - поправка к титру раствора едкого натра; 10 - поправочный коэффициент на массу анализируемой пробы. Результаты представлены в таблице 2.

Сравнение относительной колонизационной активности бактериальных систем- прототипа и заявляемой бактериальной системы (примеры отличаются содержанием бактерий-эубиотиков (бифидобактерий)).

Относительную колонизационную активность бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в бактериальных системах оценивали по их способности колонизировать определенный объем питательной среды в одинаковых стандартизованных условиях. Схема эксперимента: одинаковую дозу бактериальных систем (3 г) вносили в 25 мл среды Блаурокка, инкубировали при температуре 37°C в течение 72 часов при периодическом перемешивании. По окончании инкубации отбирали пробы и раститровывали их стандартным методом серийных разведений на тиогликолевой среде для определения концентраций бактерий в культуральной среде в КОЕ/мл. С учетом этих титров, объема питательной среды 25 мл и с учетом разбавления (3 грамма на 25 мл среды) рассчитывали общий прирост бифидобактерий (разы, условная колонизационная активность). Результаты представлены в таблице 3. Концентрация бактерий-эубиотков (бифидобактерий) в жидкой питательной среде и во сколько раз увеличилось содержание этих бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в питательной среде по сравнению с первоначальным количеством бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) (нанеченных на углеродминеральный энтерособрент и помещенных в питательную среду).

Пример 1 (прототип). Образец получен в соответствии с патентом РФ № 2118565 МПК⁶ А61К 35/74, С12N11/14, опубл. 10.09.98 г. путем нанесения бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) по влагоемкости в соответствии с вышеописанной методикой. Концентрация раствора для пропитки выбрана таким образом, что в высушенном образце содержится 1,2х10⁸ КОЕ/грамм. При этом углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) предварительной обработке не подвергался. У этого образца была измерена адсорбционная способность, кислотопродукция, как показатель функциональной активности и биотитр бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в растворах после культивирования в соответствии с вышеописанными методиками.

Пример 2. Бактериальная система с немодифицированным углеродминеральным энтерособрентом (похоже на прототип, но концентрация бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) ниже, чем в прототипе и соответствует концентрации бифидобактерий в заявляемой системе). Бактерии-эубиотики (бифидобактерии штамма МС-42) нанесены на немодифицированный углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) по влагоемкости в соответствии с методикой, описанной выше. Концентрация раствора для пропитки выбрана таким образом, что в высушенном образце содержится 1,2х10⁶ КОЕ/грамм. У этого образца тоже были измерены адсорбционная способность, кислотопродукция, как показатель функциональной активности и биотитр бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в растворах после культивирования в соответствии с вышеописанными методиками.

Пример 3. Заявляемая бактериальная система. Углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) перед нанесением модифицирован окислительной обработкой (перекисью водорода) в соответствии с методикой, описанной выше. Бактерии-эубиотики (бифидобактерии штамма МС-42) нанесены на немодифицированный углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) по влагоемкости в соответствии с методикой, описанной выше. Концентрация раствора для пропитки выбрана таким образом, что в высушенном образце содержится 2,5х10⁶ КОЕ/грамм. У этого образца также были измерены адсорбционная способность, кислотопродукция, как показатель функциональной активности и биотитр бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в растворах после культивирования в соответствии с вышеописанными методиками.

Пример 4. Заявляемая бактериальная система. Углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) перед нанесением модифицирован окислительной обработкой (перекисью водорода) в соответствии с методикой, описанной выше. Бактерии-эубиотики (бифидобактерии штамма МС-42) нанесены на немодифицированный углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) по влагоемкости в соответствии с методикой, описанной выше. Концентрация раствора для пропитки выбрана таким образом, что в высушенном образце содержится 7,5х10⁶ КОЕ/грамм. У этого образца также были измерены адсорбционная способность, кислотопродукция, как показатель функциональной активности и биотитр бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в растворах после культивирования в соответствии с вышеописанными методиками.

Примеры 3 и 4 - отличаются содержанием бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) - значения находятся вблизи верхней и нижней границ заявляемого интервала. Сходны образцы 3 и 4 в том, что в них перед нанесением бактерий-эубиотиков углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) подвергался модификации окислительной обработкой, также использован один и тот же штамм.

Пример 5. Заявляемая бактериальная система отличается содержанием бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) (вблизи нижней границы заявляемого интервала) и штаммом бактерий (в этом примере B. bifidum № 791). Углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) перед нанесением модифицирован окислительной обработкой (перекисью водорода) в соответствии с методикой, описанной выше. Бактерии-эубиотики (бифидобактерии bifidum № 791) нанесены на немодифицированный углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) по влагоемкости в соответствии с методикой, описанной выше. Концентрация раствора для пропитки выбрана таким образом, что в высушенном образце содержится 4,5х10⁵ КОЕ/грамм. У этого образца также были измерены адсорбционная способность, кислотопродукция, как показатель функциональной активности и биотитр бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в растворах после культивирования в соответствии с вышеописанными методиками.

Пример 6. Заявляемая бактериальная система отличается содержанием бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) и штаммом. Углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) перед нанесением модифицирован окислительной обработкой (перекисью водорода) в соответствии с методикой, описанной выше. Бактерии-эубиотики (бифидобактерии bifidum № 791) нанесены на немодифицированный углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) по влагоемкости в соответствии с методикой, описанной выше. Концентрация раствора для пропитки выбрана таким образом, что в высушенном образце содержится 1,4х10¹ КОЕ/грамм. У этого образца также были измерены адсорбционная способность, кислотопродукция, как показатель функциональной активности и биотитр бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в растворах после культивирования в соответствии с вышеописанными методиками.

Пример 7. (Запредельный в область повышенного содержания бактерий-эубиотиков (бифидобактерий)). Углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) перед нанесением модифицирован окислительной обработкой (перекисью водорода) в соответствии с методикой, описанной выше. Бактерии-эубиотики (бифидобактерии штамма МС-42) нанесены на немодифицированный углеродминеральный энтерособрент (энтерумин) по влагоемкости в соответствии с методикой, описанной выше. Концентрация раствора для пропитки выбрана таким образом, что в высушенном образце содержится 1,5х10⁹ КОЕ/грамм. У этого образца также были измерены адсорбционная способность, кислотопродукция, как показатель функциональной активности и биотитр бактерий-эубиотиков (бифидобактерий) в растворах после культивирования в соответствии с вышеописанными методиками.

В запредельном примере на концентрацию бактерий-эубиотиков(бифидобактерий) ниже нижнего придела нет необходимости, потому, что точность определения содержания бифидобактерий составляет примерно один порядок. То есть 1 КОЕ/г и 0,1 КОЕ/г- это одна и та же цифра.

Как видно из таблицы 1, адсорбционная способность у бактериальной системы, состоящей из углеродминерального энтерособрента (энтерумина) и нанесенных бактерий-эубиотиков выше в случае заявляемой бактериальной системы (примеры 3, 4, 5, 6 отличаются друг от друга содержанием бифидобактерий и их и их штаммов, но сходные между собой наличием модификации окислительной обработкой при их приготовлении). Иными словами, из первой таблицы следует, что в заявляемом интервале содержания бифидобактерий заявляемая бактериальная система сохраняет адсорбционную способность углеродминерального энтерособрента в наибольшей степени.

Как видно из таблицы 2, образцы 3, 4, 5 и 6 (заявляемая бактериальная система) показывают наибольшую кислотопродукцию, являющуюся характеристикой их функциональной активности. Таким образом, также подтверждается заявляемы интервал содержания бактерий-эубиотиков бифидобактерий в заявляемой бактериальной системе.

Как видно из таблицы 3, образцы 3, 4, 5 и 6 дают после культивирования наибольший прирост количества бифидобактерий в объеме питательной среды помещенными туда бактериями в бактериалных системах по сравнению с образцами 1 (прототип), 2 (приготовленный без применения модификации окислительной обработкой) и образцом 7 (содержание бифидобактерий - выше заявляемого интервала). Это свидетельствует о более высокой колонизацинной активности образцов 3, 4, 5 и 6.

Таким образом, преимущества заявляемой бактериальной системы заключаются в следующем:

- повышение сорбционной (детоксикационной) способности препарата и одновременно,

- увеличение функциональной и колонизирующей активности иммобилизованных бактерий-эубиотиков.

Все это способствует повышению терапевтической эффективности.