Введение к работе
Актуальность работы. Повышенный интерес к использованию бактериальных пробиотиков в клинической практике – ответ на вызов времени. По данным Всемирной Организации Здравоохранения в мире от инфекционных заболеваний ежегодно умирают 16-18 млн. человек (Лобзин Ю.В., 2006, Онищенко Г.Г.,2008). На первом месте стоят острые респираторные и кишечные заболевания различной этиологии, в том числе эндогенные инфекции, вызванные условно-патогенными микроорганизмами, входящими в составы нормальных микробиоценозов человека. В этих случаях стандартные схемы лечения с использованием антибиотиков не всегда оказываются состоятельными, альтернативой являются препараты, нормализующие микробиоценозы - пробиотики (Шендеров Б.А., 2001). Внимание к пробиотикам также связано с тем, что практически при всех заболеваниях у пациентов наблюдаются дисбактериозы, что объяснимо с позиций медицинской микробной экологии (ММЭ). Так, показано, что одной из причин возникновения не только инфекционных, но и соматических заболеваний человека, являются нарушения микроэкологического их статуса (Уголев А.М. 1991, Шендеров Б.А. 1998, 2000, 2001, Morgan D. 2002, O’Hara, F.Shanahan 2006, Бондаренко В.М. 2007, Ткаченко Е.И., Суворов А.Н. 2007, 2009). Следовательно, для повышения результативности лечебного процесса и придания ему каузального характера, в терапевтические схемы включают бактериальные пробиотики. Но положительный результат наблюдают не всегда (Sullivan A., Nord C.E., 2005). Такое положение можно объяснить отсутствием научно-обоснованных критериев выбора, как препарата, так и его формы применения, адекватных заболеванию пациента, т. е. выбор пробиотика носит случайный характер, в то время как использование препаратов на основе живых микроорганизмов имеет определенную специфику, которую необходимо учитывать практикующим врачам.
При приеме пробиотика входящие в его состав бактерии вступают во взаимодействие со сложной системой макроорганизм-микробиота, которая включает всю совокупность микробиоценозов макроорганизма. Характер этих взаимодействий зависит от штаммов пробиотика, формы препарата, способов его введения, характера заболевания пациента, остроты течения процесса и ряда других причин. Учесть особенности этих взаимодействий можно, имея модель механизма пробиотического действия, которая выявит свойства бактериальных препаратов, предопределяющие их терапевтическую эффективность. Построить молекулярную или молекулярно-клеточную модель такого механизма на современном уровне не представляется возможным из-за сложности взаимодействующих систем. Однако вполне реально построить феноменологическую модель, основанную на анализе экспериментального материала в области популяционной микробиологии чистых и смешанных культур, микробной экологии, структурно-функциональных иммунологических особенностей эпителия слизистых покровов и микробной биотехнологии.
Безусловно, разработка модели пробиотического действия бактериальных препаратов, описывающей механизм восстановления нарушенных микробиоценозов, относится к актуальным задачам медицинской микробной экологии. Такая модель необходима и для разработки критериев выбора бактериального пробиотика в клинической практике и, следовательно, для повышения терапевтической эффективности их использования в лечении заболеваний человека.
В технологии бактериальных препаратов обсуждаемая модель нужна в качестве теоретической основы для целенаправленных разработок новых высокоэффективных пробиотиков для профилактической и клинической медицины.
Настоящая работа выполнена в рамках ряда научно-технических программ, в том числе: федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения» по государственному контракту № ГНТД/ГК-055 от 14.01.2000г.; по государственным контрактам № 43.600.14.0055 от 27.01.2003г., № 43.600.11.10484.4 от 18.03.2004г.; программы «Интеграция»; по государственному контракту № 40.003.06.0 от 29.12.2005г. «Разработка иммунобиотиков для повышения эффективности вакцинных препаратов» и по космическим проектам РКК «Энергия» - «Биоэмульсия» и «Лактолен» (2006-2009 гг.)
Цель работы – Разработка основ повышения эффективности применения бактериальных пробиотиков и биотехнологических подходов к созданию новых препаратов для профилактической и клинической медицины.
Поставленная цель предполагает решение следующих основных задач:
- разработать модель пробиотического действия бактериальных препаратов, которая позволяет описать механизм их влияния на измененные микробиоценозы и иммунную систему слизистых;
- обосновать подходы к созданию новых, востребованных медициной бактериальных пробиотических препаратов;
- разработать технологию получения пробиотика с оптимальным составом штаммов, провести полный цикл доклинических исследований пробиотика, получить разрешение на использование и организовать его выпуск;
- сформулировать критерии выбора бактериальных пробиотиков и их форм применения в профилактике и лечении ряда заболеваний (ОРЗ, ОКИ, хеликобактериозов и др.);
- оценить эффективность использования разработанного пробиотика «Витафлор» и сформулированных критериев выбора пробиотика и различных его форм в клинических испытаниях.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Эффективность модели пробиотического действия бактериальных препаратов, которая учитывает особенности взаимодействия пробиотических штаммов и их метаболитов с микробиоценозами и местной лимфоидной тканью слизистых покровов.
-
Оригинальность технологии получения бактериального пробиотика на основе симбиотической системы штаммов.
-
Технологии получения различных форм «Симбиотического комплекса ацидофильных бактерий «Витафлор» и результаты полного цикла их доклинических исследований.
-
Алгоритмы выбора бактериального пробиотика для решения терапевтических задач и положительные результаты их использования в клинической практике.
Научная новизна работы. Впервые разработана феноменологическая модель механизма пробиотического действия бактериальных препаратов, которая учитывает их влияние на состав измененных микробиоценозов пациентов и местную лимфоидную ткань слизистых поверхностей.
Впервые предложено в качестве активного начала бактериальных препаратов использовать симбиотические системы пробиотических штаммов. Благодаря симбиозу пробиотический потенциал штаммов значительно возрастает, при этом переход бактериального штамма препарата в состояние активного метаболизма меньше зависит от особенностей энтеральных сред пациента и осуществляется в укороченные сроки.
Впервые сформулированы алгоритмы выбора пробиотика для решения терапевтических задач, эффективность использования которых подтверждена клиническими данными.
Научно-практическое значение работы. Сформулированные алгоритмы выбора пробиотиков изложены в пособии для врачей «Теоретические предпосылки и практика клинического применения пробиотика Витафлор в педиатрии» (издательство Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, 2004), в методических рекомендациях «Микробиологические методы выбора бактериальных пробиотиков для повышения эффективности лечения острых кишечных инфекций» (издательство ВМА, Санкт-Петербург, 2009).
Модель позволила показать преимущества использования симбиотической композиции пробиотических штаммов в качестве активного начала препаратов. На основе подобранной симбиотической бикультуры Lactobacillus acidophilus (штаммы Д №75 и Д №76) разработан новый пробиотик «Симбиотический комплекс ацидофильных бактерий «Витафлор», производство которого организовано в 1997 году на базе ФГУП «Гос. НИИ особо чистых биопрепаратов» ФМБА РФ в различных формах и зарегистрированного как БАД.
Научная и практическая значимость полученных результатов подтверждена патентами России на способы получения пробиотика и лечения ряда заболеваний. Как продукт современной биотехнологии, обладающий высокими целевыми характеристиками, «Витафлор» награжден Дипломом IV международной выставки-конгресса «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции» (1999) и большой золотой медалью международного фонда биотехнологии им. академика И.Н.Блохиной (2004).
Решением Президиума Российской Академии Естественных Наук за разработку и выпуск препарата «Витафлор» институт награжден Почетной золотой медалью И.И.Мечникова «За практический вклад в укрепление здоровья нации» (2002).
Материалы диссертации использованы в курсе лекций «Бактериальные технологии медицинского и технического назначения» кафедры технологии микробиологического синтеза Санкт-Петербургского государственного технологического института.
Личный вклад автора в проведенные исследования. Работа выполнена на базе ФГУП «Гос. НИИ особо чистых биопрепаратов» Федерального Медико-Биологического Агентства России (1989 – 2009). Вклад автора состоит в организации и проведении экспериментальных исследований, теоретическом обобщении и интерпретации полученных результатов. Автором разработана концепция эффективного применения бактериальных пробиотиков в терапевтической практике, включающая модель механизма их пробиотического действия, алгоритмы выбора пробиотика и используемой формы, а также сформулированы требования к новым пробиотикам. Под руководством диссертанта разработана технология и организовано производство пробиотика «Витафлор». В большом объеме работы участие принимали сотрудники института к.б.н. Вербицкая Н.Б., д.б.н. Вахитов Т.Я., Добролеж О.В., к.т.н. Кобатов А.И., д.м.н., профессор Добрица В.П., д.м.н., профессор Симбирцев А.С., к.м.н. Пигарева Н.В., к.м.н. Петров А.В.. Полученные результаты опубликованы, доля личного участия в совместных публикациях пропорциональна числу авторов. Соискатель выражает своим соавторам искреннюю благодарность.
Апробация работы. Основные результаты и положения работы обсуждались в виде пленарных докладов на следующих международных, всесоюзных и всероссийских конференциях и симпозиумах: International Conference on Medical Biotechnology, Immunization and AIDS, Leningrad, 1991; International Conference "Biotechnology St. Petersburg 94", St. Petersburg, 1994; Всесоюзная научно-практическая конференция "Дисбактериоз и эубиотики", Москва, 1996; Российская научная конференция «Современная микробиология. Состояние, достижения и перспективы», Санкт-Петербург, 1998; Международная конференция «Пробиотики и пробиотические продукты в профилактике и лечении наиболее распространенных заболеваний человека», Москва, 1999; Международная научно-практическая конференция памяти Г.И.Гончаровой «Пробиотические микроорганизмы – современное состояние и перспективы использования», Москва, 2002; 5 Российский съезд врачей-инфекционистов – Санкт-Петербург., 2003; 6, 7, 8, 9, 10 Славяно-Балтийский научный форум «Санкт-Петербург – Гастро» - 2004, -2005, -2006, -2007, -2008; Международная конференция «Пробиотики, пребиотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы» - Москва, 2004; Донозология – 2007 Проблемы диагностики и коррекции эндоэкологического статуса в современных условиях, Санкт-Петербург, 2007; Объединительный иммунологический форум, Санкт-Петербург, 2008; Вакцинология 08, Москва, 2008; 6-ая Международная Германо-Российская конференция Форума Кох–Мечников, Санкт-Петербург, 2008, Family Health in the XX1 Century, 29 April – 7 May, Eilat, Israel, 2008.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 83 работы, из них одна монография, два методических пособия для врачей, 21 статья в журналах, рекомендуемых ВАК, 13 авторских свидетельств и патентов.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, включающего 3 части, описания объектов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов, списка литературы и приложений. Библиография включает 175 источников, в том числе 100 на русском и 75 на иностранных языках. Работа содержит 24 таблицы и 20 рисунков. Общий объем работы 260 страницы.
