Резюме. Статья посвящена теме влияния микрофлоры кишечника на развитие иммунной системы организма. Подробно описана роль Bacillus subtilis.
Ключевые слова: дети; Bacillus subtilis; иммунитет; профилактика
Иммунная система человека устанавливает баланс между реактивностью и толерантностью в отношении различных инфекционных агентов. Эндогенные и экзогенные сигналы приводят к активации провоспалительных процессов, одновременно запуская механизмы их локализации и угнетения [1].
Онтогенетическое формирование иммунной системы происходило в присутствии большого количества различных микроорганизмов: 1) комменсалов, переданных от генетически близких особей (родителей); 2) непатогенных представителей окружающей среды и 3) возбудителей инфекций, которые могут сосуществовать с макроорганизмом в виде носительства или разной степени выраженности клинических проявлений колонизации [2]. Это позволяет иммунной системе эволюционировать и развиваться на протяжении уже многих миллионов лет [3], воспринимая сигналы как из внешнего мира, так и от собственных клеток, внутри которых могут скрываться ДНК или РНК находившихся там ранее вирусов [4]. Комменсальная микрофлора участвует в развитии многих систем и органов человека — кишечника, костного и головного мозга [5], гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси [6] и непосредственно иммунной системы [3].
После рождения ребенка иммунная система генетически наследует механизмы врожденной защиты, но для полноценного взаимодействия с окружающей средой необходимы процессы распознавания и элиминации микробов, попавших в макроорганизм из внешнего мира. Это обеспечивается реакциями приобретенного (адаптивного) иммунитета, развивающегося в результате контакта с разнообразием микромира [7]. Следует заметить, что высокий защитный фон активации врожденного иммунитета также поддерживается микробными компонентами — пептидогликанами и липополисахаридами кишечной микрофлоры [8], в отношении которой функционируют механизмы иммунной толерантности, предохраняющие от чрезмерной стимуляции иммунитета и развития аутоиммунных процессов [9].
Таким образом, важным аспектом работы иммунной системы является сбалансированность иммунорегуляторных систем активации и супрессии. Физиологически этот баланс обеспечивается микроорганизмами, колонизирующими различные биологические ниши — кишечник, ротоглотку, дыхательные пути, кожу, мочеполовую систему [10].
Микрофлора активно участвует в формировании иммунобиологических реакций организма. Биологически активные вещества (модулины) бактериального происхождения стимулируют синтез иммуноглобулинов, интерферонов, цитокинов, увеличивают количество комплемента, повышают активность лизоцима, стимулируют созревание макрофагально-гистиоцитарной системы, а также оказывают целый ряд других эффектов [11].
Еще нет окончательного понимания механизмов такой иммунорегуляции, вероятно включающей системы дендритных клеток и Treg-лимфоцитов [12]. Но в любом случае в основе иммуноактивных взаимодействий лежит тесная связь между макро- и микромиром, одним из наиболее интересных представителей которого является палочковидная спорообразующая бактерия Bacillus subtilis (сенная палочка) — представитель рода Bacillus из семейства Bacillaceae [13]. Название «сенная палочка» вид получил из-за того, что накопительные культуры этого микроорганизма получали из сенного экстракта.
Bacillus subtilis является продуцентом некоторых полипептидных антибиотиков, а также ферментов (амилазы, протеазы), получаемых промышленно.
Благодаря высоким адаптивным возможностям Bacillus subtilis широко распространены в окружающей среде, и в частности в тех объектах, с которыми человек контактирует наиболее тесно (пищевые продукты, вода, воздух и т.д.). Поэтому бациллы постоянно и в значительных количествах поступают в организм человека и, поскольку являются устойчивыми к ряду пищеварительных ферментов, сохраняют жизнеспособность на всем протяжении желудочно-кишечного тракта.
Благодаря своим свойствам Bacillus subtilis уже более 100 лет привлекает внимание ученых. Так, например, в международной базе данных медицинских и биологических публикаций PubMed содержится более 32 тысяч публикаций, посвященных Bacillus subtilis, при этом с каждым годом их количество возрастает.
Ряд штаммов Bacillus subtilis способны образовывать устойчивые биопленки [14], кислотоустойчивые споры [15] и секретируют мощные противомикробные субстанции (бактериоцины, например субтилизин, кателицидин) для успешного выживания в кишечнике [13, 16], респираторном и урогенитальном тракте [17]. Bacillus subtilis является важным стимулятором для развития лимфоидной ткани, ассоциированной со слизистой оболочкой кишечника, приводя к пролиферации Treg-лимфоцитов [18], модуляции синтеза цитокинов [19] даже в присутствии природных или синтетических антибиотиков [20].
Bacillus subtilis безопасна при употреблении человеком и в настоящее время используется в качестве пробиотика и основы для пищевых добавок [21]. В Украине пробиотики, содержащие различные штаммы Bacillus subtilis, производятся компанией ООО «ФЗ «Биофарма» в виде двух продуктов — Субалин и Биоспорин. Субалин содержит штамм Bacillus subtilis УКМ В-5020 и выпускается для детей младшего возраста в виде флаконов и саше (содержат 1 · 109 микробных клеток), для взрослых и детей старше 12 лет — в виде капсул (содержат 2 · 109 микробных клеток). Эффекты пробиотика Субалин определяются способностью B.subtilis угнетать рост патогенной и условно-патогенной флоры, создавая, таким образом, благоприятные условия для роста представителей нормальной микрофлоры (бифидобактерий, лактобацилл, кишечной палочки). Именно благодаря этому Субалин способствует нормализации качественного и количественного состава микрофлоры кишечника.
Доказанные антагонистические эффекты Bacillus subtilis дополняются выраженным иммунотропным действием, которое доказано в большом количестве современных экспериментальных и клинических научных исследований, существенно расширяющих диапазон показаний для препаратов, содержащих данный микроорганизм в своем составе.
Эффекты Bacillus subtilis в отношении механизмов врожденного иммунитета характеризуются модулирующей направленностью, способной позитивно воздействовать как в условиях недостаточности иммунных стимулов, так и при патологических типах чрезмерной активации иммунной системы различного происхождения.
С одной стороны, Bacillus subtilis стимулируют дендритные клетки для синтеза IL-12, что способствует дифференцировке CD4+ Т-клеток по направлению к Th1-фенотипу, таким образом усиливая противовирусный и противоопухолевый иммунитет. Данный эффект дополняется одновременной активацией естественных киллеров CD16+ с обеспечением достаточной продукции альфа-интерферона и фактора некроза опухоли [22].
Споры Bacillus subtilis обладают высокой адъювантной активностью, индуцируя полноценный иммунный ответ на слизистых оболочках [23]. Вместе с вегетативными клетками Bacillus subtilis они способны стимулировать пролиферацию иммунных клеток в пределах лимфоидной ткани, индуцируя адекватный иммунный ответ и фагоцитоз [24].
С другой стороны, некоторые штаммы Bacillus subtilis обладают высокой антиоксидантной активностью, сдерживающей повреждение ДНК оксидативным стрессом в результате чрезмерной дегрануляции нейтрофилов при воспалительном процессе, что является эффективным инструментом компенсации его негативных последствий и может использоваться у пациентов с рекуррентными, рецидивирующими и хроническими заболеваниями инфекционного или аутоиммунного генеза [17].
Важной является способность спор Bacillus subtilis вегетировать в просвете желудочно-кишечного тракта и его лимфоидной ткани (в пейеровых бляшках и брыжеечных лимфатических узлах), индуцируя Th1-иммунные реакции, характеризующиеся повышением продукции Т-клеток, синтезирующих ИФН-γ и усиливающих противовирусный иммунитет [25].
Еще одним аспектом иммунотропного эффекта Bacillus subtilis, который заслуживает особого внимания, является индукция ими синтеза цитотоксических Т-лимфоцитов CD8+ и повышение активности этих клеток для противостояния внутриклеточным патогенам и злокачественной пролиферации [26], что создает прекрасные перспективы для профилактики вирусных и онкологических заболеваний.
Демонстрируя модулирующий характер своих иммунотропных характеристик, Bacillus subtilis, наряду с активацией клеточного звена адаптивного иммунитета, при пероральном применении вызывают Th2-поляризованные иммунные реакции, которые способствуют продукции В-клеток и антителогенезу [27]. В частности, это касается значительного увеличения концентрации фекальных и слюнных секреторных IgA при применении пробиотиков, содержащих Bacillus subtilis, по сравнению с плацебо [28].
С учетом данной особенности Bacillus subtilis обладают значительным потенциалом для индукции антителоопосредованных иммунных механизмов защиты против инфекционных заболеваний [29].
Контакт Bacillus subtilis на индуктивных зонах слизистых оболочек с незрелыми дендритными клетками способствовал их более быстрому созреванию одновременно с повышением продукции IL-6 и ФНО-α CD4+ Т-лимфоцитами по сравнению с Т-клетками, которые были стимулированы антигеном без присутствия Bacillus subtilis [30]. Штаммы Bacillus subtilis стимулируют системную и кишечную продукцию гамма-интерферона, который играет важную роль в защите организма от различных инфекционных заболеваний, в том числе вирусных инфекций, и имеет множество иммунных функций, таких как стимуляция макрофагов и естественных клеток-киллеров [28].
Доказано, что Bacillus subtilis индуцирует секрецию IL-12, IL-2, IL-6, IL-10, гамма-интерферона и фактора некроза опухоли альфа, обеспечивая защиту против множества инфекционных возбудителей [31] и оказывая, таким образом, иммуномодулирующий эффект при различных заболеваниях, в основе патогенеза которых лежит воспалительный процесс.
Вышеперечисленные иммунотропные свойства Bacillus subtilis в настоящее время активно используются для создания новых мукозальных и системных вакцин. В них Bacillus subtilis выступает в роли либо адъюванта (усилителя) [32], либо высокоиммуногенного носителя рекомбинантных антигенов [33], безопасного при использовании у людей [29].
При оральном введении вакцины, содержащей Bacillus subtilis вместе с антигенами H.pylori, в слизи желудка значительно увеличивается концентрация секреторного IgA, способствуя подавлению хеликобактерной инфекции. Также при сублингвальном и интраназальном введении вакцины, содержащей Bacillus subtilis и антигены столбнячного токсина, в кишечнике, респираторном и урогенитальном тракте была достигнута высокая иммунопротективная концентрация антигенспецифических IgG и IgA против токсинов столбняка. Подобный эффект был достигнут при введении комбинации Bacillus subtilis с антигенами ротавируса, что послужило основой для создания инновационной модели вакцины против данного возбудителя [27].
Рекомбинантные вакцины, созданные на основе вегетативных клеток и спор Bacillus subtilis, вызывают сбалансированный Th1/Th2 иммунный ответ, усиливая клеточные функции CD4+- и CD8+-лимфоцитов и синтез антигенспецифических IgA и IgG. Эти свойства делают Bacillus subtilis незаменимыми компонентами вакцин в качестве адъювантов [32].
Путем экспериментальных исследований были получены многообещающие результаты создания вакцин-кандидатов на основе Bacillus subtilis для формирования защиты против микобактерий туберкулеза, вируса папилломы человека, вируса ящура [34]. Особый интерес представляет усиление клеточного звена иммунитета при введении Bacillus subtilis, что обеспечивает значительный потенциал для разработки вакцин против многих вирусов (например, ВИЧ, грипп) и других внутриклеточных патогенных микроорганизмов [35].
Интегральным показателем иммунотропной активности Bacillus subtilis является способность данного микроорганизма при использовании в составе пробиотиков снижать количество инфекционных заболеваний, тяжесть их течения, частоту осложнений либо неудач стандартной терапии. В такой ситуации наиболее актуальным является изучение влияния на заболеваемость детей острой респираторной патологией вегетативных форм или спор Bacillus subtilis, а также возможность их безопасного и эффективного применения для терапии и профилактики данных инфекций.
Начало исследований в данном направлении было положено около 30 лет назад, когда было установлено, что оральное применение пробиотиков, содержащих споры Bacillus subtilis, приводит к снижению частоты респираторных инфекций у детей в возрасте 5–9 лет [36], снижает показатели заболеваемости у детей с частыми повторными острыми заболеваниями верхних дыхательных путей [37], облегчает течение рекуррентных отитов, приводя к более быстрому выздоровлению и снижению числа повторных эпизодов [38].
По данным В.И. Попович (2015), в процессе терапии острого бактериального риносинусита у детей интерферон, который вырабатывают Bacillus subtilis в организме, оказывает антиинфекционное (антибактериальное и противовирусное) действие, способствует повышению эффективности этиотропной терапии, обеспечивая эрадикацию патогенов. Благодаря свойствам Bacillus subtilis в составе пробиотика Субалин, последний способен повышать сопротивляемость организма вирусным инфекциям, что согласуется с рекомендациями Европейского руководства по лечению риносинуситов (редакция 2012 года) с высоким уровнем доказательности. Автор указывает, что такая методология является универсальной и приемлемой для оториноларингологов, педиатров, врачей общей практики — семейной медицины [39].
Применение Bacillus subtilis в составе пробиотика Субалин для комплексного лечения пациентов с паратонзиллитом и паратонзиллярным абсцессом предотвращает развитие антибиотикассоциированной диареи, способствует более быстрому регрессу воспалительного процесса и исчезновению болевого синдрома, а также улучшает качество жизни пациентов [40].
По данным собственных наблюдений, применение Bacillus subtilis в составе пробиотика Субалин у детей в возрасте 2–6 лет с частыми повторными ОРЗ приводило к снижению общего количества (на 47,7 %) респираторной патологии, ее тяжести, частоты развития бактериальных осложнений (на 63,3 %) и необходимости применения антибактериальных средств (на 50,0 %). При применении Субалина случаев нежелательных явлений и побочных реакций зарегистрировано не было, аллергические реакции на прием препарата не наблюдались.
Таким образом, многочисленными исследованиями доказаны иммунотропные свойства бактерии Bacillus subtilis. Важно, что они обладают не только стимулирующим, но и регулирующим потенциалом, способствуя нормализации функционирования механизмов врожденного и адаптивного иммунитета, что установлено современными клиническими исследованиями и может быть использовано для предупреждения развития инфекционных заболеваний. Более того, поликлональная иммунотропная активность Bacillus subtilis позволяет использовать ее у детей раннего возраста без опасности вызвать у них дисбаланс иммунной системы, которая еще находится в стадии формирования.
Возможность применения данной профилактической стратегии у детей обусловлена, кроме ее эффективности, высокой безопасностью и хорошей переносимостью пробиотиков, содержащих в составе Bacillus subtilis, что было неоднократно установлено на примере пробиотика Субалин (ООО «ФЗ «Биофарма», Украина).
Конфликт интересов. Не заявлен.
Запрошуємо переглянути запис прямого ефіру, присвяченого актуальному питанню міждисциплінарної взаємодії отоларинголога та дерматолога.
SHDM.Camp’26
SHDM.Focus
SHDM.FORUM’26
Інформація, опублікована на даному сайті, орієнтована на загальне ознайомлення та жодним чином не може бути використана в якості медичних, практичних або комерційних рекомендацій. У зв’язку з цим, Сайт «Школи доказової медицини» не несе жодної відповідальності за негативні наслідки, отримані через використання матеріалів, викладених на даному сайті. Документація з фармацевтичних продуктів не є рекламою та не призначена для того, щоб використовувати її замість консультації з кваліфікованими фахівцями в галузі медицини та інших галузях. Документація з фармацевтичних продуктів надається за вашою згодою відповідно до вимог ч.ч. 1, 2 ст. 15 Закону України «Про захист прав споживачів» від 12.05.1991 р. № 1023-XII. Якщо вам потрібна консультація з конкретного питання, пов’язаного зі здоров’ям, необхідно звернутися до фахівців- професіоналів.
Продовжуючи своє перебування на сайті, ви підтверджуєте свою згоду на дистанційне отримання інформації про лікарські та косметичні засоби (включаючи інформацію про рецептурні лікарські засоби) на підставі вимог ч.ч. 1, 2 ст. 15 Закону України «Про захист прав споживачів» від 12.05.1991 р. № 1023-XII.
Уся інформація, яка міститься на даному сайті, подана з освітньою метою виключно для медичних та фармацевтичних працівників і не замінює консультації лікаря.