THE EFFECTIVENES OF COMPLEX DRUG “BIFIDUM BAG” FOR STATUS CORRECTION OF LARGE INTESTINE MICROBOICENOSIS AND ANTIOXIDANT PROPERTIES OF COLONOCYTES IN EXPERIMENTAL DYSBIOSIS

Cover Page

Abstract


The effectiveness of complex drug “Bifidum BAG” for status correction of large intestine microbiocenosis and antioxidant properties of colonocytes in experimental dysbiosis has been studied. Acomplex drug was administered to experimental animals, which includes Bifidobacterium and Dihydroquercetin. Quantitative and qualitative study of large intestine was done in mices by bacteriological method. The state of lipid peroxidation system was evaluatedaccoding to the content of acylhydroperoxide and malonic dialdehyde. The state of antioxidant protective system was reached by means of catalase and superoxide dismutase activity. Experimental dysbiosis was shown as significant changes in mucosal microflora, changes colonocytes antioxidant properties. The use of the complex preparation “Bifidum BAG”, led to the normalization of the colon microbiota (11 of 16 microorganisms were recovered). After correction gentamicin-associated dysbiosis with a complex probiotic, a positive effect of the drug on the colonocytes antioxidant defense was noted. So the activity of catalase increased 1.1 times, compared with the determined index in the group “dysbiosis”. The activity of superoxide dismutase increased 2 times in comparison with the group “dysbiosis”, exceeding the value of the control group. The concentration of LPO products in colonocytes of experimental animals decreased significantly. The content of malonicdialdehyde and acylhydroperoxide decreased 1.6 times and 5.6 times in comparison with the determined index of the group “dysbiosis”, respectively.


В норме кишечная микрофлора представляет собой сбалансированную экосистему. В этом комплексе насчитывается более 500 видов различных бактерий [1]. В качественном составе кишечной микрофлоры присутствуют бактерии, выполняющие роль природного биосорбента. Они способствуют детоксикации эндогенных и экзогенных субстратов и изменению формулы токсических веществ [2, 3]. Подавление антибиотиками облигатной микрофлоры кишечника сопровождается ростом количества потенциально патогенных микроорганизмов и может вызвать развитие дисбактериоза [4, 5]. К основным причинам развития дисбиоза относят стрессы, неблагоприятное воздействие окружающей среды, заболевания гастроинтестинального тракта, острые кишечные инфекции. Качественные и количественные изменения кишечной микробиоты приводят к интоксикации и сенсибилизации, отягощают развитие патологических процессов в кишечнике, препятствуют регенерации, тем самым являясь важным звеном в хронизации заболеваний желудочно-кишечного тракта [6-8]. Установлено изменение состава кишечной микробиоты, содержания продуктов перекисного окисления липидов и ферментативной активности всех элементов антиоксидантной защиты в колоноцитах толстой кишки при экспериментальном дисбиозе [9, 10]. Одним из направлений медицинских исследований являются разработка мероприятий, направленных на поддержание прооксидантно-антиоксидантного баланса организма и эффективных способов коррекции дисбиоза [11, 12]. В настоящее время для коррекции дисбиотических нарушений широко используются пробиотики, пребиотики и синбиотики. Среди препаратов с пробиотической эффективностью наибольший интерес представляют комплексные препараты, содержащие как пробиотики, так и антиоксиданты. Одним из таких препаратов является«Бифидум БАГ», в состав которого, помимо живых антагонистически активных видов бифидобактерий B. bifidum и B. longum, входит дигидрокверцетин. Данный препарат способен формировать биопленку, которая выполняет защитную функцию, участвует в укреплении слизистой оболочки кишечника, снижая ее проницаемость, препятствуя проникновению в организм экзо- и эндотоксинов, аллергенов, потенциальных возбудителей (особенно эффективен против золотистого стафилококка), способствует восстановлению структуры слизистых, снижению токсической нагрузки на печень и почки, улучшению функций иммунной системы и печени [13, 14]. Цель исследования - изучить эффективность применения препарата «Бифидум БАГ» в условиях гентамицин-ассоциированного дисбиоза у мышей. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Исследование было проведено на 60 мышах линии BALB/c, которых разделили на три опытные группы по 20 особей в каждой. Первая группа - контрольная (интактные мыши). Во вторую группу (дисбиоз) входили животные, которым внутрибрюшинно вводили раствор гентамицина в концентрации 80 мкг/мл в пересчете на вес животного в течение 5 дней [15]. Животные третьей группы (коррекция «Бифидум БАГ») интрагастрально получали комплексный пробиотик «Бифидум БАГ» в течение 21 дня 1 раз в сутки после формирования гентамицин-ассоциированного дисбиоза. У экспериментальных животных всех исследуемых групп после окончания введения гентамицина производили изучения состава мукозной микрофлоры кишечника, а также активность ферментов перекисного окисления липидов и антиоксидантной системы. Исследования были проведены с соблюдением всех принципов, описанных в Конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей (г. Страсбург, Франция, 1986). Изучение количественного и качественного состава мукозной микрофлоры толстой кишки опытных мышей проводилось по методике В.М. Коршунова и Л.И. Кафарской [16, 17]. Биоптаты слизистой оболочки толстой кишки освобождались от химуса и взвешивались в асептических условиях. Материал помещали в стерильный фосфатный буфер в соотношении 1 : 10 и выдерживали в нем 2 часа для разжижения муцина. После этого готовили разведения материала до концентраций 10-2-10-4. По 0,1 мл каждого разведения взвеси засевали газоном на поверхность питательных сред (желточно-солевой агар, Сабуро, кровяной агар, SSA-агар, ЦПХ-агар, Эндо, висмут-сульфит агар, бифидоагар, лактоагар) и инкубировали при температуре 37 °С в анаэробных и аэробных условиях. Выделенные микроорганизмы идентифицировали с использованием микробиологического анализатора «Multiskan-Ascent» и тест-систем Стрептотест-16, СТАФИтест-16, ЭНТЕРОтест-16, Эн-КОККУСтест-16; API 50 CHL для идентификации бифидобактерий и лактобацилл. Содержание микробов в 1 грамме материала подсчитывали, исходя из количества выросших колоний микроорганизмов - колониеобразующих единиц (КОЕ) при посеве из максимального разведения, где был отмечен рост не менее 10 колоний, при этом учитывли объем посевного материала. Для расчета использовали формулу: К = Е / к × v × n, где К - колониеобразующая единица, к - количество внесенного материала, v - количество чашек Петри, n - разведение, Е - общее количество бактерий. Удельное содержание микробов подсчитывали как количество микроорганизмов, выделенных из биопроб, и выражали в lg КОЕ/г массы биологического материала [18, 19]. О состоянии продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) судили по содержанию малонового диальдегида (МДА) и ацилгидроперекисей (АГП). Состояние антиоксидантной защиты оценивали по активности ферментов - каталазы и супероксиддисмутазы (СОД) - в ткани кишечника. Данные значения определяли традиционными методами [20]. Все результаты исследований были статистически обработаны. Производился подсчет средних арифметических величин (М), ошибки средней арифметической (m), достоверной разницы между показателями (Р) с учетом доверительной вероятности по t-критерию Стьюдента и F-критерию Фишера. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ В условиях гентамицинового дисбиоза были отмечены изменения качественного и количественного состава микрофлоры толстой кишки (табл. 1). Количество бифидобактерий снизилось в 1,4 раза по отношению к контрольной группе и составило lg КОЕ 5,41 ± 0,59. Содержание пептострептококков уменьшилось в 1,1 раза, а лактобактерий в 1,5 раз и составило lg КОЕ 6,63 ± 0,51 и lg КОЕ 4,29 ± 0,53 соответственно. Число лактозонегативных E. coli уменьшилось в 1,8 раз и составило lg КОЕ 1,86 ± 0,56. Значительно снизилось количество представителей факультативной микрофлоры. Так, содер- Таблица 1 / Table 1 Состав мукозной микрофлоры толстой кишки мышей в условиях гентамицин-ассоциированного дисбиоза / Composition of the mucosal microflora of the colon of mice under conditions of gentamicin-associated dysbiosis Выделенные микроорганизмы / Dedicated microorganisms Количество микроорганизмов, lg KOE/г (M ± m) / Number of microorganisms, lg KOE/г (M ± m) Группы животных / Groups of animals Контроль (интактные мыши) / Control (intact mice) Дисбиоз / Dysbiosis Коррекция «Бифидум БАГ» / Correction «Bifidum BAG» Bifidobacterium spp. 7,47 ± 0,66 5,41 ± 0,59* 8,71 ± 0,75ххх Lactobacillus spp. 6,55 ± 0,59 4,29 ± 0,53** 6,17 ± 0,66х Peptostreptococcus spp 7,43 ± 0,56 6,63 ± 0,51 8,61 ± 0,71х Enterococcus spp. 6,93 ± 0,60 1,16 ± 0,54*** 6,35 ± 0,58ххх E. сoli 7,22 ± 0,70 2,67 ± 0,55*** 7,06 ± 0,73ххх E. сoli lac «-» 3,42±0,70 1,86 ± 0,56 3,86 ± 0,57х E. сoli lac «+» 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 Bacteroidus spp 7,21 ± 0,64 5,09 ± 0,67* 8,37 ± 0,88х Clostridium spp 4,72 ± 0,75 2,96 ± 0,69 3,71 ± 0,89 Staphylococcus aureus 0 ± 0 3,76 ± 0,72*** 1,47 ± 0,58х Staphylococcus hem «-» 4,35 ± 0,97 1,36 ± 0,53* 3,34 ± 0,74*х Candida spp. 2,49 ± 0,66 6,22 ± 0,92** 2,83 ± 0,76хх Enterobacter spp. 4,42 ± 0,7 2,46 ± 0,52* 3,40 ± 0,63 Citrobacter spp. 3,06 ± 0,77 2,65 ± 0,74 3,21 ± 0,69 Proteus spp. 1,01 ± 0,51 0 ± 0*** 1,83 ± 0,53ххх Pseudomonas spp. 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 Примечание: *р ≤ 0,05 по сравнению с контролем, **р ≤ 0,01 по сравнению с контролем, ***р ≤ 0,001 по сравнению с контролем; хр ≤ 0,05 по сравнению с группой «Дисбиоз», ххр ≤ 0,01 по сравнению с группой «Дисбиоз», хххр ≤ 0,001 по сравнению с группой «Дисбиоз». Note: *p ≤ 0.05 compared to control, **p ≤ 0.01 compared to control, ***p ≤ 0.001 compared to control; xp ≤ 0.05 compared with the Dysbiosis group, xxp ≤ 0.01 compared with the Dysbiosis group, xxxp ≤ 0.001 compared with the Dysbiosis group. Таблица 2 / Table 2 Активность ферментов антиоксидантной системы колоноцитов мышей в условиях гентамицин-ассоциированного дисбиоза и его коррекции / The activity of antioxidant protection enzymes of colonocytes of mice under conditions of experimental dysbiosis and its correction Группы животных / Groups of animals Активность каталазы, мкат/г белка ткани (М ± m) / Catalase activity mkat/g tissue protein (М ± m) Активность СОД, у.е. (М ± m) / Superoxide dismutase activity, у.е. (М ± m) Контроль (интактные мыши) / Control (intact mice) 15,20 ± 0,82 13,50 ± 0,81 Дисбиоз / Dysbiosis 11,18 ± 0,85*** 7,62 ± 0,68*** Коррекция «Бифидум БАГ» / Correction «Bifidum BAG» 12,71 ± 0,86* 15,30 ± 0,64ххх Примечание: *р ≤ 0,05 по сравнению с контролем, **р ≤ 0,01 по сравнению с контролем, ***р ≤ 0,001 по сравнению с контролем; хр ≤ 0,05 по сравнению с группой «Дисбиоз», ххр ≤ 0,01 по сравнению с группой «Дисбиоз», хххр ≤ 0,001 по сравнению с группой «Дисбиоз». Note: *p ≤ 0.05 compared to control, **p ≤ 0.01 compared to control, ***p ≤ 0.001 compared to control; xp ≤ 0.05 compared with the Dysbiosis group, xxp ≤ 0.01 compared with the Dysbiosis group, xxxp ≤ 0.001 compared with the Dysbiosis group. Таблица 3 / Table 3 Содержание продуктов перекисного окисления липидов в колоноцитах мышей в условиях гентамицин-ассоциированного дисбиоза и его коррекции / The content of products of lipid peroxidation in colonocytes of mice under conditions of experimental dysbiosis and its correction Группы животных / Groups of animals Содержание МДА, мкмоль/г ткани (М ± m) Malonic dialdehyde content, mcmol/g tissue (М ± m) Содержание АГП, у.е. (М ± m) Acyl hydroperoxides content, RU (М ± m) Контроль (интактные мыши) / Control (intact mice) 3,20 ± 0,55 0,52 ± 0,14 Дисбиоз / Dysbiosis 6,48 ± 0,81*** 1,75 ± 0,26* Коррекция «Бифидум БАГ» / Correction «Bifidum BAG» 4,11 ± 0,67х 0,31 ± 0,12ххх Примечание: *p < 0,05 по сравнению с контролем, **p < 0,01 по сравнению с контролем, ***p < 0,001 по сравнению с контролем; хp < 0,05 по сравнению с группой «Дисбиоз», ххp < 0,01 по сравнению с группой «Дисбиоз», хххp < 0,001 по сравнению с группой «Дисбиоз». Note: *p ≤ 0.05 compared to control, **p ≤ 0.01 compared to control, ***p ≤ 0.001 compared to control; xp ≤ 0.05 compared with the Dysbiosis group, xxp ≤ 0.01 compared with the Dysbiosis group, xxxp ≤ 0.001 compared with the Dysbiosis group. жание бактероидов в контрольной группе составило lg КОЕ 7,21 ± 0,64, а при экспериментальном дисбиозе количество их уменьшилось в 1,4 раза и составило lg КОЕ 5,21 ± 0,73. В составе микрофлоры данной группы, также как и в контрольной, не удалось выделить гемолитическую кишечную палочку и неферментирующие бактерии рода Pseudomonas. Число условно-патогенных бактерий рода Enterobacter и Citrobacter уменьшилось в 1,8 и 1,2 раза и составило lg КОЕ 2,46 ± 0,52 и lg КОЕ 3,06 ± 0,77 соответственно. На фоне применения гентамицина количество грибов рода Candida увеличилось в 2,5 раза и составило lg КОЕ 6,22 ± 0,92. Изменение численности пептострептококков, клостридий, лактозонегативных эшерихий и бактерий рода Citrobacter spp. были недостоверны. Развитие лекарственного дисбиоза сопровождалось снижением активности изучаемых ферментов антиоксидантной системы: каталазы и СОД (табл. 2). В сравнении со значениями контрольной группы активность каталазы снизилась в 1,4 раза, СОД в 1,8 раза. Введение гентамицина мышам привело к увеличению концентрации продуктов перекисного окисления липидов в ткани кишечника (табл. 3). При этом содержание МДА увеличилось в 2 раза, а количество ацилгидроперекисей - в 3,4 раза по сравнению с контрольной группой. Для коррекции экспериментального дисбиоза использовался комбинированный препарат «Бифидум БАГ». В результате количество бифидо- и лактобактерий увеличилось в 1,6 и 1,4 раза соответственно и достигло количественного значения определяемого показателя в контроле. Численность эшерихий увеличилась в 2,6 раза и составила lgKOE 7,06 ± 0,73, что соответствует числовым значениям определяемого показателя в контроле. Количество золотистого стафилококка и грибов рода Candida снизилось в 2,5 (lgKOE 1,47 ± 0,58) и в 2,2 раза (lgKOE 2,83 ± ± 0,76) соответственно, по сравнению с группой «экспериментальный дисбиоз». Содержание условно-патогенных микроорганизмов рода Enterobacter на фоне терапии комплексным препаратом увеличилось в 1,4 раза по сравнению с группой «экспериментальный дисбиоз». Зарегистрировано появление в составе микробиоты бактерий рода Proteus (lgKOE 1,83 ± 0,53). Достоверных изменений содержания родов Clostridium и Citobacter не зарегистрировано. При коррекции гентамицинового дисбактериоза комплексным препаратом «Бифидум БАГ» отмечено положительное воздействие препарата на антиоксидантную защиту макроорганизма в колоноцитах (см. табл. 2). Так, активность фермента каталазы возросла в 1,1 раза, не достигла показателя группы интактных животных. Активность фермента СОД увеличилась по сравнению с группой «дисбиоз» в 2 раза, превысив значение контрольной группы. Значительно снизилась концентрация продуктов ПОЛ в колоноцитах экспериментальных животных. Содержание МДА и АГП снизилось в 1,6 раз и 5,6 раз по сравнению с определяемым показателем группы «дисбиоз» соответственно. ОБСУЖДЕНИЕ Экспериментальный дисбиоз вызывает дисбаланс в работе антиоксидантной системы в ткани кишечника, что проявляется в снижении активности каталазы и СОД и увеличении концентрации МДА и АГП. Применение комплексного препарата «Бифидум БАГ» привело к нормализации микробиоты толстой кишки и восстановлению активности ферментативной системы и нормализации процессов ПОЛ. Это позволяет полагать, что входящий в состав дигидрокверцетин приводит к повышению адаптационных и компенсаторных возможностей макроорганизма при экспериментальном гентамицин-ассоциированном дисбиозе. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Коррекция гентамицинового дисбиоза комплексным препаратом «Бифидум БАГ» способствовало восстановлению состава микрофлоры толстой кишки, нормализации содержания продуктов перекисного окисления липидов и активации ферментов антиоксидантной системы в колоноцитах толстой кишки.

O. A. Medvedeva

Kursk State Medical University

Author for correspondence.
Email: nataliverev@ya.ru
Kursk, Russia

V. A. Korolev

Kursk State Medical University

Email: nataliverev@ya.ru
Kursk, Russia

N. A. Verevkina

Kursk State Medical University

Email: nataliverev@ya.ru
Kursk, Russia

V. A. Riadnova

Kursk State Medical University

Email: nataliverev@ya.ru
Kursk, Russia

  • Xu J., Lian F., Zhao L. Structural modulation of gut microbiota during alleviation of type 2 diabetes with a Chinese herbal formula. ISME J. 2015. № 9. P. 552-562.
  • Jiang W., Wu N., Wang X. Dysbiosis gut microbiota associated with inflammation and impaired mucosal immune function in intestine of humans with non-alcoholic fatty liver disease. Sci Rep. 2015. № 5. P. 1-7.
  • Berbers R.M., Nierkens S., Van Laar J.M. Microbial dysbiosis in common variable immune deficiencies: evidence, causes, and consequences. Trends Immunol. 2017. № 38. P. 206-216.
  • Omarova L.A., Omarov T.R. An intestinal dysbacteriosis as a side effect of anti-helicobacter therapy. Sechenovsky Vestnik. 2014. № 3 (17). P. 55-58.
  • Forbes J.D., Van Domselaar G., Bernstein C.N. The gut microbiota in immune-mediated inflammatory diseases. Front. Microbiol. 2016 7:1081. 10.3389.
  • Kamada N., Seo S.U., Chen G.Y. (2013) Role of the gut microbiota in immunity and inflammatory disease. Nat Rev Immunol. 2013. № 13. P. 321-335.
  • Skrypnik K., Bogdanski P., Loniewski I., Reguta J., Suliburska J. Effect of probiotic supplementation on liver function and lipid status in rats. Acta Sci Pol Technol Aliment. 2018. № 2. Р. 185-192.
  • Ilyenko L.I., Xolodova I.N. Intestinal dysbiosis in children. Medical matter. 2008. № 2. P. 3-13.
  • Gapon M.N. Indicators of antioxidant protection of the body with experimental intestinal dysbacteriosis, caused by the use of a broad-spectrum antibiotic: PhD Thesis. Rostov-on-Don, 2007. P. 153.
  • Coelho O.G.L., Cândido F.G., Alfenas R.C.G. Dietary fat and gut microbiota: mechanisms involved in obesity control. Crit Rev Food Sci Nutr. 2018. № 31. P. 1-30.
  • Joossens M., Huys G., Cnockaert M. Dysbiosis of the faecalmicrobiota in patients with Crohn’s disease and their unaffected relatives. Gut. 2011. № 5. P. 631-637.
  • Baba Y., Iwatsuki M., Yoshida N., Watanabe M., Baba H. Review of the gut microbiome and esophageal cancer: Pathogenesis and potential clinical implications. Ann Gastroenterol Surg. 2017. № 2. Р. 99-104.
  • Baylina E.E., Xomchenko T.V., Myrnachev G.P. On the circulation of pathogenic leptospirae. Pacific Medical Journal. 2010. № 4. P. 91.
  • Horspool A.M., Chang H.C. Neuron-specific regulation of superoxide dismutase amid pathogen-induced gut dysbiosis. Redox Biol. 2018. Р. 377-385.
  • Kashkin K.P., Karaev Z.O. Immune reactivity of the body and antibiotic therapy. L.: Medicine, 1984. P. 200.
  • Bogdanova N.A., Nesvizcky U.V., Vorobyev A.A. Study of the parietal microflora of the gastrointestinal tract of rats with oral administration of probiotic preparations. Messenger RAMN. 2006. № 2. P. 6-10.
  • Vorobyev A.A. et al. Features of microbiocenosis of parietal mucin of the gastrointestinal tract of rats. Journal of Microbiology Epidemiology and Immunobiology. 2005. № 6. P. 3-7.
  • Nesvizcky U.V. et al. Microbiocenosis of parietal mucin of the gastrointestinal tract of rats with induced dysbiosis. Journal of Microbiology Epidemiology and Immunobiology. 2007. № 3. P. 57-60.
  • Makarenko E.V. Complex determination of the activity of superoxide dismutase and glutathione reductase in erythrocytes of patients with chronic liver diseases. Laboratory work. 1988. № 11. P. 48-50.
  • Koroluk M.A. et al. Method for determination of catalase activity. Laboratory work. 1988. № 1. P. 16-19.

Views

Abstract - 93

PDF (Russian) - 97

PlumX


Copyright (c) 2019 Medvedeva O.A., Korolev V.A., Verevkina N.A., Riadnova V.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.