Автореферат (Адаптивное значение для человека бактерий рода Lactobacillus и рода Bifidobacterium)

На правах рукописиЮнес Роман АбдаллаевичАДАПТИВНОЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА БАКТЕРИЙ РОДАLACTOBACILLUS И РОДА BIFIDOBACTERIUMСпециальность03.02.08 – экология03.02.07 - генетикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата биологических наукМосква 20161Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждениивысшего образования «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ»..Научные руководители:доктор биологических наук, профессор ОРЛОВАВалентина Сергеевна, кафедра системной экологииФГАОУ ВО Российский университет дружбы народовдоктор биологических наук ПОЛУЭКТОВА ЕленаУльриховна, ведущий научный сотрудник лабораториигенетики микроорганизмов Института общей генетикиим.

Н.И. Вавилова РАНОфициальные оппоненты:доктор биологических наук, профессор ЛИВШИЦВиталий Аркадьевич, ведущий научный сотрудникНИИ Аджиномото-генетика (ЗАО «АГРИ»), г. Москва.доктор биологических наук, профессор БЛИНКОВАЛарисаПетровна,заведующаялабораториеймикробиологическихпитательныхсредФГБУН«Научно-исследовательскийинститутвакцинисывороток им.

И.И. Мечникова» г. Москва.Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный НаучныйЦентр Российской Федерации - Институт медико-биологических проблем Российскойакадемии наук.Защита состоится «2» марта 2017 г. в 16 часов на заседании Совета по защите докторских икандидатских диссертаций Д 212.203.38 при ФГАОУ ВО «Российский университет дружбынародов» по адресу: 115093, г. Москва, Подольское шоссе, д. 8/5, экологический факультет.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГАОУ ВО «Российскийуниверситет дружбы народов» по адресу: 117198, г. Москва, ул.

Миклухо-Маклая, д. 6.Автореферат разослан: «__» ______ 2016 г.Учёный секретарьдиссертационного советакандидат биологических наукЕ.А. Ванисова2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемыСогласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), эпидемией 21 векастал стресс.

Возрастание стрессовой нагрузки связано с ухудшением экологическойобстановки, высокой плотностью населения в мегаполисах, нездоровым питанием и другимифакторами. Стресс вызывает выброс надпочечниками гормонов (адреналина, норадреналина,кортизола и др.). Физиологический смысл этого явления – инициация реакции “борьба илибегство”, чтобы преодолеть опасность (Arun, 2004).Изучению адаптации человека к стрессу уделяется большое внимание (McEwen, 2007).Постоянное воздействие раздражителя (хронический стресс) на организм человека можетпривести к таким расстройствам здоровья как депрессия, тревожное состояние, синдромхронической усталости и др. В результате, по всему миру это стало серьёзной медицинскойи экономической проблемой.

Для лечения возникающих расстройств настроения иневротических расстройств применяют психотерапию или/илекарственныепрепараты(анксиолитики – бензодиазепины, антидепрессанты – селективные ингибиторы обратногозахвата серотонина). Лекарства, несмотря на свою эффективность, имеют ряд недостатков.Новыми средствами лечения и профилактики невротических расстройств, вызванныхстрессами, являются бактериальные пробиотические препараты – психобиотики.Совокупностьнаселяющихтело человека микроорганизмов (преимущественнобактерий) - микробиота - играет чрезвычайно важную роль в жизнедеятельности организма(Nicholson et al., 2012). Бактерии кишечной микробиоты участвуют не только в регуляцииобщего метаболизма и иммунитета, но и в функционировании нервной системы хозяина(Costa et al., 2000; Cryan, Dinan, 2012; Федорова, Даниленко, 2014).

Кишечный микробиомрассматривается в настоящее время как часть т.н. оси кишечник – мозг (gut-brain axis) –двунаправленнойкоммуникационнойсистемы,обеспечивающейсложноефункционирование ЦНС и ЖКТ (Clarke et al., 2013; Carabotti et al., 2015; Bravo et al., 2011).Отдельные штаммы пробиотических бактерий способны положительно влиять наэмоциональное поведение, восприятие боли и стресс у лабораторных животных (Dinan et al.,2013) и даже людей (Rao et al., 2009; Messaoudi et al., 2011).

В настоящее время актуальнойзадачей является разработка подходов к поиску психобиотиков – штаммов культивируемыхбактерий, преимущественно лактобацилл и бифидобактерий, оказывающих благоприятныйэффект на здоровье, настроение и поведение людей при лечении нервных расстройств.Взаимодействие бактерий кишечной микробиоты и нервной системы организмахозяина осуществляется посредством синтезируемых бактериями низкомолекулярныхвеществ, нейромедиаторов и гормоноподобных веществ; к ним относятся ацетилхолин и3другие холины, серотонин, норадреналин, гистамин и другие амины, жирные кислоты скороткими цепями, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) (Wall et al., 2015).

Изучениевеществ, осуществляющих взаимодействие бактерий кишечной микробиоты и организмачеловека, позволит понять механизм взаимодействия и разработать принципы созданиятаргетных пробиотических препаратов.ГАМК является универсальным веществом, синтезируемым животными, растениями ибактериями (Рощина, 2004; Ueno, 2000). Катехоламины – это группа соединений,выполняющихрольпосредников(медиаторовинейрогормонов)ворганизмемлекопитающих; есть данные о влиянии катехоламинов на жизнедеятельность патогенныхбактерий (Freestone et al., 1998; O'Donnell et al., 2014; Sandrini et al., 2014).

Синтез ГАМКпробиотическими бактериями родов Lactobacillus и Bifidobacterium, выделенными изорганизма людей, и их способность реагировать на присутствиекатехоламиновпрактически не охарактеризованы.Цель работыИзучениеадаптивнойспособностиразличныхштаммовлактобациллибифидобактерий, выделенных от человека, синтезировать гамма-аминомасляную кислоту иреагировать на присутствие катехоламинов.Задачи1) Провести видовую идентификацию 32 штаммов лактобацилл, выделенных из трёх биотопов(ротовая полость, кишечник и влагалище) жителей центрального региона России.2) Определить способность к синтезу ГАМК у коллекции штаммов лактобацилл ибифидобактерий, изолированных из организма жителей центрального региона России.3) Охарактеризовать gad-гены, контролирующие синтез ГАМК, у нескольких штаммовлактобацилл и бифидобактерий – перспективных как пробиотики, отобранных по способностисинтезировать ГАМК и другим пробиотическим свойствам.4) Выяснить влияние катехоламинов (дофамина, норадреналина, адреналина) и серотонина нарост штаммов лактобацилл и бифидобактерий.

Для одного из отобранных штаммов –потенциального пробиотика – изучить экспрессию gad-генов, а также влияние норадреналинана транскрипционную активность генов.5)Оценитьвлияниештамма,отобранногопоспособностисинтезироватьГАМКипробиотическим свойствам, на уровень ГАМК и пролактина в крови лабораторных животныхв условиях холодового шока.4Научная новизна работы1) Впервые проведено широкомасштабное исследование способности различных штаммовлактобацилл и бифидобактерий, выделенных от жителей центрального региона РоссийскойФедерации, к синтезу ГАМК; показано, что это свойство является преимущественновидоспецифичным и присуще видам L. plantarum, L.

brevis, B. angulatum, B. adolescentis иB. dentium.2)Впервые показано, что катехоламины и серотонин влияют на рост лактобацилл ибифидобактерий; эффект является штаммоспецифичным и дозозависимым.3)Впервыеохарактеризованыгены,контролирующиесинтезГАМК,уштаммовL. plantarum 90sk, L.

brevis 15f, B. adolescentis 150 и B. angulatum GT102.4)Впервые показано, что норадреналин влияет на экспрессию генов feoA, feoB, trxB, mub улактобацилл.Практическая значимостьРабота предлагает новые критерии отбора штаммов для создания эффективных средствтерапии нервных расcтройств у человека. Критериями отбора подобных штаммов являютсяспособность синтезировать гамма-аминомасляную кислоту и реагировать усилением роста наприсутствие катехоламиновнаряду с другими пробиотическими свойствами.

Послепрохождения доклинических исследований отобранные и изученные штаммы могут статьосновой лекарственного препарата - психобиотика.Основные положения, выносимые на защиту1)Способность синтезировать и секретировать в среду ГАМК является преимущественновидоспецифичной и свойственна большинству штаммов лактобацилл видов L. plantarum иL. brevis, а также бифидобактерий видов B. adolescentis, B. angulatum и B. dentium.2)Катехоламиноы способны стимулировать рост лактобацилл и бифидобактерий, и этаспособность является штаммоспецифичной.3)Пробиотические штаммы лактобацилл и бифидобактерий, синтезирующие ГАМК иусиливающие рост в присутствии катехоламинов и серотонина, являются основой длясоздания психобиотиков.5Апробация результатов работыДиссертационная работа апробирована на расширенном заседании кафедры системнойэкологии экологического факультета РУДН 21 апреля 2016 года.Материалы диссертации были представлены на международных и Российскихконференциях: Международной научной конференции по пробиотиками и пребиотикам,2015г.