Мед с древних времен используют в народной медицине как средство широкого спектра действия для лечения заболеваний дыхательной и сердечно-сосудистой систем, желудочно-кишечного тракта и т.д. В последние 20 лет возобновлен исследовательский интерес к лечебным свойствам этого продукта, связанный прежде всего с растущей проблемой увеличения числа антибиотико-резистентных инфекций и необходимостью в альтернативных антимикробных субстанциях.
Так, показано антимикробное действие меда против патогенных для человека микроорганизмов, обусловленное осмолярностью, кислотностью, перекисью водорода, флавоноидами, фенольными кислотами и другими антимикробными компонентами, зависящими от сорта меда [5]. Научная основа терапевтического действия меда в настоящее время полностью не разработана. Однако совокупность полученных данных свидетельствует о том, что некоторые полезные свойства меда обусловлены наличием пробиотических компонентов.
Пробиотики — полезные для человека и животных живые микроорганизмы, относящиеся к нормальным обитателям кишечника и подавляющие рост и развитие патогенной и условно-патогенной флоры. Среди них наиболее известны молочнокислые бактерии Lactobacillusacidophilus, L. casei, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, L. reuteri, L. brevis, L cellobiosus, Lcurvatus, L. fermentum, L. plantarum, Lactococcus lactis subsp. cremoris, Streptococ— cussalivarius subsp. thermophilus, Enterococcus faecium, Staphylococcus diaacetylactis, S.intermedius, Bifidobacterium bifidum, B. adolescentis, B. animalis, B. infantis, B. longum,B. thermophilum.
Механизм пробиотического эффекта может быть обусловлен конкуренцией с патогенной микрофлорой за питательные вещества и рецепторы адгезии на эпителии кишечника, производством антибактериальных веществ и стимуляцией иммунных систем. Так, молочнокислые бактерии в кишечнике производят метаболиты, ингибирующие рост патогенных микроорганизмов и повышающие устойчивость организма хозяина. Образующиеся органические кислоты также снижают кишечную рН, которая может ингибировать другие бактериальные патогены.
Известно, что в свежем меде содержится большое количество молочнокислых бактерий, происходящих из медового зобика пчелы и обладающих широким спектром антимикробной активности против различных патогенов пчел и человека [5].
Впервые симбиотическая флора из медового зобика пчелы и свежего меда была обнаружена и связана со многими лечебными свойствами меда сравнительно недавно — в 2008 г. в Швеции [4]. В составе новой микробиоты определено приблизительно 40 штаммов молочнокислых бактерий из 9 видов Lactobacillus и 4 видов Bifidobacterium: L. kunkeei Fhon2, L. apinorum Fhon13, L. mellis Hon2, L. mellifer Bin4, L. kullabergensisBiut2, L. kimbladii Hma2, L. helsingborgensis Bma5, L. melliventris Hma8, L. apis Hma11, B. coryneformeBma6, 6. asfe-roides Bin2, B. sp. Bin7, B. sp. Hma3 [2]. Большинство этих симбионтов вновь описанные виды. Помимо уникальной для медоносной пчелы молочнокислой флоры из меда выделены штаммы L.acidophilus, способствующие его антибактериальной активности. Максимальное фиксированное количество жизнеспособных молочнокислых бактерий в свежем меде составляет 108 клеток на 1 г [7]. По мере обезвоживания продукта количество жизнеспособных микроорганизмов снижается и становится нулевым при содержании воды в меде менее 20% [5].
Медоносные пчелы не собирают с цветков молочнокислые бактерии, последние являются симбиотическими организмами, населяющими медовый зобик особи. Численность и видовой состав молочнокислой микрофлоры медового зобика зависят от сезона, источника и количества нектара, здоровья пчел и наличия других микроорганизмов в нектаре [2, 3, 5]. Так, количество молочнокислых бактерий, низкое ранней весной, увеличивается с фуражировочной активностью пчел.
Каждый член молочнокислой микробиоты пчел ферментирует нектар, выделяет штамм-специфичный спектр метаболитов и, таким образом, участвует в процессе превращения нектара в мед [5]. Вещества, вырабатываемые молочнокислыми бактериями, присутствуют в свежем меде и сохраняются в зрелом. Кроме того, возможно, данные микроорганизмы играют ключевую роль в производстве перги.
Среда медового зобика характеризуется микроаэробным состоянием, наличием сахаров и температурой, независимой от температуры окружающей среды, представляя собой оптимальную нишу для молочнокислых бактерий. На основе полученных данных было предположено, что пчелы и молочнокислая микрофлора развивались во взаимной зависимости друг от друга: бактерии получили нишу с доступными питательными веществами, а пчелы — защиту от вредных микроорганизмов [4]. Известно, что отдельные виды молочнокислых бактерий производят органические кислоты, этанол, бензоат, ферменты, перекись водорода, антимикробные пептиды и бактериоцины.
Вместе с тем у этих микроорганизмов существует видовая специфичность в производстве антимикробных веществ: их внеклеточные метаболиты обладают бактериостатическими или бактерицидными свойствами и имеют различные механизмы действия (нарушение проницаемости клеточных мембран и синтеза ДНК или изменение условий роста, например, путем уменьшения рН) [2]. Совокупность указанных качеств обусловливает широкий спектр действия молочнокислой флоры пчел против патогенов: 55 видов бактерий и 5 видов дрожжей, обнаруженных в цветках [3, 7].
L. kunkeei — доминирующий вид в микробиоте медового зобика пчелы [5, 7]. Как известно, данный микроорганизм ингибирует спиртовое брожение дрожжей Saccharomyces bay anus и S. cerevisiae и распространяется пчелами на виноградниках. Таким образом, значение L kunkeei для пчелы может состоять в ингибировании процесса брожения незрелого меда дрожжами Saccharomyces. Обнаружено, что активность Bifidobacterium отрицательно коррелирует с активностью болезнетворных микробов в пчелиных семьях. Также показано сильное ингибирующее действие комбинированной молочнокислой флоры медового зобика на рост возбудителя американского гнильца Paenibacillus larvae как in vitro, так и in vivo [3].
Примечательно, что отдельные виды молочнокислых бактерий подавляют штаммы P. larvae по-разному. Например, доминирующий штамм L kunkeei Fhon2 лишь частично замедляет рост P. larvae, тогда как L. apisHma11 и L. kullabergensis Biut2 отличаются сильным ингибирующим действием. Исходя из полученных данных, авторами сделан вывод, что вся молочнокислая флора может работать синергическим образом в отношении возбудителя американского гнильца и, возможно, других вредных микроорганизмов.
Муравьиная кислота, производимая бифидобактериями, а также молочная и уксусная кислоты, вырабатываемые различными молочнокислыми бактериями, представляют собой антимикробные вещества и могут играть важную роль в защите пчел против патогенных микроорганизмов. В экспериментах in vitro установлено, что молочная кислота, продуцируемая L. johnsonii, ингибирует P. larvae, а метаболиты, производимые бифидобактериями, проявляют антагонистический эффект к возбудителю европейского гнильца Melissococcus plutonius [8].
Показательно, что эти кислоты широко используют на пасеках для защиты пчел от Varroa destructor и Nosema apis. В условиях микробного стресса (при действии представителей Pseudomonas,Enterobacteriaceae, Bacillus и Candida) молочнокислые симбионты пчелы продуцируют внеклеточные белки: ферменты, ДНК-шапероны, белки S-слоя, бактериоцины, лизоцимы и ряд новых белков с предположительно антимикробной функцией [2, 7].
Экспериментально и клинически доказаны иммунотропные и иммуностимулирующие механизмы действия пробиотиков на организм человека. Опосредованное влияние молочнокислых бактерий на патогены благодаря активации иммунной системы определены и в организме медоносной пчелы. Например, добавление в корм Lactobacillus и Bifidobacterium повышает у пчел уровень экспрессии генов антимикробных пептидов: абецина, дефенсина и гименоптецина [8]. Таким образом, молочнокислые бактерии стимулируют у пчел врожденный иммунный ответ и могут быть полезны для профилактики инфекционных заболеваний семей.
Профилактические методы, усиливающие молочнокислую флору, могут повысить устойчивость пчел, что особенно актуально в свете проблемы коллапса пчелиных семей. Стимулирующие подкормки, содержащие пробиотические препараты на основе молочнокислых бактерий, улучшают микробиоценоз кишечника пчел, повышают силу, зимостойкость и продуктивность семей, репродуктивные показатели маток [1].
Антагонистическое действие молочнокислых бактерий, выделенных из медового зобика пчелы и меда, по отношению к широкому спектру микроорганизмов создает перспективу их применения в борьбе с патогенами человека и животных, в том числе устойчивыми к современным антибиотикам. Так, молочнокислые симбионты медоносной пчелы по отдельности и вместе обладают высокой антимикробной активностью против некоторых патогенов человека, включая такие устойчивые к антибиотикам штаммы, как метициллин-устойчивый золотистый стафилококк [5].
Экспериментами in vivo доказана эффективность применения повязок на основе меда, обогащенного пчелиными молочнокислыми бактериями, для лечения ран, инфицированных различными патогенами [2, 5]. В этих исследованиях отмечена штамм-зависимость свойств молочнокислых бактерий и продуцируемых ими веществ. Например, L. mellifer Bin4 ингибирует все изученные раневые патогены и вырабатывает бензол — токсичное летучее соединение, повышающее скорость закрытия раны и эпителизации. L. kunkeeiFhon2 в ответ на микробиальный стресс производит большое разнообразие внеклеточных белков и наиболее активна против раневых патогенов человека, в частности Pseudomonas spp.
Последний из-за образования биопленки, лекарственной устойчивости и взаимодействий с другими микробами в раневой среде является одним из терапевтически резистентных патогенов. Мед в комбинации с молочнокислыми бактериями также ингибирует рост маститных патогенов крупного рогатого скота: Staphylococcus spp., Streptococcus spp., Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, — проявляющих устойчивость к одному или более антибактериальным соединениям [6].
Синергическое прямое антимикробное действие и опосредованное действие путем иммуностимуляции всех представителей симбиотической молочнокислой микрофлоры пчел обусловливают важную роль пробиотических бактерий в патологии этих насекомых, а следовательно, и в производстве качественных продуктов пчеловодства. Подобное обстоятельство поможет в перспективе создать адаптогенные препараты для пчел на основе молочнокислых пробиотических бактерий, что особенно актуально в свете массовых потерь пчелиных семей по всему миру. Обнаруженные в микробиоте меда и медовом зобике пчелы штаммы бактерий с высоким уровнем антимикробной активности против патогенов, устойчивых к антибиотикам, позволят разработать новые альтернативные инструменты для борьбы с терапевтически резистентными инфекционными агентами человека и животных.
Л.Р.ГАЙФУЛЛИНА. Е.С.САЛТЫКОВА,
А.Г.НИКОЛЕНКО
Институт биохимии и генетики УНЦ РАН
ж-л «Пчеловодство» №7, 2017 г.
Литература
1. Мишуковская Г.С. Применение пробиотиков для повышения продуктивности темной лесной пчелы башкирской популяции / Темная лесная пчела Apis mellifera mel-lifra L. Республики Башкортостан. — Уфа, 2015.
2. Butler E., Oien R.F., Lindholm C, Olofsson T.C, Nilson В., VasquezA. A pilot study investigating lactic acid bacterial sym-bionts from the honeybee in inhibiting human chronic wound pathogens // International Wound Journal. — 2014. — V. 13.
3. Forsgren E„ Tobias CO., Vasquez A., Fries I. Novel lactic acid bacteria inhibiting Paenibacillus larvae in honey bee larvae // Apidologie. — 2010. — V. 41.
4. Olofsson T.C, Vasquez A. Detection and identification of a novel lactic acid bacterial flora within the honey stomach of the honeybee Apis mellifera // Current Microbiology. — 2008. —V. 57.
5. Olofsson T.C, Butler E., MarkowiczP., Lindholm C, Lars-son L., Vasquez A. Lactic acid bacterial symbionts in honeybees — an unknown key to honey's antimicrobial and therapeutic activities // International Wound Journal. — 2014.
6. Piccart K., Vasquez A., Piepers S., De Vliegher S., Olofsson T.C.Lactic acid bacteria from the honeybee inhibit the in vitro growth of mastitis pathogens // Journal of Dairy Science. — 2016. — V. 99.
7. VasquezA., ForsgrenE., FriesL, PaxtonR.J., FlabergE., Szekely L., Olofsson T.C.Symbionts as major modulators of insect health: lactic acid bacteria and honeybees // PLoS ONE. — 2012. — V. 7
8. Yoshiyama M., Wua M., Sugimura Y., Takaya N., Kimoto-Nira H., Suzuki С Inhibition of Paenibacillus larvae by lactic acid bacteria isolated from fermented materials // Journal of Invertebrate Pathology. —2013. — V. 112.
Похожие статьи:
Разное → Пчела украинская степная — особенности, внешний вид.
Породы пчёл → Структура карпатской породы пчёл и её отличия от карники
Техника безопасности на пасеке → Классы опасности пестицидов для пчел.
Новости пчеловодства → От варроатоза можно избавиться
Болезни пчёл → Браулез - болезнь маток и рабочих пчел
На злобу дня → Породы пчел – проблема №1 в современном пчеловодстве
Болезни пчёл → Конопидоз
