ОГЛАВЛЕНИЕ 2
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 7
ВВЕДЕНИЕ 10
Глава 1. Обзор литературы 18
1.1 Микробиота кишечника человека 18
1.1.1 Состав микробиоты и, влияющие на него факторы 18
1.1.2 Взаимодействия между различными представителями микробиоты
кишечника. Метаболизм микробиоты 23
1.1.3 Роль микробиоты кишечника в жизни человека 33
1.1.4 Нарушения качественного и количественного состава микробиоты 38
1.2 Модуляция микробиоты кишечника 42
1.2.1 Пробиотики 43
1.2.1.1 Бифидобактерии 50
1.2.1.2 Лактобактерии 56
1.2.2 Пребиотики 59
1.2.2.1 Некоторые пребиотические субстраты 64
1.2.2.2 Функциональные свойства экстрактов растений 69
1.2.2.3 Критерии оценки пребиотической активности веществ 74
1.2.3 Синбиотики 79
1.2.3.1 Принципы комбинирования пробиотиков и пребиотиков для получения
синбиотических композиций 82
1.3 Методы исследования воздействия пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков
на микробное сообщество кишечника 85
1.3.1 Периодические и непрерывные функциональные модели микробиоты 863
Глава 2. Материалы и методы исследования 92
2.1 Микробные объекты исследования 92
2.2 Контрольные и тестовые углеводные субстраты 92
2.3 Питательные среды и методы работы с культурами 93
2.3.1 Активация лиофилизированных культур 93
2.3.2 Количественный учет микроорганизмов 93
2.3.3 Среды для экспериментального культивирования 94
2.4 Выделение и очистка углеводных фракций с пребиотическим потенциалом
из растительного сырья 95
2.4.1 Водная экстракция сырья 96
2.4.2 Отделение жома и очистка экстракта от высокомолекулярных и
окрашенных примесей 96
2.4.3 Концентрирование очищенного экстракта на роторно-пленочном
испарителе 98
2.4.4 Фракционирование и высушивание выделенных фруктанов 98
2.5 Биохимические, микробиологические и физико-химические методы анализа
100
2.5.1 Анализ структуры полученных фруктанов методом ядерного магнитного
резонанса (ЯМР) 100
2.5.2. Определение содержания углеводов по методу Бертрана и
модифицированному методу Бертрана-Шорля 100
2.5.3 Определение содержания органических кислот и моносахаров с
помощью высокоэффективной жидкослойной хроматографии (ВЭЖХ) 101
2.5.5 Качественное и количественное определение углеводов с помощью
капиллярного электрофореза (КЭФ) 1014
2.5.5 Качественное и количественное определение микроорганизмов с
помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР) 102
2.5.6 Определение β-фруктофуранозидазной активности клеток
микроорганизмов 105
2.6 Экспериментальное культивирование микроорганизмов 105
2.6.1 Периодическое культивирование в CO2 инкубаторе 105
2.6.2 Периодическое культивирование в бутылях в атмосфере азота 106
2.6.3 Одностадийное непрерывное культивирование в ферментере в режиме
протока 107
2.6.4 Непрерывное культивирование фекальной культуры в режиме протока по
схеме three-stage continuous culture system (TSC) 109
2.7 Ротатабельный центральный композиционный план 113
2.8 Статистическая обработка экспериментальных данных 115
2.9 Корреляционный анализ 116
2.10 Регрессионный анализ 117
2.11 Многопараметрический анализ (метод пчелиного роя) 118
2.12 Применение математических моделей для расчета численностей тестштаммов и пробиотиков при совместном культивировании в различных
условиях 119
2.13 Оценка точности прогноза математических моделей 120
Глава 3. Результаты и обсуждение 122
3.1. Исследование антагонизма в со-культуре пробиотиков и тест-штаммов
при периодической ферментации 122
3.2. Математическая модель со-культуры пробиотика и тест-штамма и
количественный критерий эффективности синбиотиков на ее основе 131
3.3. Определение параметров модели для тест-штаммов 1365
3.4. Применение математической модели для описания роста смешанных
культур Bif. adolescentis и Bac. cereus, Bif. bifidum и St.aureus в средах с
пребиотиком или глюкозой 140
3.5. Определение синбиотического фактора для нескольких комбинаций
пробиотиков и коммерческих пребиотических субстратов для подавления
роста различных тест-штаммов 145
3.6. Исследование синбиотической эффективности композиций
бифидобактерий и фруктанов, выделенных из растительного сырья 148
3.6.1. Исследование фракций фруктанов корня лопуха и клубней топинамбура
с помощью 13С-ЯМР 149
3.6.2. Исследование синбиотической эффективности композиций Bif. bifidum и
фруктанов, выделенных из корней лопуха и клубней топинамбура, для
подавления St. aureus 153
3.6.3. Антагонизм синбиотических композиций Bif. bifidum и фруктанов
корней лопуха в отношении Bac. cereus и анализ поверхностей отклика 160
3.6.4. Антагонизм синбиотических композиций Bif. bifidum и фруктанов
корней лопуха в отношении Sal. enterica и анализ поверхностей отклика 164
3.6.5. Антагонизм синбиотических композиций Bif. bifidum и фруктанов
клубней топинамбура в отношении Bac. cereus и анализ поверхностей отклика
170
3.6.6. Антагонизм синбиотических композиций Bif. bifidum и фруктанов
клубней топинамбура в отношении Sal. enterica и анализ поверхностей
отклика 172
3.7. Исследование моно- и со-культур Bif. adolescentis и Bac. cereus при
непрерывном культивировании в одностадийной модели толстого кишечника
1766
3.7.1. Исследование роста монокультуры Bifidobacterium adolescentis при
непрерывном культивировании с варьированием концентрации пребиотика
177
3.7.2. Исследование роста со-культуры Bifidobacterium adolescentis и
Bacillus cereus при непрерывном культивировании с варьированием
концентрации олигофруктозы 188
3.7.3. Исследование роста моно- и со-культур Bif. adolescentis и Bacillus cereus
при непрерывном культивировании на глюкозе 198
3.7.4. Математическое моделирование роста бифидобактерий в монокультуре
и бацилл в со-культуре в условиях, моделирующих нисходящий отдел
толстого кишечника человека 202
3.8. Исследование воздействия Bac. cereus на фекальную микробиоту в
непрерывной трехстадийной функциональной модели кишечника в
присутствии синбиотика или пребиотика 214
3.8.1 Исследование влияния на микробиоту Bac. cereus на фоне
предварительного внесением в систему Bif. adolescentis 215
3.8.2 Исследование влияния на микробное сообщество контаминанта Bac.
сereus без предварительного внесения пробиотика 220
3.8.3. Математическое моделирование роста Bacillus cereus при непрерывном
культивировании в системе TSC на фоне и без него предварительного
внесения пробиотика 227
ВЫВОДЫ 229
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 231
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 235
ПРИЛОЖЕНИЯ 264
