ГНОТОБИОЛОГИЯ В СОВРЕМЕННЫХ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

An overview of the present status and prospects of gnotobiology along with a role of normal microflora studied using laboratory animals with controlled microflora (gnotobiotes) is presented. The principal elements of gnotobiotechnology as well as possibilities of its using in both experimental and clinical investigations are analyzed. A multifaceted role of normal microflora in the host physiology and pathology prejudge the increasing importance of gnotiological models in various fields of biology and medicine, such as the development of new generations probiotics. An assessment and characteristics of selected microbial strains, host-microbe interactions etc. An organization of further complex gnotobiotic research is of prospective value. В обзоре освещено современное состояние и перспективы гнотобиологии и исследований роли нормальной микрофлоры на основе экспериментов с лабораторными животными с контролируемой микрофлорой (гнотобиотами). Рассмотрены основные элементы гнотобиологической технологии и возможности ее использования в экспериментальных и клинических исследованиях. Показана многогранная роль нормальной микрофлоры в физиологических реакциях и при патологии макроорганизма, предопределяющая значение гнотобиологических моделей в различных областях медицины и биологии, в частности, при разработке и изучении пробиотиков нового поколения, при оценке и характеристике выделенных штаммов и при изучении их взаимодействия с другими представителями микробиоты. Перспективна организация комплексных гнотобиологических исследований.

Бактериальная транслокация из кишечника: микробиологические, иммунологические и патофизиологические аспекты

Bacterial translocation (BT) is both pathology and physiology phenomenon. In healthy newborns it accompanies the process of establishing the autochthonous intestinal microbiota and the host microbiome. In immunodeficiency it can be an aethio-pathogenetic link and a manifestation of infection or septic complications. The host colonization resistance to exogenous microbic colonizers is provided by gastrointestinal microbiota in concert with complex constitutional and adaptive defense mechanisms. BT may be result of barrier dysfunction and self-purification mechanisms involving the host myeloid cell phagocytic system and opsonins. Dynamic cell humoral response to microbial molecular patterns that occurs on the mucous membranes initiates receptor signaling pathways and cascade of reactions. Their vector and results are largely determined by cross-reactivity between microbiome and the host genome. Enterocyte barriers interacting with microbiota play leading role in providing adaptive, homeostatic and stress host reactivity. Microcirculatory ischemic tissue alterations and inflammatory reactions increase the intestinal barrier permeability and BT. These processes a well as mechanisms for apoptotic cells and bacteria clearance are justified to be of prospective research interest. The inflammatory and related diseases caused by alteration and dysfunction of the intestinal barrier are reasonably considered as diseases of single origin. Maternal microbiota affects the formation of the innate immune system and the microbiota of the newborn, including intestinal commensal translocation during lactation. Deeper understanding of intestinal barrier mechanisms needs complex microbiological, immunological, pathophysiological, etc. investigations using adequate biomodels, including gnotobiotic animals.Бактериальная транслокация (БТ) из кишечника представляет патологическое и физиологическое явление. БТ наблюдается в процессе установления аутохтонной кишечной микробиоты и микробиома хозяина при взаимодействии с комменсалами, сопровождая естественный иммуногенез, и при патологии (например, иммунодефицитах), представляя этиопатогенетическое звено инфекционного процесса и септических осложнений. Эволюционно выработанные механизмы взаимодействия хозяина и микробиоты, взаимно противоположной направленности, обусловлены инвазионными свойствами микроорганизмов и противостоящими им защитно-барьерными механизмами хозяина. Колонизационная резистентность хозяина, контактирующего с экзогенной микробиотой, обеспечивается комплексом конституциональных и адаптивных механизмов с ведущим участием комменсальной микробиоты. БT в результате дисфунции барьеров контролируется механизмами самоочищения с вовлечением миелоидной клеточной фагоцитарной системы и опсонинов. Возникающая на слизистых оболочках динамично развивающаяся клеточно-гуморальная реакция на молекулярные микробные паттерны инициирует рецепторно-сигнальные и каскадные реакции, вектор и результат которых определяются перекрестным взаимодействием генома и микробиома хозяина. Рассмотрена ультраструктура энтероцитарных барьеров, взаимодействующих с микробиотой (симбионты и патобионты), в обеспечении адаптационно-гомеостатической реактивности хозяина. Обоснованы исследования микроциркуляторного звена в патогенезе ишемических тканевых повреждений и воспаления, повышающих проницаемость кишечного барьера и БТ, а также механизмов очищения от бактерий и апоптотических клеток. Воспалительные и другие заболевания, напрямую связанные с барьерными нарушениями кишечника, обоснованно считаются болезнями кишечного барьера. Материнская микробиота влияет на формирование врожденного иммунитета и микробиоты новорожденного, в том числе путем БТ кишечных комменсалов с грудным молоком. Перспективны комплексные микробиологические, иммунологические, патофизиологические и другие исследования с использованием адекватных биомоделей, включая гнотобиотов

New Trichoderma harzianum Rifai F-180 - L-lysine-α-oxidase antitumor enzyme producer - culture liquid-based substance biotechnology

The biosynthesis of L-lysine-α-oxidase from Trichoderma harzianum Rifai F-180, an antitumor enzyme producer, was carried out on a wheat bran medium. Hydrophilic bases of lightly crosslinked acrylic polymers and methylcellulose derivatives were selected, and model samples were prepared with a 1% concentration of the culture liquid of the fungus. The wound healing activity of the obtained gel samples was investigated on an experimental model of guinea pig wounds. The results of experimental studies showed a high wound healing activity of the gel with a 1% concentration of the culture liquid of the fungus and can serve as a basis for further preclinical trials of this dosage form of wound healing action. © 2020 EManuscript Technologies. All rights reserved

Monoassociation with Lactobacillus acidophilus UFV-H2b20 stimulates the immune defense mechanisms of germfree mice

Probiotics are formulations containing live microorganisms or microbial stimulants that have some beneficial influence on the maintenance of a balanced intestinal microbiota and on the resistance to infections. The search for probiotics to be used in prevention or treatment of enteric infections, as an alternative to antibiotic therapy, has gained significant impulse in the last few years. Several studies have demonstrated the beneficial effects of lactic acid bacteria in controlling infection by intestinal pathogens and in boosting the host's nonspecific immune response. Here, we studied the use of Lactobacillus acidophilus UFV-H2b20, a lactic acid bacterium isolated from a human newborn from Viçosa, Minas Gerais, Brazil, as a probiotic. A suspension containing 108 cells of Lactobacillus acidophilus UFV-H2b20 was inoculated into groups of at least five conventional and germfree Swiss mice to determine its capacity to stimulate the host mononuclear phagocytic activity. We demonstrate that this strain can survive the stressing conditions of the intestinal tract in vivo. Moreover, the monoassociation of germfree mice with this strain for seven days improved the host's macrophage phagocytic capacity, as demonstrated by the clearance of a Gram-negative bacterium inoculated intravenously. Monoassociated mice showed an undetectable number of circulating E. coli, while 0.1% of the original inoculum was still present in germfree animals. Mice treated with viable or heat-killed Lactobacillus acidophilus UFV-H2b20 presented similarly improved clearance capacity when compared with germfree controls. In addition, monoassociated mice had twice the amount of Kupffer cells, which are responsible for the clearance of circulating bacteria, compared to germfree controls. These results suggest that the L. acidophilus strain used here stimulates a nonspecific immune response and is a strong candidate to be used as a probiotic