actabiomedicaActa Biomedica ScientificaActa Biomedica Scientifica2541-94202587-9596Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems10.29413/ABS.2023-8.4.3actabiomedica-4326Research ArticleДИСКУССИОННЫЕ СТАТЬИ, ЛЕКЦИИ, НОВЫЕ ТРЕНДЫ МЕДИЦИНСКОЙ НАУКИDISCUSSION PAPERS, LECTURES, NEW TRENDS IN MEDICAL SCIENCEПробиотические консорциумы: структура и антагонистическая активность в отношении условно-патогенных бактерий и нормобиоты человека (на примере Escherichia coli) in vitroProbiotic consortiums: Structure and antagonistic activity against opportunistic bacteria and human normobiota (using the example of Escherichia coli) in vitrohttps://orcid.org/0009-0009-0398-4598ПеньдюховаА. С.PendyukhovaA. S.

Пеньдюхова Анна Сергеевна – лаборант-исследователь лаборатории биомедицинской микроэкологии 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Anna  S. Pendyukhova – Clinical Research Assistant at the Laboratory of Biomedical Microecology 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

annapend@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9720-068XБельковаН. Л.BelkovaN. L.

Белькова Наталья Леонидовна – кандидат биологических наук, доцент, заведующая лабораторией микробиома и микроэкологии 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Natalia  L. Belkova – Cand.  Sc. (Biol.), Docent, Head of the Laboratory of Microbiome and  Microecology 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

nlbelkova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-8183-1233СавиноваЮ. С.SavinovaJ. S.

Савинова Юлия Сергеевна – заведующая лабораторией биомедицинской микроэкологии 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Julia S. Savinova – Head of the Laboratory of Biomedical Microecology 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

alisaalisa2222@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7026-2522ВоропаеваН. М.VoropaevaN. M.

Воропаева Наталья Михайловна – научный сотрудник лаборатории биомедицинской микроэкологии 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Natalya M. Voropayeva – Research Officer at the Laboratory of Biomedical Microecology 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

n.m.shabanova@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0004-3614-6631СмуроваН. Е.SmurovaN. E.

Смурова Надежда Евгеньевна – лаборант-исследователь лаборатории микробиома и микроэкологии 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Nadezhda  E. Smurova – Clinical Research Assistant at the Laboratory of Microbiome and  Microecology 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

nadinasmurova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0979-8816КлименкоЕ. С.KlimenkoE. S.

Клименко Елизавета Станиславовна – младший научный сотрудник лаборатории микробиома и микроэкологии 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Elizaveta S. Klimenko – Junior Research Officer at the Laboratory of Microbiome and Microecology 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

klimenko.elizabet@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-2631-4724КондратовИ. Г.KondratovI. G.

Кондратов Илья Геннадьевич – кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории эпидемиологически и социально-значимых инфекций 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Ilya G. Kondratov – Cand. Sc. (Biol.), Research Officer at the Laboratory of Epidemically and Socially Significant Infections 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

kondratovig@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6512-1335СемёноваН. В.SemenovaN. V.

Семёнова Наталья Викторовна – доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории патофизиологии 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Natalya V. Semenova – Dr.  Sc. (Biol.), Chief Research Officer at the Laboratory of  Pathophysiology 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

natkor_84@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0117-2563РычковаЛ. В.RychkovaL. V.

Рычкова Любовь Владимировна – доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, директор 

664003, г. Иркутск, ул. Тимирязева, 16

Lyubov V. Rychkova – Dr. Sc. (Med.), Professor, Corresponding Member of the RAS, Director 

Timiryazeva str. 16, Irkutsk 664003

iphr@sbamsr.irk.ruФГБНУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека»Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems202327092023842031Copyright © Пеньдюхова А.С., Белькова Н.Л., Савинова Ю.С., Воропаева Н.М., Смурова Н.Е., Клименко Е.С., Кондратов И.Г., Семёнова Н.В., Рычкова Л.В., 20232023Пеньдюхова А.С., Белькова Н.Л., Савинова Ю.С., Воропаева Н.М., Смурова Н.Е., Клименко Е.С., Кондратов И.Г., Семёнова Н.В., Рычкова Л.В.Pendyukhova A.S., Belkova N.L., Savinova J.S., Voropaeva N.M., Smurova N.E., Klimenko E.S., Kondratov I.G., Semenova N.V., Rychkova L.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.actabiomedica.ru/jour/article/view/4326Актуальность

Актуальность. Применение пробиотических препаратов на основе консорциумов микроорганизмов не только способствует восстановлению баланса кишечной микробиоты, но и увеличивает терапевтический эффект пробиотиков. Перспективными источниками получения пробиотических консорциумов являются кисломолочные продукты, подвергшиеся естественному сквашиванию при помощи спонтанно сформировавшихся микробных консорциумов.

Цель работы

Цель работы. Изучение структуры пяти микробных консорциумов с пробиотическими свойствами из кисломолочных продуктов естественного брожения и оценка их антагонистической активности в отношении условно-патогенных бактерий и представителя нормобиоты человека – Escherichia coli – in vitro.

Материалы и методы

Материалы и методы. Анализ структуры бактериальных консорциумов проводили методами секвенирования. Антагонистическую активность консорциумов оценивали диско-диффузионным методом.

Результаты

Результаты. Установлено, что исследуемые микробные консорциумы представлены бактериями Enterococcus spp. и Streptococcus spp. В консорциумах № 1, № 2 и № 3 доминировали бактерии рода Enterococcus, в то время как в консорциумах № 4 и № 5 – Streptococcus. Показана антагонистическая активность в отношении четырёх изолятов условно-патогенных бактерий: Klebsiella pneumoniae № 493, Enterobacter hormaechei № 372, Staphylococcus aureus № 4 и Pseudomonas aeruginosa № 25 ИМБ, а также одного представителя нормобиоты человека – Escherichia coli № 495. Наибольшая зона задержки роста отмечена у изолята E. coli № 495. У трёх тест-культур (K. pneumoniae № 509, E. coli ATCC 25922 и P. aeruginosa № 3 ИМБ) наблюдался более плотный рост вокруг дисков с пробиотическими консорциумами.

Заключение

Заключение. Результаты исследования показали, что влияние пробиотических консорциумов, отличающихся составом микроорганизмов, может быть нейтральным и бактерицидным. Наличие антагонистической активности у исследуемых микробных консорциумов в отношении полирезистентных изолятов условно-патогенных бактерий – перспектива для создания пробиотиков c антибактериальными свойствами.

Background

Background. Using probiotic preparations based on consortia of microorganisms not only helps to restore the balance of the intestinal microbiota, but also increases the therapeutic effect of probiotics. Promising sources for obtaining probiotic consortia are milk products that have undergone natural fermentation with the help of spontaneously formed microbial consortia.

The aim

The aim. To study the structure of five microbial consortia with probiotic properties from naturally fermented milk products and to assess in vitro their antagonistic activity against opportunistic bacteria and a representative of the human normobiota – Escherichia coli.

Materials and methods

Materials and methods. The structure of bacterial consortia was analyzed by sequencing methods. The antagonistic activity of the consortia was assessed by the disk diffusion method.

Results

Results. It has been established that the studied microbial consortiums are represented by Enterococcus spp. and Streptococcus spp. bacteria. In consortiums No. 1, No.  2, and No.  3, Enterococcus bacteria dominated, while in consortiums No.  4 and No. 5, Streptococcus dominated. Antagonistic activity was shown against four isolates of opportunistic bacteria: Klebsiella pneumoniae No.  493, Enterobacter hormaechei No. 372, Staphylococcus aureus No. 4 and Pseudomonas aeruginosa No. 25 IMB, as well as against one representative of the human normobiota – Escherichia coli No. 495. The highest growth delay zone is found in E. coli No. 495 isolate. Three test cultures (K. pneumoniae No. 509, E. coli ATCC25922 and P. aeruginosa No. 3 IMB) exhibited more dense growth around probiotic consortia.

Conclusion

Conclusion. The results of the study showed that the effect of probiotic consortia differing in the composition of microorganisms can be neutral and bactericidal. The presence of antagonistic activity in the studied microbial consortia against multiresistant isolates of opportunistic bacteria is a prospect for creating probiotics with antibacterial properties.

пробиотикиструктура микробных консорциумоврибосомная таксономияусловно-патогенные бактерииантагонистическая активностьprobioticsstructure of microbial consortiaribosomal taxonomyopportunistic pathogensantagonistic activityИсследование выполнено в рамках государственной темы № 121101300054-4ReferencesСавинова Ю.С., Белькова Н.Л., Семёнова Н.В., Рычкова Л.В. История, современные направления и перспективы развития про- и пребиотических препаратов в России и за рубежом. Acta biomedica scientifica. 2022; 7(5-1): 211-227. doi: 10.29413/ABS.2022-7.5-1.23Savinova YuS, Belkova NL, Semenova NV, Rychkova LV. History, current trends and prospects for the development of pro- and prebiotic drugs in Russia and abroad. Acta biomedica scientifica. 2022; 7(5-1): 211-227. (In Russ.). doi: 10.29413/ABS.2022-7.5-1.23Целипанова Е.Е. Флорин® форте – отечественный поликомпонентный сорбированный препарат-пробиотик. Главный врач Юга России. 2020; 2(72): 31-32.Tselipanova EE. Florin® Forte is a domestic multi-component sorbed probiotic drug. Glavnyy vrach Yuga Rossii. 2020; 2(72): 31-32. (In Russ.).Занданова Т.Н. Исследование пробиотических свойств бактериального концентрата. Хранение и переработка сельхозсырья. 2022; 3: 109-119. doi: 10.36107/spfp.2022.311Zandanova TN. Probiotic properties study of bacterial concentrate. Storage and Processing of Farm Products. 2022; 3: 109-119. (In Russ.). doi: 10.36107/spfp.2022.311Бегунова А.В., Савинова О.С., Моисеенко К.В., Глазунова О.А., Рожкова И.В., Фёдорова Т.В. Характеристика и функциональные свойства лактобацилл, выделенных из кефирных грибков. Прикладная биохимия и микробиология. 2021; 57(4): 362-373. doi: 10.31857/S0555109921040036Begunova AV, Savinova OS, Moiseenko KV, Glazunova OA, Rozhkova IV, Fedorova TV. Characterization and functional properties of lactobacilli isolated from kefir grains. Applied Biochemistry and Microbiology. 2021; 57(4): 362-373. (In Russ.). doi: 10.31857/S0555109921040036Нестерова Е.Ю., Сыромятников М.Ю., Попов В.Н. Оценка бактериального состава сметаны с помощью высокопроизводительного секвенирования. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2021; 83(3-89): 129-134. doi: 10.20914/2310-1202-2021-3-129-134Nesterova EY, Syromyatnikov MY, Popov VN. Evaluation of the bacterial composition of sour cream using high-throughput sequencing. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2021; 83(3-89): 129-134. (In Russ.). doi: 10.20914/2310-1202-2021-3-129-134Локачук М.Н., Хлесткин В.К., Савкина О.А., Кузнецова Л.И., Павловская Е.Н. Изменение микробиоты густой ржаной закваски в процессе длительного ведения. Хлебопродукты. 2020; 11: 33-37. doi: 10.32462/0235-2508-2020-29-11-33-37Lokachuk MN, Khlestkin VK, Savkina OA, Kuznetzova LI, Pavlovskaya EN. Change in the microbiota of dense rye starter during long-term maintenance. Khleboprodukty. 2020; 11: 33-37. (In Russ.). doi: 10.32462/0235-2508-2020-29-11-33-37Воропаева Н.М., Немченко У.М., Ситникова К.О., Савилов Е.Д., Чемезова Н.Н., Григорова Е.В., и др. Частота встречаемости штаммов с множественной антибиотикорезистентностью в структуре условно-патогенных микроорганизмов. Acta biomedica scientifica. 2022; 7(5-1): 145-153. doi: 10.29413/ABS.2022-7.5-1.16Voropaeva NM, Nemchenko UM, Sitnikova KO, Savilov ED, Chemezova NN, Grigorova EV, et al. Frequency of strains with multiple antibiotic resistance in the structure of opportunitistic pathogens. Acta biomedica scientifica. 2022; 7(5-1): 145-153. (In Russ.).doi: 10.29413/ABS.2022-7.5-1.16Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T. Molecular cloning: A laboratory manual. Cold Spring Harbor Lab. Press; 1989.Sambrook J, Fritsch EF, Maniatis T. Molecular cloning: A laboratory manual. Cold Spring Harbor Lab. Press; 1989.Определение чувствительности микроорганизмов к антимикробным препаратам: Методические указания. М.: Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России; 2021.Determination of the sensitivity of microorganisms to antimicrobial drugs: Guidelines. Moscow: Federal Center for State Sanitary and Epidemiological Surveillance of the Ministry of Health of Russia; 2021. (In Russ.).Rudenko P, Vatnikov Yu, Sachivkina N, Rudenko A, Kulikov E, Lutsay V, et al. Search for promising strains of probiotic microbiota isolated from different biotopes of healthy cats for use in the control of surgical infections. Pathogens. 2021; 10(6): 667. doi: 10.3390/pathogens10060667Rudenko P, Vatnikov Yu, Sachivkina N, Rudenko A, Kulikov E, Lutsay V, et al. Search for promising strains of probiotic microbiota isolated from different biotopes of healthy cats for use in the control of surgical infections. Pathogens. 2021; 10(6): 667. doi: 10.3390/pathogens10060667Пунченко Е.В., Морозова О.В., Еремеева Н.Б. Новые возможности использования пробиотического штамма Enterococcus faecium L3. Проблемы медицинской микологии. 2022; 24(2): 121.Punchenko EV, Morozova OV, Eremeeva NB. New possibilities of using probiotic strain Enterococcus faecium L3. Problems in Medical Mycology. 2022; 24(2): 121. (In Russ.)Ермоленко Е.И., Котылева М.П., Цапиева А.Н., Карасева А.Б., Буй Т., Суворов А.Н. Терапия синдрома раздраженного кишечника у жителей Вьетнама пробиотическими энтерококками. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2021; 12: 35-43. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-196-12-35-43Ermolenko EI, Kotyleva MP, Tsapieva AN, Karaseva AB, Bui T, Suvorov AN. Irritable bowel syndrome therapy in Vietnam with probiotic enterococci. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2021; 12: 35-43. (In Russ.). doi: 10.31146/1682-8658-ecg-196-12-35-43Markakiou S, Gaspar P, Johansen E, Zeidan AA, Neves AR. Harnessing the metabolic potential of Streptococcus thermophilus for new biotechnological applications. Curr Opin Biotechnol. 2020; 61: 142-152. doi: 10.1016/j.copbio.2019.12.019Markakiou S, Gaspar P, Johansen E, Zeidan AA, Neves AR. Harnessing the metabolic potential of Streptococcus thermophilus for new biotechnological applications. Curr Opin Biotechnol. 2020; 61: 142-152. doi: 10.1016/j.copbio.2019.12.019Бормотова Е.А., Гупалова Т.В., Суворов А.Н. Способ создания рекомбинантного штамма энтерококка L3-SARS на основе биологически активного штамма Еnterococcus faecium L3. Российский журнал персонализированной медицины. 2023; 3(1): 64-71. doi: 10.18705/2782-3806-2023-3-1-64-71Bormotova EA, Gupalova TV, Suvorov AN. Method for creating a recombinant strain of enterococcus L3-SARS based on biologically active strain Enterococcus faecium L3. Russian Journal for Personalized Medicine. 2023; 3(1): 64-71. (In Russ.). doi: 10.18705/2782-3806-2023-3-1-64-71Афанасова Е.Н., Бочанова Е.Н., Гордина О.В., Бердиев Ш.А., Иванова О.В. Энтерококки: современное значение для медицинской практики. Современные проблемы науки и образования. 2022; 2: 144. doi: 10.17513/spno.31555Afanasova EN, Bochanova EN, Gordina OV, Berdiev ShA, Ivanova OV. Enterococcus: Modern importance for medical practice. Modern Problems of Science and Education. 2022; 2: 144. (In Russ.). doi: 10.17513/spno.31555Ермоленко Е.И., Котылева М.П., Цапиева А.Н., Карасева А.Б., Буй Тхи Лан Ань, Буй Тхи Хыонг, и др. Влияние аутопробиотических энтерококков различных видов на микробиоту кишечника жителей Ханоя при терапии синдрома раздраженного кишечника. Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2020; 1-2: 82.Ermolenko EI, Kotyleva MP, Tsapieva AN, Karaseva AB, Bui Thi Lan An, Bui Thi Huong, et al. Effects of autoprobiotic enterococci of various species on the intestinal microbiota of Hanoi residents during therapy irritable bowel syndrome. Gastroenterologiya Sankt-Peterburga. 2020; 1-2: 82. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.