Efficacy of a probiotic preparation in the treatment of experimental Salmonella infection: Optimization of dosage and administration regimen in a laboratory animal model
Abstract
Background. Salmonellosis remains one of the most common intestinal infections posing a serious threat to both animals and humans. With the growing antibiotic resistance, the search for alternative treatment methods becomes increasingly relevant. Probiotics based on Lactobacillus strains show promising potential due to their ability to suppress pathogen growth, strengthen the intestinal barrier, and modulate immune response.
Materials and methods. The study was conducted on 168 inbred C57BL/6 mice (84 males and 84 females). A salmonellosis infection model was reproduced through oral inoculation with Salmonella enterica ser. typhimurium. Animals received a multi-strain probiotic (11 Lactobacillus strains) in three doses (1, 2, 3 therapeutic doses) administered in 1-, 7-, and 14-day courses. Clinical parameters (body weight, food intake), hematological and biochemical markers, as well as pathogen shedding dynamics in feces were evaluated.
Results. Course administration of the probiotic (7 and 14 days) resulted in significant body weight gain (average 15-22% compared to placebo) and normalization of food intake. Hematological analysis revealed reduced leukocytosis and normalized hemoglobin levels, particularly pronounced in the 14-day course. Biochemical parameters, including liver enzyme activity (ALT, AST) and albumin levels, also approached physiological norms. The greatest efficacy was observed with the two-week course.
Conclusion. The obtained data confirm that probiotic therapy could be a promising approach for salmonellosis treatment, especially in the context of increasing antibiotic resistance. The developed preparation may serve as an alternative to antibiotics for mild and moderate disease forms while minimizing dysbiosis risk. However, additional preclinical studies are required to confirm its effectiveness and safety in order to be introduced into clinical practice.
EDN: NTPIAB
Downloads
References
Абдуллаева, Н. Ф., Тагизаде, З. А., Мустафаева, Р. С. (2017). Микробиологические и биохимические характеристики молочнокислых бактерий и области их применения (обзор). Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, (3 3), 31–35. EDN: https://elibrary.ru/YFMBXJ
Беляков, Д. Г., Гаус, О. В. (2021). Роль мукозального барьера в формировании синдрома раздражённого кишечника как потенциальная мишень для терапии заболевания. Научный вестник Омского государственного медицинского университета, 1(4), 67–76. https://doi.org/10.32364/2587-6821-2022-6-8-458-463. EDN: https://elibrary.ru/CHJQDN
Лаишевцев, А. И., Вьюшинский, П. А., Савинов, В. А., Шастин, П. Н., Хабарова, А. В., Якимова, Э. А., Капустин, А. В., Супова, А. В., Ежова, Е. Г., Белкова, М. Д., Киселёва, И. А., Зубкова, Е. С., Пасивкина, М. А., Анурова, М. Н., Жиленкова, О. Г., Алёшкин, А. В. (2023). Доклиническое изучение эффективности и безопасности пробиотических штаммов Lactobacillus spp. для профилактики инфекционных заболеваний желудочно кишечного тракта, в том числе ассоциированных с постковидным синдромом. Бактериология, 8(3), 7–15. https://doi.org/10.20953/2500-1027-2023-3-7-15
Забровская, А. В. (2012). Чувствительность к антимикробным препаратам микроорганизмов, выделенных от сельскохозяйственных животных и из продукции животноводства. VetPharma, (5 (10)), 20–24. EDN: https://elibrary.ru/RDJYLF
Хакимова, Л. Р., Потапова, С. М., Ахметова, Л. Р., Гимранова, И. А. (2023). Изучение биологических свойств аутоштаммов Lactobacillus spp. для создания пробиотиков. Клиническая лабораторная диагностика, 68(8), 484–492. https://doi.org/10.51620/0869-2084-2023-68-8-480-488. EDN: https://elibrary.ru/PPIRVW
Османова, С. О., Гусейнов, Г. О., Магомедова, З. М., Тьявмагомедова, П. М. (2022). Исследование состава метаболитов штаммов молочнокислых бактерий на основе препарата пробиотического действия. Молекулярная медицина, 20(3), 47–53. https://doi.org/10.29296/24999490-2022-03-07. EDN: https://elibrary.ru/WFLKFT
Козлов, И. Г. (2018). Микробиота, мукозальный иммунитет и антибиотики: тонкости взаимодействия. Русский медицинский журнал, 26(8 1), 19–27. EDN: https://elibrary.ru/MAEMLZ
Корниенко, Е. А., Нетребенко, О. К. (2016). Пробиотики: механизмы действия и показания в соответствии с международными рекомендациями в педиатрии. Педиатрия. Журнал им. Г. Н. Сперанского, 95(1), 109–121. EDN: https://elibrary.ru/VOAKYP
Косенкова, Т. В., Бойцова, Е. А. (2022). Кишечная микробиота: основные функции и роль в формировании толерантности у детей раннего возраста. Children’s Medicine of the North West, 10(2), 22–37. EDN: https://elibrary.ru/ELTQDO
Егорова, С. А., Макарова, М. А., Забровская, А. В., Матвеева, З. Н., Сужаева, Л. В., Войтенкова, Е. В., Кафтырева, Л. А. (2011). Многообразие механизмов антибиотикорезистентности сальмонелл. Инфекция и иммунитет, 1(4), 303–310. EDN: https://elibrary.ru/NXERVL
Тапальский, Д. В., Осипов, В. А., Жаворонок, С. В., Тирещенко, Л. А., Шитикова, П. В., Торчишник, Е. Н., Козлова, А. И., Волченко, А. Н. (2005). Проблемы устойчивости сальмонелл к клинически значимым антибактериальным препаратам. Проблемы здоровья и экологии, (1 (3)), 103–110. EDN: https://elibrary.ru/YUFOSD
Рыбальченко, О. В., Орлова, О. Г., Бондаренко, В. М. (2013). Антимикробные пептиды лактобацилл. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, (4), 89–100. EDN: https://elibrary.ru/TLNSNZ
Рябинин, Г. В., Бараненко, Д. А. (2020). Альтернативные антимикробные агенты, полученные селективной сорбцией из культуры Lactobacillus helveticus D75. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», (1 (43)), 81–90. https://doi.org/10.17586/2310-1164-2020-10-1-81-90. EDN: https://elibrary.ru/FWDKXN
Субботина, М. С., Лундовских, И. А. (2017). Исследование бактериоцинов, продуцируемых бактериями рода Lactobacillus. Общество. Наука. Инновации (НПК 2017), 190–195. EDN: https://elibrary.ru/YSQUCD
Becattini, S., Taur, Y., & Pamer, E. G. (2016). Antibiotic induced changes in the intestinal microbiota and disease. Trends in Molecular Medicine, 22(6), 458–478. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2016.04.003. EDN: https://elibrary.ru/WVGMYJ
Bula Rudas, F. J., Rathore, M. H., & Maraqa, N. F. (2015). Salmonella infections in childhood. Advances in Pediatrics, 62(1), 29–58. https://doi.org/10.1016/j.yapd.2015.04.005
Coombes, B. K., Coburn, B. A., Potter, A. A., Gomis, S., Mirakhur, K., Li, Y., & Finlay, B. B. (2005). Analysis of the contribution of Salmonella pathogenicity islands 1 and 2 to enteric disease progression using a novel bovine ileal loop model and a murine model of infectious enterocolitis. Infection and Immunity, 73(11), 7161–7169. https://doi.org/10.1128/iai.73.11.7161-7169.2005
Foster, N., Tang, Y., Berchieri, A., Geng, S., Jiao, X., & Barrow, P. (2021). Revisiting persistent Salmonella infection and the carrier state: what do we know? Pathogens, 10(10), 1299. https://doi.org/10.3390/pathogens10101299. EDN: https://elibrary.ru/ARILIG
Popa, G. L., & Papa, M. I. (2021). Salmonella spp. infection — a continuous threat worldwide. Germs, 11(1), 88. https://doi.org/10.18683/germs.2021.1244. EDN: https://elibrary.ru/UAYKKN
Sanchez, S., Hofacre, C. L., Lee, M. D., Maurer, J. J., & Doyle, M. P. (2002). Animal sources of salmonellosis in humans. Journal of the American Veterinary Medical Association, 221(4), 492–497.
Wibisono, F. M., Wibison, F. J., Effendi, M. H., Plumeriastuti, H., Hidayatullah, A. R., Hartadi, E. B., & Sofiana, E. D. (2020). A review of salmonellosis on poultry farms: Public health importance. Systematic Reviews in Pharmacy, 11(9), 481–486.
References
Abdullaeva, N. F., Tagizade, Z. A., & Mustafaeva, R. S. (2017). Microbiological and biochemical characteristics of lactic acid bacteria and areas of their application (review). Actual Problems of Humanities and Natural Sciences, (3–3), 31–35. EDN: https://elibrary.ru/YFMBXJ
Belyakov, D. G., & Gaus, O. V. (2021). The role of the mucosal barrier in the formation of irritable bowel syndrome as a potential target for disease therapy. Scientific Bulletin of Omsk State Medical University, 1(4), 67–76. https://doi.org/10.32364/2587-6821-2022-6-8-458-463. EDN: https://elibrary.ru/CHJQDN
Laishevtsev, A. I., Vyushinsky, P. A., Savinov, V. A., Shastin, P. N., Khabarova, A. V., Yakimova, E. A., Kapustin, A. V., Supova, A. V., Ezhova, E. G., Belkova, M. D., Kiseleva, I. A., Zubkova, E. S., Pasivkina, M. A., Anurova, M. N., Zhilenkova, O. G., & Aleshkin, A. V. (2023). Preclinical study of efficacy and safety of probiotic Lactobacillus spp. strains for prevention of gastrointestinal infections, including those associated with post COVID syndrome. Bacteriology, 8(3), 7–15. https://doi.org/10.20953/2500-1027-2023-3-7-15
Zabrovskaya, A. V. (2012). Antimicrobial susceptibility of microorganisms isolated from farm animals and animal products. VetPharma, (5 (10)), 20–24. EDN: https://elibrary.ru/RDJYLF
Khakimova, L. R., Potapova, S. M., Akhmetova, L. R., & Gimranova, I. A. (2023). Study of biological properties of auto strains of Lactobacillus spp. for probiotic development. Clinical Laboratory Diagnostics, 68(8), 484–492. https://doi.org/10.51620/0869-2084-2023-68-8-480-488. EDN: https://elibrary.ru/PPIRVW
Osmanova, S. O., Guseinov, G. O., Magomedova, Z. M., & Tyavmagomedova, P. M. (2022). Study of metabolite composition of lactic acid bacteria strains based on a probiotic preparation. Molecular Medicine, 20(3), 47–53. https://doi.org/10.29296/24999490-2022-03-07. EDN: https://elibrary.ru/WFLKFT
Kozlov, I. G. (2018). Microbiota, mucosal immunity and antibiotics: subtleties of interaction. Russian Medical Journal, 26(8–1), 19–27. EDN: https://elibrary.ru/MAEMLZ
Kornienko, E. A., & Netrebenko, O. K. (2016). Probiotics: mechanisms of action and indications according to international guidelines in pediatrics. Pediatrics. Journal named after G. N. Speransky, 95(1), 109–121. EDN: https://elibrary.ru/VOAKYP
Kosenkova, T. V., & Boytsova, E. A. (2022). Intestinal microbiota: main functions and role in tolerance development in infants. Children’s Medicine of the North West, 10(2), 22–37. EDN: https://elibrary.ru/ELTQDO
Egorova, S. A., Makarova, M. A., Zabrovskaya, A. V., Matveeva, Z. N., Suzhayeva, L. V., Voytenkova, E. V., & Kaftyreva, L. A. (2011). Diversity of antibiotic resistance mechanisms in Salmonella. Infection and Immunity, 1(4), 303–310. EDN: https://elibrary.ru/NXERVL
Tapalsky, D. V., Osipov, V. A., Zhavoronok, S. V., Tireschenko, L. A., Shitikova, P. V., Torchishnik, E. N., Kozlova, A. I., & Volchenko, A. N. (2005). Problems of Salmonella resistance to clinically significant antibacterial drugs. Health and Ecology Issues, (1 (3)), 103–110. EDN: https://elibrary.ru/YUFOSD
Rybalchenko, O. V., Orlova, O. G., & Bondarenko, V. M. (2013). Antimicrobial peptides of lactobacilli. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, (4), 89–100. EDN: https://elibrary.ru/TLNSNZ
Ryabinin, G. V., & Baranenko, D. A. (2020). Alternative antimicrobial agents obtained by selective sorption from Lactobacillus helveticus D75 culture. Scientific Journal of NRU ITMO. Series “Processes and Equipment of Food Production”, (1 (43)), 81–90. https://doi.org/10.17586/2310-1164-2020-10-1-81-90. EDN: https://elibrary.ru/FWDKXN
Subbotina, M. S., & Lundovskikh, I. A. (2017). Study of bacteriocins produced by bacteria of the genus Lactobacillus. Society. Science. Innovations (SPC 2017), 190–195. EDN: https://elibrary.ru/YSQUCD
Becattini, S., Taur, Y., & Pamer, E. G. (2016). Antibiotic induced changes in the intestinal microbiota and disease. Trends in Molecular Medicine, 22(6), 458–478. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2016.04.003. EDN: https://elibrary.ru/WVGMYJ
Bula Rudas, F. J., Rathore, M. H., & Maraqa, N. F. (2015). Salmonella infections in childhood. Advances in Pediatrics, 62(1), 29–58. https://doi.org/10.1016/j.yapd.2015.04.005
Coombes, B. K., Coburn, B. A., Potter, A. A., Gomis, S., Mirakhur, K., Li, Y., & Finlay, B. B. (2005). Analysis of the contribution of Salmonella pathogenicity islands 1 and 2 to enteric disease progression using a novel bovine ileal loop model and a murine model of infectious enterocolitis. Infection and Immunity, 73(11), 7161–7169. https://doi.org/10.1128/iai.73.11.7161-7169.2005
Foster, N., Tang, Y., Berchieri, A., Geng, S., Jiao, X., & Barrow, P. (2021). Revisiting persistent Salmonella infection and the carrier state: what do we know? Pathogens, 10(10), 1299. https://doi.org/10.3390/pathogens10101299. EDN: https://elibrary.ru/ARILIG
Popa, G. L., & Papa, M. I. (2021). Salmonella spp. infection — a continuous threat worldwide. Germs, 11(1), 88. https://doi.org/10.18683/germs.2021.1244. EDN: https://elibrary.ru/UAYKKN
Sanchez, S., Hofacre, C. L., Lee, M. D., Maurer, J. J., & Doyle, M. P. (2002). Animal sources of salmonellosis in humans. Journal of the American Veterinary Medical Association, 221(4), 492–497.
Wibisono, F. M., Wibison, F. J., Effendi, M. H., Plumeriastuti, H., Hidayatullah, A. R., Hartadi, E. B., & Sofiana, E. D. (2020). A review of salmonellosis on poultry farms: Public health importance. Systematic Reviews in Pharmacy, 11(9), 481–486.
Copyright (c) 2025 Pavel A. Vyushinsky, Aleksey I. Laishevtsev, Vasiliy A. Savinov, Anastasiya V. Supova, Pavel N. Shastin, Alla V. Khabarova, Ekaterina G. Ezhova
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
