Читать книгу PRO полезных микробов и красоту - - Страница 3

В наш организм постоянно стремятся попасть все новые и новые микробы и состав микрофлоры может варьироваться в зависимости от внешних событий. Но благодаря нашим знаниям мы можем сознательно управлять тем, каким микробам в нашем организме мы дадим преимущества для жизни, меняя предпочтения в пище. Для целенаправленной коррекции микробиоты существуют пробиотики.

Пробиотики – это по определению «живые микроорганизмы, которые приносят пользу здоровью хозяина при употреблении в адекватных количествах». Концепция пробиотиков восходит к началу 20 века, когда русский ученый-иммунолог Илья Ильич Мечников, работавший в Институте Пастера в Париже и удостоенный Нобелевской премии по медицине за свои работы по иммунологии, проявил серьезный интерес к молочнокислому брожению. Мечников предположил, что употребление в пищу ферментированных молочных продуктов, содержащих молочнокислые бактерии Bacillus bulgaricus, может значительно улучшить здоровье и продлить жизнь. В своей книге «Этюды оптимизма» он написал: «С различными продуктами, подвергающимися молочнокислому брожению и потребляемыми в сыром виде (простокваша, кефир, квашеная капуста, соленые огурцы), люди ввели в свой пищеварительный тракт огромное количество размножающихся молочнокислых бактерий». С тех пор пробиотики считаются микроорганизмами, способствующими укреплению здоровья.

Вероятнее всего, сам термин «пробиотик» придумал Фердинанд Вергин в 1954 году в своей статье «Anti-und Probiotika», сравнивая вредное воздействие антибиотиков и других антибактериальных средств на кишечную микробиоту с полезным воздействием («пробиотика») некоторых полезных бактерий. Стоит отметить, что слово пробиотик происходит от латинского предлога «pro», что означает «для», и греческого слова «biotic», что означает «жизнь».

В 1974 году было введено определение «пробиотиков» как «живых микроорганизмов, которые приносят пользу здоровью при употреблении в адекватных количествах». Это был окончательный термин, принятый Всемирной организацией здравоохранения в 2002 году. Определение было поддержано Международной научной ассоциацией по пробиотикам и пребиотикам (ISAPP) в 2013 году .

Также можно встретить определение пробиотика как «живые микроорганизмы с укрепляющими здоровье свойствами, опосредованные через прием внутрь или через местное применение к хозяину».

Знания о благотворном влиянии продуктов молочнокислого брожения на здоровье человека восходит к незапамятным временам. В Библии несколько раз встречается упоминание кислого молока. В Индии кисломолочные напитки были известны за 800–300 лет до нашей эры. Древние римляне и греки также знали различные рецепты кисломолочных продуктов. Особенный кисломолочный напиток, похожий на наш современный кефир, готовили и в Древнем Египте под названием «лебен раиб» из буйволиного или козьего молока.

На основе накопленных знаний сейчас разрабатываются уникальные пробиотические препараты, которые содержат живые, жизнеспособные, определенные микроорганизмы в таком количестве, чтобы обеспечить целенаправленные полезные эффекты для здоровья. То, как работают пробиотики, может зависеть от их штамма, дозы и компонентов, используемых для производства пробиотического продукта.

Сейчас существует инновационная концепция использования пробиотиков – это «персонализированное» или «точное» применение, которое учитывает специфические характеристики хозяина, избегая подхода «один размер подходит всем». Персонализированная стратегия состоит в том, что комменсальные бактерии, выделенные из здоровой кишечной микробиоты хозяина, сохраняются в «биобанке микробиоты», и после проверки генетических характеристик именно этот набор бактерий используются для терапии заболеваний, связанных с дисбактериозом хозяина.

Чтобы продукт считался пробиотиком, он должен соответствовать трем основным характеристикам:

1. Штаммы пробиотика должны быть точно охарактеризованы генетически и фенотипически, и иметь обоснование, основанное на документированных экспериментах, опубликованных в рецензируемых статьях, для их включения для предполагаемого использования. Штамм – это чистая культура микроорганизмов, обладающая сходными свойствами.

2. На момент использования пробиотик должен содержать достаточное количество живых микроорганизмов, эквивалентное количеству, для которого эффективность продукта была доказана в клинических исследованиях.

3. Способ доставки, дозировка и продолжительность использования должны основываться на научных данных на людях, если предполагаемым получателем пробиотика являются люди.

Принципы действия пробиотиков

Главный принцип действия пробиотиков – это влияние на развитие микробиоты, населяющей организм, так, чтобы обеспечить гармоничный баланс между патогенами и бактериями, которые необходимы для нормального функционирования организма. Живые микроорганизмы, соответствующие критериям пробиотиков, сейчас используются в производстве функциональных продуктов питания и при консервировании пищевых продуктов. Их положительный эффект используется и для восстановления естественной микробиоты после антибиотикотерапии.

Другая полезная функция пробиотиков – это их противодействие патогенной кишечной микробиоте, занесенной из загрязненных продуктов питания и окружающей среды. Пробиотики могут эффективно подавлять развитие патогенных бактерий, таких как Clostridium perfringens, Campylobacter jejuni, Salmonella Enteritidis, Escherichia coli, различные виды Shigella, Staphylococcus и Yersinia, тем самым предотвращая пищевые отравления.

Пробиотические Lactobacillus plantarum, Lactobacillus reuteri, Bifidobacterium adolescentis и Bifidobacterium pseudocatenulatum являются естественными производителями витаминов группы B (B1, B2, B3, B6, B8, B9, B12). Они тоже повышают иммунитет, улучшают усвоение витаминов и минеральных соединений, и стимулируют выработку органических кислот и аминокислот. Пробиотические микроорганизмы могут вырабатывать ферменты, такие как эстераза, липаза и коферменты A, Q, НАД и НАДФ. Некоторые продукты метаболизма пробиотиков проявляют свойства антибиотиков (ацидофилин, бацитрацин, лактацин), противораковые и иммунодепрессивные свойства.

Но стоит помнить, что витаминов, получаемых из микробиоты, не достаточно для потребностей физиологии человека, оценка их вклада в суточные нормы существенно варьируется и в среднем составляет от 0,078% для пантотената (витамина B5) до 86% для пиридоксина (витамина B6). Способность микробиоты вырабатывать витамины нестабильна, например, количество генов, участвующих в биогенезе фолата, увеличивается с возрастом, тогда как гены, кодирующие ферменты синтетического пути кобаламина (витамина B12) с возрастом уменьшаются.

На страже защиты от болезнетворных микробов

Почему пробиотики так полезны для здоровья? Молекулярно-генетические исследования установили основы полезного действия пробиотиков против патогенных микроорганизмов, включающие четыре механизма:

1) Защита от болезнетворных микробов посредством выработки антимикробных веществ,

2) Конкуренция с патогенами за прикрепление к эпителию и за питательные вещества,

3) Иммуномодуляция хозяина,

4) Подавление продукции бактериальных токсинов.

Конкуренция за места на слизистой оболочке кишечника между пробиотическими штаммами и болезнетворными бактериями – это главный механизм защиты хозяина от патогенов в кишечнике. Пробиотические бактерии могут прикрепляться к эпителиальным клеткам кишки хозяина, не оставляя места для патогенов. И это значительно влияет на здоровье хозяина. Более того, адгезия пробиотических микроорганизмов к эпителиальным клеткам может запускать каскад сигналов, модулирующих имунный ответ. Пробиотики могут усиливать врожденный иммунитет (первая линия защиты) путем повышения уровня иммуноглобулинов, антимикробных белков, фагоцитарной активности и активности естественных клеток-киллеров, а также усиливать приобретенный иммунитет через улучшение презентации антигенов и функции Т- и В-лимфоцитов для нейтрализации патогенов и инфицированных вирусом клеток.

Пробиотики обычно включают следующие категории бактерий:

Молочнокислые бактерии – лактобациллы, такие как L. acidophilus, L.casei, L.delbrueckii subsp. bulgaricus, L.brevis, L.cellobiosus.

Грамположительные кокки, такие как Lactococcus Lactis, Streptococcus salivarius subsp. термофилус, Enterococcus faecium

Бифидобактерии, такие как B.bifidun, B.adolescentis, B.i.nfantis, B.longum, B. thermophilum.

Пробиотики доступны в различных формах, таких как порошки, жидкие формы, гели или пасты, гранулы, капсулы и т. д. Пробиотики в целом обладают свойствами непатогенности, нетоксичности, устойчивости к желудочной кислоте, адгезии к эпителиальным тканям кишечника и способностью вырвабтывать антибактериальные вещества.

Традиционные пробиотики и их источники

Традиционные пробиотики это в основном бактерии рода Lactobacillus и Bifidobacterium. Заявлено, что пробиотики, предназначенные для человека, должны быть «человеческого или пищевого происхождения». Это объясняется тем фактом, что именно такие штаммы будут более безопасными и обладать наилучшей способностью закрепляться на эпителиальных клетках кишечника человека .

Грудное молоко – бесценный источник бактериальных штаммов с пробиотической активностью для заселения кишечника новорожденного его первой микробиотой. Источники из пищи животного происхождения (молоко, рыба, мясные продукты и мед), а также ферментированная и неферментированная пища растительного происхождения (зерновые/хлопья, фрукты, молочные продукты и овощи) могут быть дополнительным ресурсом для выделения пробиотических штаммов.

Антибактериальная активность пробиотиков проявляется в том, что они вырабатывают специальные антимикробные молекулы: бактериоцины, перекись водорода и органические кислоты, которые подкисляют экосистему. Органические кислоты, особенно уксусная и молочная, действуют как ингибиторы на грамотрицательные бактерии. Бактериоцины выделяются грамположительными бактериями (обычно лактобациллами) и представляют собой пептиды, активные против болезнетворных бактерий.

Исследования также открыли противовирусное действие пробиотиков в действии против различных кишечных, респираторных и урогенитальных заболеваний. Блокирование рецепторных участков в клетках хозяина, стимуляция иммунитета и выработка противовирусных метаболитов объясняют противовирусную активность пробиотиков.

Классы пробиотиков

Молочнокислые бактерии – непатогенные, нетоксигенные, грамположительные, ферментативные бактерии, основным свойством которых является способность образовывать молочную кислоту в качестве продукта брожения. Этот процесс называется ферментацией. Молочнокислые бактерии растут анаэробно, но в отличие от других анаэробов, большинство из них могут расти также и в присутствии кислорода. Примерами являются Lactobacillus (ssp. acidophilus, fermentum, plantarum, rhamnosus, casei, reuteri, gasseri), Streptococcus (например, salivarius, thermophilus) и Lactococcus.

Бифидобактерии – одни из первых микробов, колонизирующих желудочно-кишечный тракт человека. Примерами являются Bifidobacterium bifidum, longum, animalis и breve. Бифидобактерии не являются молочнокислыми. Однако они продуцируют молочную кислоту (но через совершенно другой метаболический путь).

Спорообразующие бактерии – споровые пробиотики, также называемые эндоспорами, почвенными бактериями, являются спящей формой бактерий, которые обладают высокой устойчивостью к физическим и химическим воздействиям. Они могут выдерживать высокие температуры, обработку паром и химиопрепараьами, высокое давление. После приема внутрь эти споры хорошо выживают в желудке и прорастают в тонком кишечнике. Примерами являются Bacillus (например, coagulans, subtilis). Спорообразующие бактерии не обязательно имеют почвенное происхождение. Их также можно найти в ферментированных продуктах.

Дрожжи

Пробиотические свойства дрожжей связаны с их конкуренцией за питательные вещества с патогенными микроорганизмами, изменением кислотности среды, образованием этанола и антимикробных соединений, включая бактериоцины и микоцины. Примерами являются Сахаромицеты Буларди (Saccharomyces boulardii). наиболее изученными и давно применяющимися дрожжами-пробиотиками. Они были названы в честь французского ученого Анри Булара (Henri Boulard), который впервые выделил чистую культуру этих грибов в Индокитае из тропических плодов личи и мангостина, кожура которых используется местным населением для лечения диареи.

Критерии эффективности

Анализ потенциальной пользы пробиотиков для здоровья проводится на уровне штамма, следует избегать употребления пробиотических продуктов, на этикетке которых указан только род и вид, но не штамм, поскольку эффекты пробиотиков являются штаммоспецифичными и важно определить род и вид пробиотических бактерий, которые приносят пользу здоровью.

Чтобы пробиотик был эффективен в организме, пробиотический продукт должен иметь минимальную концентрацию 10⁶–10⁷ КОЕ/г. Дозы, которые рекомендовано давать ежедневно, обычно составляют 5 × 10⁶–6 × 10⁶ КОЕ в день для детей и 10 × 10⁶–20 × 10⁶ КОЕ в день для взрослых.

Пробиотики нового поколения

Традиционно в качестве пробиотиков использовались бактерии, продуцирующие молочную кислоту, такие как лактобациллы, бифидобактерии и другие. Трудность в том, что большинство других микроорганизмов, населяющих кишечник человека, долгое время оставалось неопознанными, поскольку они в основном являются анаэробными бактериями и их трудно выращивать в культуре. Однако современная микробиология произвела революцию в способности идентифицировать ранее неопознанные микробы кишечника.

Современные достижения в области секвенирования генома и методов культивирования помогли выделить и описать множество новых различных микробов из микробиоты человека, которые показали многообещающие полезные для здоровья свойства и пробиотический потенциал. Их можно применять как пробиотики нового поколения (NGS – next generation probiotics). И можно было бы определить такие пробиотики по-новому как «живые микробы, идентифицированные на основе сравнительных исследований микробиома, которые приносят пользу для здоровья хозяину при приеме в подходящих количествах».

С новыми открытиями термин «пробиотик» расширяется, и включает все больше новых пробиотических видов наряду с хорошо известными молочнокислыми бактериями и бифидобактериями. Примерами пробиотиков нового поколения являются: Roseburia intestinalis, Eubacterium spp., Akkermansia muciniphila, Faecalibacterium prausnitzii и Bacteroides spp .

Пробиотики нового поколения обладают физиологической полезностью, например, выработкой фолата, серотонина, индолов и короткоцепочечных жирных кислот, бутирата, пропионата, ацетата и других, каждый из которых играет важную роль в регуляции физиологии хозяина. Превращение этих недавно выявленных видов в промышленно полезные пробиотики является большой проблемой. Это связано с потребностью этих микробов в дорогостоящих и сложных богатых питательных средах и анаэробных условиях. Поэтому исследования в этом аспекте для определения оптимальных ромышленных процессов все еще затруднительны.