Консултант по чревна микроекология, 59 Ryeish Green, Reading, RG7 1ES, UK

пребиотиците

Отдел по микробиология, Институт за изследване на храните, Рединг, Великобритания

Консултант по чревна микроекология, 59 Ryeish Green, Reading, RG7 1ES, UK

Отдел по микробиология, Институт за изследване на храните, Рединг, Великобритания

Съществува деликатен баланс между стомашно-чревната микробиота и животното гостоприемник. Това е симбиотична връзка, която се е развила с гостоприемника и е от съществено значение за оптималното здраве. В дивото състояние установеното равновесие рядко е застрашено. Въпреки това, при домашни условия като тези, които съществуват в човешката среда, има няколко фактора, като диета, лекарства и стрес, които могат да повлияят на състава и/или активността на чревната флора - това често може да бъде в ущърб домакинът.

При раждането чревният тракт на човека е стерилен, но бързо придобива микроорганизми от майката, други външни контакти и общата среда. В развитите страни бебето се ражда в среда, в която хигиената има висок приоритет. Следователно, прехвърлянето на микроорганизми от майката към потомството може да бъде нарушено и бебето може да бъде колонизирано от неподходящи видове микроорганизми, така че характерната чревна флора на човешкото бебе не се развива напълно. Това се вижда в най-екстремната си форма, когато бебетата, родени чрез цезарово сечение, се прехвърлят в изолатори. В тези случаи развитието на лактобацилусната флора се забавя [1]. В известен смисъл околната среда е твърде чиста, но възможността за пренос на патогени означава, че хигиенните стандарти не могат да бъдат облекчени. Вместо това, възстановяването на чревната микрофлора може да бъде решено чрез селективно въвеждане на някои компоненти, участващи в защитата срещу инфекция. Това е постигнато или чрез прилагане на живи микроорганизми (пробиотици), или чрез дозиране с химикали, които стимулират растежа и метаболизма на бактериите в долната част на червата (пребиотици). Формалните дефиниции на тези два подхода са както следва:

Пробиотиците са живи микробни хранителни добавки, които въздействат благоприятно на гостоприемника чрез подобряване на чревния му микробен баланс [2].

Пребиотиците са несмилаеми хранителни съставки, които влияят благоприятно на гостоприемника, като стимулират растежа и/или активността на една или ограничен брой бактерии в дебелото черво, които могат да подобрят здравето на гостоприемника [3].

И двата подхода действат чрез увеличаване на броя на млечнокиселите бактерии (напр. Лактобацили, стрептококи, ентококи и бифидобактерии). Тези групи са нормални обитатели на червата и се използват в здравословни храни в продължение на много години без никакви неблагоприятни ефекти. Пребиотиците са насочени към специфични бактерии, които са вече в дебелото черво. Дрожди (Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces boulardii) и някои видове Бацил са разработени и като пробиотици. Продуктите за консумация от човека, които използват и двата подхода, могат да имат дълбоки ефекти върху определени целеви групи, при които съставът на чревната флора може да бъде нарушен. Те включват бебета, възрастни хора и хоспитализирани пациенти. Ясно е обаче, че тяхното развитие не е насочено към пазарна ниша, а е подходящо за по-широкия подход.

Пробиотици

Пробиотичният подход използва живи микроорганизми за увеличаване на микробната популация в долната част на червата. Минималната ефективна доза не е точно известна, но обикновено се препоръчват количества над 10 9 CFU/на ден. Дали размножаването и колонизирането на червата са от съществено значение е под въпрос, тъй като организми като закваските с кисело мляко (Lactobacillus delbreuckii subsp. bulgaricus и Streptococcus salivarius подс. thermophilus, които често се включват в пробиотичните препарати, не са колонизатори на червата. Има обаче изискване за оцеляване и активен метаболизъм, за да се проявят пробиотичните ефекти. Следователно, вниманието към факторите за колонизация, като способността да се придържат към епителната повърхност на червата, може да бъде важно, за да се увеличи времето за престой в червата. Освен това, най-ефективните щамове ще имат повишена толерантност към кислород, рН и жлъчка.

Въпреки че тази статия ще се занимава само с ефектите, които пробиотичните препарати имат върху резистентността към чревни инфекции, трябва да се отбележи, че са направени и твърдения за тяхната ефикасност в други области, като вагинит, лактозна малабсорбция, инфекции на пикочните пътища, рак и коронарна болест сърдечни заболявания [4, 5].

Голяма част от информацията се е натрупала от анекдотични доклади и резултати, получени от лошо проектирани и неадекватно анализирани експерименти и клинични изпитвания. Има обаче добри примери за положителни резултати, получени от внимателно проведени опити при хора, напр. тези, които използват двойно слепи, плацебо контролирани техники на кросоувър. Една от най-важните и най-добре документирани области е тази на свързаната с антибиотици диария (AAD). Clostridium difficile е признат като причинител на псевдомеморозен колит, който често следва прием на антибиотици, особено препарати с широк спектър. Състоянието може да бъде трудно разрешимо с конвенционални средства. Пробиотиците от дрожди дадоха обнадеждаващи резултати. В две добре контролирани проучвания са лекувани голям брой пациенти Saccharomyces boulardii. Това лечение доведе до значително намаляване на броя на пациентите, развиващи AAD [6, 7]. Механизмът на действие все още не е известен, но се предполага, че дрождите може да смекчават ефектите на Clostridium difficile чрез разграждане на рецепторите на чревната стена, специфични за клетъчна адхезия или свързване на токсини [8].

Свръхрастеж на Кандида в червата също е честа последица от антибиотичната терапия. Изследвания при хамстери показват, че чревната микрофлора участва в потискането на Candida albicans [9]. При мишки с гнотобиотик, Saccharomyces boulardii защитен срещу колонизация на червата от Candida albicans [10]. Едно проучване при хора при пациенти, подложени на химиотерапевтично лечение за левкемия, показва, че млечен препарат, съдържащ L. acidophilus и Bifidobacterium вид е ефективно за намаляване на броя на Кандида в изпражненията [11].

Има и доказателства, че Лактобацилус GG може да повлияе на хода на диарията при деца. В добре контролирано проучване беше показано, че приложението на този пробиотик може да намали продължителността на диарията при деца на възраст 4–45 месеца. Резултатите са най-изразени, когато данните са свързани с тези пациенти с потвърдена ротавирусна инфекция [12].

За пробиотици, съдържащи бифидобактерии, има окуражаващи резултати срещу AAD [13, 14], Clostridlum difficile [15] и детски форми на диария [16, 17].

Следователно има доказателства за активността на пробиотиците срещу широк спектър от чревни патогени. Въпреки това механизмите на действие са слабо дефинирани. Въпреки това може да се предположи, че един или повече от следните възможни ефекти са в действие:

конкуренция за хранителни вещества;

секреция на антимикробни вещества (напр. бактериоцини, пероксиди);

намаляване на рН на червата;

блокиране на местата на адхезия;

потискане на вирулентността;

блокиране на местата за приемане на токсини;

имунна стимулация (локална и системна);

потискане на производството на токсини.

Пробиотиците са общ термин, който обхваща голямо разнообразие от различни продукти, включващи таблетки, прахове, ферментирало мляко (биойогурти) и течни суспензии. Те могат да съдържат от един вид микроорганизми (напр. Yakult) до цели седем (напр. Протексин). Следователно е трудно да се обобщят всички променливи ефекти, които са докладвани. Не всички опити дават положителни резултати; има много добри причини за тази вариация, не на последно място са ниските жизнеспособни стойности на някои препарати [5]. Съществуват обаче много надеждни проучвания, които потвърждават активността на пробиотичните препарати и показват, че модулацията на чревната микрофлора има потенциала да генерира значителни ефекти върху здравето на потребителя.

Пребиотици

Концепцията за избрана модулация на микрофлората чрез диета не е нова. Терминът „пребиотик“ обаче е въведен за първи път през 1995 г., за да опише диетични компоненти, които биха могли да повлияят на състава на човешките големи черва, така че пробиотичните микроорганизми, като бифидобактериите, да преобладават [3]. Следователно при работа пребиотиците действат като въглехидрати тип диетични фибри, тъй като навлизат в дебелото черво в непокътната форма и се ферментират от голямата чревна флора. Тъй като обаче пребиотиците изискват селективен тип метаболизъм, те действат по много по-специфичен начин от фибрите.

Най-голямото настоящо внимание е насочено към олигосхаридите, особено тези, които съдържат фруктоза. Редица опити с доброволци при хора показват, че фрукто-олигозахаридите (FOS) са много опитни в стимулирането на растежа на бифидобактериите в дебелото черво [напр. 18-20]. Докато окончателните последици за здравето от приема на пребиотици остават да бъдат дефинирани, в момента има голям интерес към влиянията върху патогенните бактерии, рака на червата, нивата на холестерола, абсорбцията на минерали и имунната функция на червата. Следователно, по същество целевите ползи за здравето са подобни на тези на пробиотиците. И двата подхода имат за цел да подобрят дейностите на бактериите, които насърчават здравето.

По отношение на продуктовата гама е вероятно пребиотиците да имат по-широката роля. Тъй като те използват нежизнеспособни хранителни съставки, оцеляването в продукта и след поглъщането не е основен проблем. Освен това пребиотиците не трябва да се влияят от топлинна обработка. По-специално, млечни продукти, храни за кърмачета, зърнени храни, храни за отбиване, напитки, сладкарски изделия и бисквити биха били подходящи превозни средства за употреба. Важно е обаче да се определи минималната необходима доза. В това отношение изглежда, че 4 g/ден FOS упражнява разумен пребиотичен ефект. Би било много трудно да се постигне това ниво на прием чрез консумация на храни, които имат високо съдържание на FOS (например лук, аспержи, цикория, артишок, банан). Следователно изглежда по-осъществим начин умишленото включване на FOS и сродни съединения в продукти като споменатите по-горе.

Повечето изследвания върху бифидогенните пребиотици включват FOS и в по-малка степен галакто-олигозахариди (GOS) [21], докато лактулозата също предизвиква интерес като добър стимулатор на лактобацили в червата [22]. Въпреки това е почти сигурно, че съществуват и други пребиотици. Например, маноза, малтоза, ксилоза и глюко-олигозахариди не са добре проучени. Освен това, напредъкът в ензимните технологии предлага потенциал за производство на „дизайнерски“ пребиотици. В някои случаи те могат да имат определени предимства пред настоящите пазарни лидери. Някои примери за това как може да се постигне са следните:

по-ниски дозови ефекти от FOS/GOS;

засилени сензорни свойства;

повече от една биологична активност (напр .: пребиотик, както и антиадхезив);

стимулират както бифидобактериите, така и лактобацилите;

ясни репресивни ефекти върху известни патогени;

добро регулиране на вискозитета;

способност да отслаби вирулентността при патогени, както и да действа като пребиотици;

стомашно-чревни, както и системни ефекти.

лекота на включване в обичайните храни.

Бъдещото търсене на ефикасни пробиотици и пребиотици трябва да използва най-новите техники, достъпни за бактериолози и диетолози. В този случай е незаменим молекулярният подход към микробиологията на червата. Важно е промените в микрофлората в отговор на диетичната намеса да се проследяват с точност и надеждност. Тук генетичните дактилоскопични отпечатъци, разработването на сонда, молекулярното маркиране и секвенирането на гени [23] предлагат много обещания за конвенционалния фенотипичен подход, който е склонен към грешки поради метаболитната пластичност на организмите, субективността на оператора и трудоемката природа на анализа. По-специално, сондиращите технологии са привлекателни за използване в мащабни доброволчески опити, където въздействието върху фекалните микроорганизми може да бъде открито върху съхраняваните проби.