Пробиотики – это живые микроорганизмы, которые могут быть включены в состав лекарственных препаратов, пищевых продуктов и добавок.
Сто лет назад Илья Мечников, русский ученый, лауреат Нобелевской премии и профессор Пастеровского института в Париже, выдвинул теорию о том, что молочнокислые бактерии способствуют улучшению здоровья и долголетию. Он предположил, что “кишечная аутоинтоксикация” может быть подавлена с помощью модификации кишечных бактерий и замены протеолитических микробов на полезные микроорганизмы. Илья Мечников разработал диету с добавлением молока, ферментированного бактерией “Болгарская палочка”.
Ферментация, т. е. расщепление неперевариваемых компонентов пищи, например углеводных пищевых волокон, – одна из важнейших функций кишечных микроорганизмов. В результате микробной ферментации вырабатываются конечные продукты метаболизма неперевариваемых углеводов – молочная кислота и короткоцепочечные жирные кислоты, обладающие полезными для организма человека свойствами.
В 1917 г. германский профессор Альфред Ниссле изолировал из фекалий непатогенный штамм кишечной палочки, не вызывавший развития энтероколита во время тяжелой эпидемии шигеллеза. Лечение заболеваний желудочно-кишечного тракта жизнеспособными непатогенными бактериями для изменения или замещения кишечных микроорганизмов применялось и ранее. Анри Тиссье, французский педиатр, впервые изолировал у новорожденного на грудном вскармливании бифидобактерию и назвал ее Bacillus bifidus communis. Тиссье утверждал, что бифидобактерии способны замещать протеолитические бактерии, вызывающие диарею, и рекомендовал введение бифидобактерий новорожденным, страдающим от этого синдрома.
Спустя 48 лет, в 1965 г., Лилли и Стиллуэллом впервые был введен термин “пробиотики”. В противоположность антибиотикам пробиотики были описаны как микробные факторы, стимулирующие рост других микроорганизмов. А еще через 24 года, в 1989-м, Рой Фуллер подчеркнул необходимость жизнеспособности пробиотиков и выдвинул идею об их положительных действиях.
В настоящие дни в качестве пробиотиков чаще всего используются штаммы лакто- и бифидобактерий; ими могут служить также пивоваренные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) и некоторые штаммы кишечной палочки.
С другой стороны, существуют невсасывающиеся вещества, оказывающие положительный физиологический эффект на хозяина, селективно стимулируя необходимый рост или активность кишечной микрофлоры. Их называют пребиотиками. В основном они состоят из некрахмальных поли- и олигосахаридов, плохо перевариваемых человеческими ферментами. В отличие от пробиотиков большинство пребиотиков используются в качестве пищевых добавок в бисквитах, кашах, шоколаде, пастообразных и молочных продуктах. Наиболее известными пребиотиками являются: олигофруктоза, инулин, галактоолигосахариды, лактулоза, олигосахариды грудного молока. Лактулоза – это синтетический дисахарид, использующийся как препарат в лечении запоров и печеночной энцефалопатии.
Во многих пищевых продуктах, например в пшенице, бананах, меде, чесноке и луке-порее, в своем естественном виде присутствует олигофруктоза; она также может быть выделена из корня цикория или ферментативно синтезирована из сукрозы. Ферментация олигофруктозы в толстой кишке вызывает множество
физиологических эффектов, включая повышение количества бифидобактерий, увеличение всасываемости кальция, возрастание объема каловых масс, уменьшение времени транзита через желудочно-кишечный тракт, вероятно, снижение уровня липидов в крови.
Увеличение количества бифидобактерий в толстой кишке оказывает положительный эффект на здоровье человека за счет производства витаминов и пищеварительных ферментов, а также компонентов, подавляющих потенциальные патогены, что снижает уровень аммиака в крови.
Синбиотики – вещества, представляющие собой комбинацию пре- и пробиотиков, а также совмещающие их эффекты.
Большое количество исследований пробиотиков дает основания предполагать у них множество положительных свойств. Пробиотики часто рекомендуются диетологами, иногда – врачами общей практики. Содержащие пробиотики продукты пользуются огромным спросом в Евросоюзе, Азии и с недавнего времени – в России. Согласно прогнозам компании Euromonitor International [8], занимающейся анализом основных движущих сил мирового рынка розничной торговли, потребительских тенденций и т. п., российский йогуртовый рынок будет в период до 2010 г. очень быстро расти за счет объема продаж, который достигнет 6,5 млрд долл. (IRUE “National center of marketing and price study”, 2007).
В последние годы резко выросло количество исследований по пробиотикам [16]: в 2001–2005 гг. их было проведено в 4 раза больше в сравнении с 1996–2000 гг. Тем не менее важно понимать, что конкретный эффект на здоровье человека может быть приписан только конкретно исследуемому штамму (штаммам), но не видам и не целой группе молочнокислых бактерий или другим пробиотикам в целом. Отметим при этом, что в научном сообществе существует согласованная номенклатура микроорганизмов, например Bifidobacterium animalis DN 173 010.
Пробиотики оказывают помощь человеческому организму, который в силу эволюционного развития имеет кишечную флору. Некоторые пробиотики используются для профилактики развития диареи, вызываемой применением антибиотиков, или в составе комплексного лечения антибиотико-
ассоциированного колита [16, 17]. В проведенных исследованиях были показаны различные эффекты пробиотиков при многочисленных заболеваниях, включая воспалительные болезни кишечника (ВБК), синдром раздраженного кишечника (СРК), вагинальные инфекции и расстройства иммунитета. Эффекты некоторых пробиотиков были изучены при атопической экземе, ревматоидном артрите и циррозе печени. Имеются клинические доказательства роли пробиотиков в снижении уровня холестерина, но результаты различных исследований достаточно противоречивы.
В целом наиболее четкие доказательства эффективности пробиотиков существуют в отношении их использования для улучшения функционирования кишечника и стимуляции иммунной системы.
Знания о микробной составляющей желудочно-кишечной системы у здоровых и больных людей в настоящее время все еще ограничены. Кишечник содержит сотни миллиардов различных микроорганизмов, обитающих в основном в толстой кишке. Многие бактериальные клетки даже не могут быть культивированы при попытках их выделения из фекалий. Каждый человек обладает вполне приемлемым спектром бактериальной среды, в значительной мере обусловленной его генотипом. Различия между людьми в отношении видов и штаммов их микрофлоры очень высоки. Доминирующими классами бактерий в кишечнике служат бактероиды (анаэробные грамотрицательные бактерии), фирмикуты (грамположительные бактерии), в меньшей степени – актинобактерии.
Кишечная микрофлора формирует разнообразную и динамичную экосистему, включающую бактерии, археи (одноклеточные прокариоты, на молекулярном уровне заметно отличающиеся как от бактерий, так и от эукариот) и эукариоты, адаптированные к жизни на поверхности слизистой оболочки кишечника или в его просвете. Желудок и 12-перстная кишка содержат небольшое количество микроорганизмов: < 103 бактериальных клеток на 1 грамм содержимого. В основном это лактобактерии и стрептококки. Соляная кислота, желчь и ферменты поджелудочной железы подавляют большинство микробов, попавших туда с пищей. Фазовая пропульсивная моторная активность кишечника также препятствует стабильной микроколонизации в этом отделе пищеварительного тракта.
В тощей и подвздошной кишках количество бактерий прогрессивно увеличивается: приблизительно от 104 до 107 клеток на 1 грамм содержимого соответственно. Толстая кишка содержит большую популяцию анаэробов: 1012 клеток на 1 грамм содержимого.
Нормальное взаимодействие между кишечными бактериями и хозяином можно описать одним словом – симбиоз. Важным фактором воздействия флоры верхних отделов желудочно-кишечного тракта на иммунную функцию служит большое количество организованных лимфоидных структур в слизистой оболочке тонкой кишки (Пейеровы бляшки). Их эпителий специализирован для захвата и отбора антигенов. Они содержат зачаточные лимфоидные центры для инициации адаптивного иммунного ответа. В толстой кишке микроорганизмы могут пролиферировать с помощью ферментирования доступных веществ из пищи или эндогенной секреции. Кишечник – один из наиболее важных для иммунной функции орган человеческого тела: приблизительно 79 % иммунных клеток организма находятся в его слизистой оболочке. Иммунная система контролирует ответы на белки, получаемые с пищей, осуществляя профилактику пищевой аллергии, и патогенные микроорганизмы – вирусы, бактерии, а также паразиты.
Пребиотики влияют на кишечную флору посредством увеличения числа полезных анаэробных бактерий и уменьшения популяции потенциально патогенных микроорганизмов.
Пробиотики оказывают воздействие на желудочно-кишечную экосистему, стимулируя иммунные механизмы слизистой оболочки и неиммунные процессы через антагонизм и соперничество с потенциальными патогенами [4]. Предполагается, что этот феномен вызывает разнообразные
положительные эффекты, включая уменьшение частоты и тяжести диареи, и является одним из наиболее признанных сторон действия пробиотиков. Пробиотики уменьшают также риск развития рака толстой кишки [1] в экспериментальных моделях: вероятно, за счет их участия в подавлении активности определенных бактериальных ферментов, которые могут повышать уровень прокарциногенов, однако в исследованиях на людях этот факт не доказан. Для определения роли пробиотиков как терапевтических препаратов при ВБК требуется проведение рандомизированных клинических исследований с хорошо разработанным дизайном.
Совет по сельскохозяйственным наукам и технологиям [16] рекомендовал производителям продуктов указывать класс, вид и штамм каждого пробиотика, а также количество жизнеспособных клеток в каждом грамме, сохраняющееся до срока реализации продукта. Более того, существуют
практические рекомендации для проверки научных доказательств функциональных качеств и безопасности пробиотиков в пищевых продуктах, сформулированные в 2002 г. рабочей группой Федерального агентства по пищевым и лекарственным препаратам США и ВОЗ [10]. Наиболее
широко распространенными формами пробиотиков являются молочные продукты и продукты, обогащенные пробиотиками. В качестве примера пробиотических штаммов в различных продуктах можно привести Bifidobacterium animalis DN 173 010, содержащийся в доступном в РФ продукте “Активиа” (компания Данон). Тем не менее не существует четкого определения термина “пробиотический продукт”.
Согласно основным критериям для пробиотических продуктов, пробиотик, входящий в их состав должен быть:
• определен по классу и штамму, так, исследования специфических пробиотических штаммов не могут быть экстраполированы на любой продукт, заявленный как пробиотический;
• живым;
• содержаться в адекватном количестве к концу срока реализации (с минимальной вариабельностью между партиями товара);
• обладать эффективностью, доказанной контролируемыми исследованиями на пациентах.
Так, например, Активиа представляет собой пробиотический кисломолочный продукт, содержащий две заквасочные культуры и один специальный пробиотический штамм Bifidobacterium animalis DN 173 010, названный ActiRegularis. К концу срока реализации продукт “Активиа” содержит 108 колониестимулирующих единиц (КОЕ) ActiRegularis в 1 мл [17]. Исследования эффективности данного штамма широко представлены в литературе. Так, в 2007 г. Guyonnet и соавт. [7] опубликовали в журнале “Alimentary Pharmacology & Therapeutics” результаты многоцентрового рандомизированного двойного слепого исследования, в котором изучалось влияние ферментированного молока, содержащего Bifidobacterium animalis DN 173 010 (ActiRegularis), на качество жизни, обусловленное здоровьем, и симптомы СРК у взрослых в звене общей медицинской практики.
Как известно, различные заболевания влияют не только на физическое состояние человека, но и на его поведение, эмоциональные реакции, участие в социальной жизни. Информация о психологических и социальных проблемах, которые появились в жизни человека в связи с болезнью, как правило, мало доступна врачу. Одним из новых критериев оценки эффективности оказания медицинской помощи, получивших в последние годы большое распространение, служит “качество жизни”. По определению ВОЗ, качество жизни человека – это характеристика его физического, психологического, эмоционального и социального функционирования, основанная на его субъективном восприятии [2]. Широкое распространение получил термин “качество жизни, обусловленное здоровьем” (healthrelated quality of life) [15], позволяющий дифференцированно определять влияние болезни и лечения на психологическое и эмоциональное состояние больного, его социальный статус. В исследовании Guyonnet и соавт. [7] качество жизни, обусловленное здоровьем, оценивалось как основной критерий эффективности применения пробиотиков у 274 пациентов с СРК (вариант с преобладанием запоров), обратившихся в первичное звено здравоохранения (к врачам общей практики). Пациенты были рандомизированы в две группы, одна из которых в течение шести недель получала ферментированное Bifidobacterium ActiRegularis молоко, а вторая (контрольная группа) – термообработанный йогурт. Качество жизни, обусловленное здоровьем, и симптомы СРК были исследованы через 3 и 6 недель приема указанных продуктов у 267 человек. Результаты были достоверно лучше в группе лиц, получавших исследуемый продукт: качество жизни улучшилось у 65,2 % пациентов против 47,7 % (р < 0,005), частота стула в исследуемой группе также достоверно увеличилась в сравнении с контрольной. Результаты данной работы продемонстрировали хороший эффект пробиотиков у пациентов с СРК с преобладанием запоров как в отношении качества их жизни пациентов, так и с точки зрения влияния на симптомы заболевания (увеличение частоты стула, уменьшение диспепсических нарушений).
В работе Marteau и соавт. [11] оценивалось влияние пробиотиков на время транзита кишечного содержимого. С этой целью 36 здоровых женщин были исследованы в течение четырех последовательных периодов по 10 дней каждый. При этом они принимали по 3 порции (125 г в каждой) ферментированного Bifidobacterium ActiRegularis молока в день, а группа контроля получала продукт, не содержащий бифидобактерий. По результатам исследования у женщин, принимавших продукт, ферментированный Bifidobacterium ActiRegularis, время транзита кишечного содержимого было достоверно меньшим.
Подтверждением тому, что пробиотики остаются живыми в процессе тонкокишечного транзита, служит исследование Duez и соавт. [3, 6], в котором методом иммуно-блотинга доказано наличие штамма Bifidobacterium animalis DN 173 010 в образцах фекалий человека.
В настоящее время возможность применения пробиотиков рассматривается при самых разнообразных патологических состояниях. Предполагается, что пребиотик олигофруктоза в сочетании с определенными пробиотическими штаммами может уменьшать экспрессию биомаркеров рака толстой кишки (исследование SYNCAN). Развитие колоректального рака положительно коррелирует с пищевым рационом, характеризующимся низким содержанием витаминов, кальция и микроэлементов, малоподвижным образом жизни и ожирением. Инулиноподобные фруктаны (соединения, представляющие собой полимеры молекул фруктозы, содержащиеся в артишоках, аспарагусе, луке, зеленой фасоли и т. д.), ферментируются кишечной флорой с образованием короткоцепочечных жирных кислот. К их числу относятся масляная и пропионовая кислоты, способные подавлять деацилирование гистонов (ядерных белков, необходимых для сборки и упаковки нитей ДНК в хромосомы) и рост опухолевых клеток толстой кишки. Масляная кислота также способствует апоптозу и защищает от генотоксичных канцерогенов посредством экспрессии ферментов, участвующих в детоксикации. Ферментация супернатантов инулина оказывает подобный эффект на клетки аденомы и карциномы толстой кишки. В экспериментальных моделях инулиноподобные фруктаны предотвращали и замедляли колоректальный канцерогенез. Этот факт был подтвержден в исследовании с участием двух групп пациентов (SYNCAN проект), цель которого заключалась в оценке влияния инулиноподобных фруктанов на риск развития колоректального рака. В одну группу входили пациенты с повышенным риском развития рака толстой кишки с полипэктомиями в анамнезе. Вторая группа состояла из добровольцев с подтвержденным после проведения резекции диагнозом рака толстой кишки. Обе группы получали синбиотическую смесь. В результате исследования была доказана способность инулина снижать риск опухолевой трансформации [12].
Существует мнение, что некоторые штаммы пробиотиков и пребиотическая олигофруктоза повышают иммунный ответ. Косвенные доказательства этого были получены в исследованиях по профилактике острых инфекционных заболеваний (например, зимней эпидемии гриппа) и в работах по оценке эффекта вакцинации [13, 14].
Как известно, кишечная флора способна внести свой вклад в развитие ожирения. Профессор Gordon (Center for Genome Sciences, Washington University School of Medicine) и его сотрудники сообщили результаты экспериментов [8], в которых они исследовали связь между колонизацией пищеварительного тракта и массой тела у мышей. Животные, рожденные в стерильных условиях без сформировавшейся кишечной флоры, потребляли больше пищи, чем обычные животные контрольной группы, но при этом имели меньшую массу тела. Эти данные указывают на связь пробиотических бактерий с обменом липидов и отложением жира.
Дальнейшее изучение эффективности пробиотиков в рамках качественных клинических исследований необходимо у пациентов с ВБК, сердечно-сосудистыми заболеваниями и многими другими патологическими состояниями. Результаты этих работ должны обеспечить доказательную базу и лечь в основу рекомендаций относительно дозировок, режимов и длительности приема пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков.
Таким образом, пробиотики оказывают положительное воздействие на желудочно-кишечную экосистему, стимулируя иммунные механизмы слизистой оболочки и неиммунные процессы через антагонизм и конкуренцию с потенциальными патогенами. Наиболее широко распространенными формами пробиотиков являются молочнокислые продукты и продукты, обогащенные пробиотиками, такими как штамм Bifidobacterium ActiRegularis, содержащийся в продукте “Активиа”.
В проведенных исследованиях были показаны различные позитивные эффекты пробиотиков при многочисленных заболеваниях, включая ВБК, СРК, вагинальные инфекции и расстройства иммунитета. Действие ряда пробиотиков изучалось при атопической экземе, ревматоидном артрите и циррозе печени. Существуют и другие направления изучения потенциальных клинических эффектов пробиотиков (неалкогольная жировая болезнь печени, профилактика колоректального рака и т. д.). Следующие критерии определяют обоснованность рекомендаций к применению пробиотических продуктов: пробиотик должен быть живым; охарактеризованным по классу и штамму; должен содержаться в адекватном количестве к концу срока реализации и обладать эффективностью, доказанной контролируемыми исследованиями на пациентах.
