Инновационные пробиотики – ключ к управлению функциями нормальной кишечной микрофлоры

Пробиотики — живые микроорганизмы, которые при использовании в адекватном количестве оказывают положительный эффект на здоровье хозяина [1]. В состав пробиотиков входят многие штаммы нормальной кишечной микрофлоры, из которых наиболее часто используются

Escherichia coli Nissle 1917, Lactobacillus rhamnosus GG, Lactobacillus acidophilus W37 и W55, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus salivarius, Lactobacillus casei Shirota, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus johnsonii, Lactobacillus casei и paracasei, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus salivarius, Lactococcus lactis, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium lactis, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Saccharomyces boulardii, Streptococcus salivarius, Streptococcus thermophilus [2, 3].

Бактерии, входящие в состав в пробиотиков, должны обладать рядом важных свойств, позволяющих оказывать только положительный эффект на макроорганизм: оставаться резистентными к действию желчных кислот, соляной кислоте и панкреатическим ферментам и сохранять жизнеспособность при прохождении через желудочно-кишечный тракт (ЖКТ); обладать способностью к адгезии к кишечному эпителию; быстро размножаться и колонизировать кишечник; иметь натуральное происхождение и быть безопасными при применении у человека; обладать антагонизмом к патогенным и потенциально патогенным микроорганизмам; оказывать клинически подтвержденный положительный эффект на здоровье человека; оставаться стабильными при хранении [4].

В связи с тем, что в состав большинства пробиотиков входят живые штаммы нормальной кишечной микрофлоры, им присущи большинство свойств и функций последней. Известно, что микрофлора пищеварительного тракта представляет собой сложную экологическую систему, включающую наряду с кишечными бактериями, слизистые оболочки хозяина, компоненты пищи, вирусы, грибы. Основная масса микрофлоры фиксирована к специфическим рецепторам энтероцитов и колоноцитов слизистой оболочки (СО) ЖКТ, образуя микроколонии (мукозная микрофлора), и лишь незначительная часть ее находится в свободном состоянии в просвете кишки (внутрипросветная микрофлора). Состав кишечных бактерий каждого биотопа пищеварительного тракта является постоянным, что связано со способностью микроорганизмов фиксироваться к строго определенным рецепторам эпителиальных клеток слизистой оболочки. В то же время в составе нормальной микробиоты кишки выявлены определенные индивидуальные различия, на основании которых выделены три варианта нормального состава кишечных бактерий, названные энтеротипами [5]. По функциональной активности кишечные бактерии разделяются на три категории: нейтральные микроорганизмы (например,

E. coli spp.); потенциально патогенные микроорганизмы (например, Bacteroides spp.) и пробиотики, содействующие поддержанию здоровья макроорганизма �� включающие определенные штаммы Lactobacillus, Bifidobacterium и E. сoli [6].

В организме человека нормальная микрофлора выполняет ряд важных функций. Так, кишечные бактерии участвуют в формировании колонизационной резистентности, в основе которой лежит способность нормальной микрофлоры ингибировать адгезию патогенных и факультативных бактерий к СО пищеварительного тракта за счет конкуренции за питательные вещества и рецепторы для адгезии, изменения рН, продукции «бактериоцинов» или других пептидов с противомикробной активностью и др. В общей сложности эти механизмы стабилизируют барьер слизистой, предотвращая прикрепление патогенов, их инвазию и транслокацию во внутреннюю среду макроорганизма [7].

Нормальная микрофлора синтезирует витамины (В₁, В₂, В₆, К, фолиевую, никотиновую кислоту и др.), участвует в процессах пищеварения и, в первую очередь, в гидролизе клетчатки. Компоненты пищи расщепляются широким спектром бактериальных полисахаридаз, гликозидаз, протеаз и пептидаз до олигомеров — глюкозы и аминокислот, которые, в свою очередь, ферментируются до короткоцепочных жирных кислот, органических кислот, водорода, углекислого газа и других продуктов. Конечные компоненты гидролиза пищевого химуса оказывают многообразное действие на функции кишечника. Микрофлора разрушает пищеварительные ферменты, различные стеролы и стероиды, включая холестерин, деконъюгированные желчные кислоты, андрогены и эстрогены. Учитывая, что три последних субстанции включаются в энтерогепатическую циркуляцию, разрушение их микрофлорой приводит к уменьшению в крови андрогенов и эстрогенов и повышению уровня холестерина. Бактериальная продукция D-лактата может приводить к накоплению в крови D-молочной кислоты, вызывающей развитие состояния, похожего на алкогольную интоксикацию [8, 9]. Чрезвычайно важной функцией нормальной кишечной микрофлоры является участие в активации защитных местных и общих иммунных реакций, а также создание иммунологической толерантности макроорганизма [10].

Для восстановления микрофлоры кишечника и повышения защитных свойств слизистых оболочек, а также для купирования и предупреждения развитии аллергических и других иммунологических реакций используются пробиотики. Пробиотические бактерии проявляют свою активность на трех уровнях организма [11]. На первом уровне (взаимодействие микроб–микроб) пробиотические бактерии ингибируют жизнедеятельность патогенных и потенциально патогенных штаммов в результате конкуренции за питательные вещества, а также способности продуцировать «бактериоцины» и другие субстраты с противомикробной активностью. На втором уровне (взаимодействие микроб–эпителий пищеварительного тракта) бактерии, входящие в состав пробиотиков, препятствуют адгезии или вытесняют из рецепторов для адгезии патогенную или потенциально патогенную микрофлору, что обеспечивает колонизационную резистентность и повышает барьерную функцию СО, препятствуя транслокации кишечных бактерий во внутреннюю среду макроорганизма. Чрезвычайно важным механизмом действия пробиотиков (третий уровень: взаимодействие микроб–иммунная система) является участие в активации защитных местных и общих иммунных реакций, а также формирование иммунологической толерантности макроорганизма. Известно, что слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта обладает собственной лимфоидной тканью и относится к одному из независимых компонентов иммунной системы, известной как ассоциированная с желудочно-кишечным трактом лимфоидная ткань (gut associated lymphoid tissue — GALT). При нормальном ее функционировании растворимые бактериальные субстраты и частички, размером до 150 мкм, а также бактерии проникают в GALT двумя путями: в результате персорбции и за счет их транспортировки специальными М-клетками, расположенными в СО кишки в зоне лимфоидных фолликулов. В дальнейшем они вступают в контакт с образраспознающими рецепторами эпителиальных и иммунокомпетентных клеток, главным образом, с Toll-подобными рецепторами (TLR — Toll-like receptors), распознающими экзогенные и эндогенные чужеродные субстанции. В результате, посредством цепи последовательных биологических сигналов, включается продукция широкого спектра медиаторов: провоспалительных и противовоспалительных цитокинов, интерферонов, регуляторных пептидов процессов регенерации и апоптозов и др. [12, 13]. Бактериальные антигены в начале презентуются Т-хелперам (CD4) и макрофагам, которые инициируют синтез провоспалительных цитокинов. Последние одновременно с антигенами активируют незрелые В-лимфоциты с последующим созреванием и миграцией их из стенки кишки в лимфу, лимфатические узлы, селезенку, в которых происходит их активная пролиферация, созревание и трансформация в плазматические клетки, синтезирующие секреторный IgA (sIgA). В дальнейшем зрелые лимфоциты и плазматические клетки из лимфоидной ткани поступают в кровь и расселяются во всех слизистых оболочках организма, при этом до 80% их количества возвращается в желудочно-кишечный тракт (homing-effect), где они обеспечивают адекватный синтез sIgA и повышают колонизационную резистентность слизистых оболочек макроорганизма [14]. Аналогичные эффекты оказывают антигены нормальной микрофлоры, в том числе и входящие в состав пробитиков [15, 16].

В клинической практике пробиотики нашли широкое применение для профилактики и лечения ряда заболеваний ЖКТ, преимущественно ассоциированных с инфекцией, а также патологических процессов, в патогенезе которых важная роль принадлежит иммунологическим расстройствам. В настоящее время разработаны рекомендации по использованию пробиотиков для профилактики и лечения инфекционной и антибиотико-ассоциированной диареи, при воспалительных заболеваниях кишечника, синдроме раздраженной кишки, аллергии [17]. В последние годы появилось достаточное количество работ, подтверждающих положительное влияние приема пробиотиков на эрадикацию Helicobacter pylori [18], на течение язвенного колита [19], а также в профилактике рака толстой кишки, в терапии печеночной энцефалопатии у больных циррозом печени.

В последнее время было доказано, что биологические свойства и функции пробиотических бактерий существенно различаются. Из общей массы кишечных бактерий были выделены штаммы, которые имеют довольно существенные различия в механизмах действия и обладают рядом узкоспектральных функций, что позволило подойти к разработке, созданию и внедрению в практику новых пробиотических препаратов для дифференцированной терапии различных заболеваний. Так, основным свойством значительной части пробиотических бактерий является продукция биологических антибактериальных средств в отношении патогенной и потенциально патогенной кишечной микрофлоры. Данные штаммы выполняют свои функции на первом уровне — подавляют рост патогенной и условно-патогенной микрофлоры в просвете кишки. Значительное число пробиотических бактерий устойчиво к действию большинства антибиотиков, и препараты, в состав которых они входят, могут назначаться для профилактики антибиотикоассоциированной диареи одновременно с антибактериальными средствами. Часть кишечных бактерий продуцирует субстанции, способные повышать перистальтику кишечника и подавлять рост условно-патогенных микроорганизмов, присутствующих в большом количестве в микрофлоре кишечника пациентов с запорами [20]. Отмечены существенные различия в воздействии пробиотических штаммов на различные звенья локальных и общих иммунных реакций. Оказалось, что некоторые виды бактерий индуцируют сильный иммунный ответ организма хозяина, а другие являются слабоиммуногенными или неиммуногенными. Данные литературы свидетельствуют, что назначение пробиотиков способно модулировать иммунные реакции макроорганизма [21–23]. В настоящее время для лечения заболеваний, в патогенезе которых ведущая роль отводится иммунологическим расстройствам (аллергия, хронические воспалительные заболевания кишечника и др.) используются пробиотические штаммы, действующие на третьем уровне, способные модулировать как локальные, так и системные иммунные реакции.

С практических позиций при выборе пробиотика необходимо учитывать как показания для его назначения, так и состав входящих в него бактерий, а также уровень, на котором он должен действовать. Следовательно, если в пробиотический препарат входит один бактериальный штамм, то его способность выполнить основные функции, свойственные множеству нормальных кишечных бактерий, а также воздействовать на вышеупомянутые уровни представляется маловероятной [24]. Timmerman H. M. et al. [25] предложили классификацию пробиотических продуктов, выделив одноштаммовые, содержащие один штамм, мультиштаммовые, в состав которых входят несколько штаммов одного вида микроорганизмов, и мультивидовые, состоящие из штаммов различных видов, принадлежащих к одному или, что более предпочтительно, к разным семействам кишечных бактерий. Мультивидовые пробиотики обладают явным преимуществом над одноштаммовыми и даже над мультиштаммовыми пробиотиками, так как способны оказывать свое действие на трех уровнях, в различных биотопах ЖКТ и воспроизводить сложную экосистему в просвете кишечника.

Таким образом, в клинической практике с учетом биологических свойств пробиотических бактерий, их активности на различных уровнях взаимодействия с макроорганизмом возможно разработать дифференцированный подход к выбору оптимального препарата для лечения определенного заболевания, с учетом ведущего звена его патогенеза. С этих позиций в практике мультивидовые и мультиштаммовые пробиотики, состоящие из нескольких штаммов, обладающих однонаправленным эффектом, являются препаратами выбора. Тем не менее, следует отметить, что помимо ведущего эффекта, по наличию которого определяется основное показание для назначения данного препарата, у различных штаммов и видов используемых бактерий отмечается большое разнообразие и других пробиотических свойств [24].

Научные подходы к созданию новых пробиотических средств и технологии их производства постоянно совершенствуются. Так, с участием ведущих специалистов университетских клиник Нидерландов был разработан инновационный ряд пробиотиков, именуемых Ecologic®, предназначенных для научно обоснованного управления микрофлорой кишечника. В результате было создано шесть специальных пробиотиков Ecologic®, которые дифференцированно используются при антибиотикоассоциированных диареях, диарее путешественников, аллергии, воспалительных заболеваниях кишечника, запорах и вагинальных инфекциях. В каждый пробиотик входят специальные штаммы различных видов бактерий, обладающие однонаправленными свойствами, способные выполнить конкретные функции, присущие нормальной кишечной микрофлоре, и которые назначаются по определенным показаниям. Благодаря наличию в составе пробиотиков Ecologic® специального матрикса для бактерий, входящих в их состав, характерна высокая активность, хорошая выживаемость в ЖКТ и способность сохраняться при комнатной температуре без предшествующего замораживания не менее 2 лет.

С 2011 года на отечественном рынке представлены два новых многовидовых пробиотика, именуемых РиоФлора Баланс и РиоФлора Иммуно, разработанных на основе инновационных технологий. РиоФлора Баланс — пробиотик, включающий сбалансированную комбинацию 8 пробиотических микроорганизмов:

Bifidobacterium lactis, Lactobacillus plantarum, Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus acidophilus W37 и W55, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus salivarius, которые оказывают влияние на трех уровнях организма. Каждая капсула содержит не менее двух с половиной миллиардов (2,5 × 10⁹ КОЕ/капсула) пробиотических микроорганизмов. Прием РиоФлоры Баланс оказывает широкий спектр положительных эффектов: снижает риск развития кишечных расстройств, вызванных приемом антибиотиков, нормализует состав микрофлоры кишечника, способствуя улучшению функционального состояния кишечника при диарее, запорах, обеспечивает нормальное пищеварение, а также естественную защиту организма от инфекций и воздействия неблагоприятных факторов внешней среды. В связи с тем, что бактерии, входящие в состав РиоФлоры Баланс, не чувствительны к большинству антибиотиков, данное средство можно использовать одновременно с приемом антибиотиков. Назначается взрослым и детям старше 3 лет по 2 капсулы 2 раза в день, желательно натощак (утром и перед сном). Возможно растворение содержимого капсулы в теплой воде, молоке или йогурте (при невозможности проглотить целую капсулу). Продолжительность приема 10–14 дней. При необходимости прием продукта можно повторить.

РиоФлора Иммуно содержит сбалансированную комбинацию 9 штаммов пробиотических микроорганизмов:

Bifidobacterium lactis NIZO 3680, Bifidobacterium lactis NIZO 3882, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus plantarum, Lactococcus lactis, Bifidobacterium longum, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus salivarius, Streptococcus thermophilus. Каждая капсула содержит не менее одного миллиарда (1,0 × 10⁹ КОЕ/капсула) пробиотических микроорганизмов, которые способствуют укреплению иммунитета, снижению риска развития простуды и гриппа, увеличению адаптационных возможностей при стрессе, нерациональном питании. Кроме того, входящие в пробиотический комплекс бактерии нормализуют состав микрофлоры кишечника, способствуют снижению риска развития кишечных расстройств (диарея, запоры, вздутие живота и др.). В период эпидемий, при ослабленном иммунитете прием пробиотика РиоФлора Иммуно позволяет нормализовать баланс микрофлоры кишечника и укрепить иммунитет. Взрослым и детям старше 3 лет назначается по 1 капсуле в день, желательно натощак (утром или перед сном). Возможно растворение содержимого капсулы в теплой воде, молоке или йогурте (при невозможности проглотить целую капсулу). Продолжительность приема — 1–2 месяца. При необходимости прием продукта можно повторить.

Таким образом, наши знания о структуре, биологических свойствах нормальной кишечной микробиоты, а также о ее взаимоотношениях с макроорганизмом постоянно расширяются. Соответственно усовершенствуются и пробиотические средства, уточняются показания и разрабатываются новые стратегии их назначения. В настоящее время пробиотики как в виде пищевых добавок, так и лекарственных средств нашли широкое применение для поддержания здоровья, лечения и профилактики многих заболеваний. При этом усовершенствуются технологии производства пробиотиков в направлении создания инновационных средств, обладающих узконаправленными механизмами действиями, предназначенными для научно обоснованного управления микрофлорой кишечника.

Литература

1. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organizations.2001. posting date. Regulatory and clinical aspects of dairy probiotics. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization Expert Consultation Report. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization. Working group Report (online).
2. Gibson G. R., Roberfroid M. B. Dietary modulation of the human colonic microbiota: Introducing the concept of prebiotics // J Nutr. 1995; 125: 1401–1412.
3. Alvarez-Olmos M. I., Oberhelman R. A. Probiotic agents and infectious diseases: A modern perspective on a traditional therapy // Clin Infect Dis. 2001; 32: 1567–1576.
4. Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food. Joint FAO/WHO (Food and Agriculture Organization/World Health Organisation) Working Group. London, Ontario, Canada: 2002.
5. Arumugam M., Raes J., Pelletier E. et al. Enterotypes of the human gut microbiome // Nature. 2011; 473: 174–180.
6. Simon L. G., Gorbach L. S. Intestinal flora in health and disease // Gastroenterology. 1984. 86: 174–194.
7. Бондаренко В. М., Грачева Н. М. Пробиотики, пребиотики и синбиотики // Фарматека. 2003, № 7, с. 56–63.
8. Fuller R., Gibson G. R. Modification of the intestinal microflora using probiotics and prebiotics // Scand I. Gastroenterol. 1997, vol. 32, suppl. 222, р. 28–31.
9. Donohoe D. R., Garge N., Zhang X. et al. The microbiome and butyrate regulate energy metabolism and autophagy in the mammalian colon // Cell Metab. 2011; 13: 517–526.
10. Geuking M. B., Cahenzli J., Lawson M. A. et al. Intestinal bacterial colonization induces mutualistic regulatory T cell responses // Immunity. 2011; 34: 794–806.
11. Rambaud J. C., Buts J. P., Corthier G., Flourie B. Gut microflora. Digestive physiology and pathologe. Paris: John Libbey Eurotext; 2006.
12. Хаитов P. M., Пащенков М. В., Пинегин Б. В. Роль паттернраспознающих рецепторов во врожденном и адаптивном иммунитете // Иммунология. 2009. 1: 66–76.
13. Round J. L., Lee S. M., Li J. et al. The toll-like receptor 2 pathway establishes colonization by a commensal of the human microbiota // Science. 2011; 332: 974–977.
14. Rose S. Gastrointestinal and Hepatobiliary pathophysiology. Madison: Fence Greek Publishing LLC; 1998.
15. Бондаренко В. М. Молекулярно-клеточные механизмы терапевтического действия пробиотических препаратов // Фарматека. 2010. 2 (196): 26–32.
16. Abrea M. T., Fukata M., Arditi M. TLR signaling in the gut in health and disease // J Immunol. 2005, 74 (8): 4453–4460.
17. Floch M. H., Walker W. A., Guandalin S. et al. Recommendations for Probiotic Use // Clin Gastroenterol. 2008. 42 (supp. 2): 104–108.
18. Яковенко Э. П., Григорьев П. Я., Яковенко А. В. и др. Влияние пробиотика бифиформ на эффективность терапии Helicobacter pylori инфекции // Терапевтический архив. 2006, т. 78, № 2, с. 21–26.
19. Казарина А. В., Назарбекова Р. С., Яковенко Э. П. Роль пробиотической терапии в лечении рецидива и поддержании ремиссии язвенного колита // Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2009, № 2, с. 54–57.
20. Koning C. J. M. et al. The effect of a multispecies probiotic on the intestinal microbiota and bowel movements in healthy volunteers taking antibiotic amoxicillin // Am J Gastroenterol. 2007, 102: 1–12.
21. Young V. В. The intestinal microbiota in health and disease // Curr Opin Gastroenterol. 2012, 28: 63–69.
22. Gibson G. R., Macbarlane G. T. Human colonic bacteria: role in nutrition, physiolody and pathology. Boca Ratoh: CRC Press; 1995.
23. Takahashi N., Kitazawa H., Shimosato T. et al. An immunostimulatory DNA sequence from a probiotic strain of Bifidobacterium longum inhibits IgE production in vitro // FEMS Immunol Med Microbiol. 2006, 46 (3): 461–469.
24. Borivant M., Strober W. The mechanism of action of probiotics // Curr Opin Gastroenterol. 2007, 23 (6): 679–692.
25. Timmerman H. M., Koning G., Mulder L. et al. Monostrain, multistrain and multispecies probiotics-A comparison of functionality and efficacy // Int J Food Microbiol. 2004, 96 (3): 219–233.

---

Э. П. Яковенко, доктор медицинских наук, профессор
С. А. Лаврентьева
А. В. Яковенко, кандидат медицинских наук, доцент

ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н. И. Пирогова Минздравсоцразвития России, Москва

Контактная информация об авторах для переписки: epya_1940@mail.ru